Multilayer carbon hybrid based electrodes for direct electrochemical detection of analgesics and biomolecules - Development of an electrochemical sensor for determination of analgesics in blood samples

Julkaisun otsikon käännös: Monikerroksiset hiilipohjaiset hybridielektrodit sähkökemiallisessa analgeettien ja biomolekyylienhavaitsemisessa

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Kiinnostus vierimittauksiin sekä lääkkeiden ja biomolekyylien reaaliaikaiseen mittaamiseen kasvaa jatkuvasti. Lisäksi näiden analyyttien monitorointi puettavilla- sekä in vivo -antureilla on kiivaan tutkimuksen kohde. Nopeat vierimittaukset voivat parantaa potilaan hoitoa myrkytystapauksissa sekä mahdollistaa yksilöidyn terveydenhoidon. Neurotransmissioiden reaaliaikainen havaitseminen tutkimuksessa voi myös parantaa neurofysiologian ymmärrystä ja edelleen kehittää neurodegeneratiivisten sairauksien hoitoa. Sähkökemiallisten mittausten matalan hinnan, yksinkertaisen laitteiston ja pienen näytevolyymin vuoksi se on kilpailukykyinen menetelmä vierimittauksissa sekä puettavissa antureissa. Potilaiden vasteet analgeettisiin lääkkeisiin ovat usein yksilöllisiä. Tämän vuoksi annos, jolla ei ole analgeettista vaikutusta yhdellä potilaalla, voi aiheuttaa vaarallisia sivuvaikutuksia toisella. Lisäksi analgeettien väärinkäyttö on yleistä ja erityisesti opioidien aiheuttamiin yliannostuksiin kuolee pelkästään Yhdysvalloissa kymmeniä tuhansia ihmisiä vuosittain. Myös tahalliset ja tahattomat yliannostukset reseptivapailla lääkkeillä kuten parasetamolilla, ovat yleisiä. Näistä syistä kvantitatiivinen vierimittausmenetelmä analgeettien määrittämiseen kapillaariverinäytteestä voisi olla tehokas työkalu yliannostusten diagnoosissa. Vierimittausmenetelmän kehittäminen pienmolekyylien määrittämiseen käsittelemättömästä verinäytteestä on kuitenkin osoittautunut haastavaksi. Tässä työssä tutkimme tetraedrisestä amorfisesta hiilestä ja yksiseinämäisistä hiilinanoputkista valmistettujen ohutkalvojen käyttöä sähkökemiallisissa antureissa. Lisäksi tutkimme näiden materiaalien fysikaaliskemiallisia ominaisuuksia yhdistämällä synkrotronisäteilyyn perustuvan röntgenspektroskopian elektronimikroskopiaan, elektronidiffraktioon sekä perinteisiin spektroskooppisiin menetelmiin. Tutkittujen materiaalien hyvät elektroninsiirto-ominaisuudet ja matala taustavirta mahdollistavat dopamiinin ja analgeettien herkän mittaamisen. Materiaalien rajallinen selektiivisyys ja biolikaantuminen kuitenkin rajoittavat niiden käyttöä biologisissa näytteissä. Näitä ominaisuuksia sekä herkkyyttä voitiin kuitenkin parantaa hiilinanomateriaali- ja polymeeripinnoitteilla. Osoitamme, että nämä monikerroksiset elektrodit voidaan räätälöidä dopamiinin ja analgeettien havaitsemiseen. Lisäksi näillä elektrodeilla voidaan havaita analgeetteja ihmisen veriplasmassa ja kokoveressä ilman proteiinien saostusta. Tämän työn tulosten perusteella kyseisiä elektrodeja voidaan käyttää lääkeaineiden vapaan pitoisuuden määrittämiseen lähes reaaliajassa. Lopuksi, kehitimme massatuotantoon soveltuvan prosessin sähkökemiallisten mittaliuskojen valmistamiseen. Näiden anturien avulla voitiin mitata kliinisesti relevantteja konsentraatioita parasetamolia 20 µL verinäytteestä alle viidessä minuutissa.
Julkaisun otsikon käännösMonikerroksiset hiilipohjaiset hybridielektrodit sähkökemiallisessa analgeettien ja biomolekyylienhavaitsemisessa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Koskinen, Jari, Vastuuprofessori
  • Laurila, Tomi, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-0257-4
Sähköinen ISBN978-952-64-0258-1
TilaJulkaistu - 2021
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • amorfinen hiili
  • hiilinanoputket
  • sähkökemia
  • voltammteria
  • dopamiini
  • parasetamoli
  • morfiini
  • opioidit

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Monikerroksiset hiilipohjaiset hybridielektrodit sähkökemiallisessa analgeettien ja biomolekyylienhavaitsemisessa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä