Name: gold nanoparticle modified carbon fiber microelectrodes for enhanced neurochemical detection
Uploaded: 2019-05-13T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Gold Nanoparticle Modified Carbon Fiber Microelectrodes for Enhanced Neurochemical Detection at JoVE.com

Biz Amerikan Üniversitesi, fakülte araştırma destek Grant, NASA DC uzay Grant ve NSF-MRI # 1625977 teşekkür etmek istiyorum.

1. karbon-fiber mikroelektrotların inşaatı
<ol><li>
Karbon liflerinin hazırlanması
	<ol>
<li>Karbon fiber mikroelektrotlar oluşturmak için, ilk önce karbon liflerini (karbon fiber, çapı 7 mm) tek tek el, eldiven ve spatula kullanarak ayırın.</li>
		<li>Çekin veya bükülmüş iplik bir fiber yank.</li>
		<li>Yalıtılmış bir karbon lifine cam kapiller içine aspirate (microfilament olmadan tek varil borosilikat kapiller cam, 1,2 mm dış çapı, 0,68 mm iç çapı).</li>
		<li>Yaklaşık...

<ol>
	<li>Zestos, A. G., Nguyen, M. D., Poe, B. L., Jacobs, C. B., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epoxy+insulated+carbon+fiber+and+carbon+nanotube+fiber+microelectrodes.">Epoxy insulated carbon fiber and carbon nanotube fiber microelectrodes.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 182, 652-658 (2013).</li><li>Bucher, E. S., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+analysis+of+neurotransmitters.">Electrochemical analysis of neurotransmitters.</a> Annual review of analytical chemistry. 8, 239-261 (2015).</li><li>Zestos, A. G., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Communication&#8212;Carbon+Nanotube+Fiber+Microelectrodes+for+High+Temporal+Measurements+of+Dopamine.">Communication&#8212;Carbon Nanotube Fiber Microelectrodes for High Temporal Measurements of Dopamine.</a> Journal of The Electrochemical Society. 165, G3071-G3073 (2018).</li><li>Park, J., Takmakov, P., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+comparison+of+norepinephrine+and+dopamine+release+in+rat+brain+by+simultaneous+measurements+with+fast-scan+cyclic+voltammetry.">In vivo comparison of norepinephrine and dopamine release in rat brain by simultaneous measurements with fast-scan cyclic voltammetry.</a> Journal of neurochemistry. 119, 932-944 (2011).</li><li>Abdalla, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Vivo+Ambient+Serotonin+Measurements+at+Carbon-Fiber+Microelectrodes.">In Vivo Ambient Serotonin Measurements at Carbon-Fiber Microelectrodes.</a> Analytical chemistry. 89, 9703-9711 (2017).</li><li>Ganesana, M., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+changes+in+transient+adenosine+during+cerebral+ischemia+and+reperfusion+injury.">Early changes in transient adenosine during cerebral ischemia and reperfusion injury.</a> PloS one. 13, e0196932 (2018).</li><li>Denno, M. E., Privman, E., Borman, R. P., Wolin, D. C., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+histamine+and+carcinine+in+Drosophila+melanogaster+tissues.">Quantification of histamine and carcinine in Drosophila melanogaster tissues.</a> ACS chemical neuroscience. 7, 407-414 (2016).</li><li>Sanford, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Voltammetric+detection+of+hydrogen+peroxide+at+carbon+fiber+microelectrodes.">Voltammetric detection of hydrogen peroxide at carbon fiber microelectrodes.</a> Analytical chemistry. 82, 5205-5210 (2010).</li><li>Heien, M. L., Johnson, M. A., Wightman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resolving+neurotransmitters+detected+by+fast-scan+cyclic+voltammetry.">Resolving neurotransmitters detected by fast-scan cyclic voltammetry.</a> Analytical chemistry. 76, 5697-5704 (2004).</li><li>Raju, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer+modified+carbon+fiber-microelectrodes+and+waveform+modifications+enhance+neurotransmitter+metabolite+detection.">Polymer modified carbon fiber-microelectrodes and waveform modifications enhance neurotransmitter metabolite detection.</a> Analytical Methods. 11, 1620-1630 (2019).</li><li>Jacobs, C. B., Ivanov, I. N., Nguyen, M. D., Zestos, A. G., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+temporal+resolution+measurements+of+dopamine+with+carbon+nanotube+yarn+microelectrodes.">High temporal resolution measurements of dopamine with carbon nanotube yarn microelectrodes.</a> Analytical chemistry. 86, 5721-5727 (2014).</li><li>Zestos, A. G., Yang, C., Jacobs, C. B., Hensley, D., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+nanospikes+grown+on+metal+wires+as+microelectrode+sensors+for+dopamine.">Carbon nanospikes grown on metal wires as microelectrode sensors for dopamine.</a> Analyst. 140, 7283-7292 (2015).</li><li>Zestos, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+Nanoelectrodes+for+the+Electrochemical+Detection+of+Neurotransmitters.">Carbon Nanoelectrodes for the Electrochemical Detection of Neurotransmitters.</a> International Journal of Electrochemistry. , (2018).</li><li>Kim, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dopamine+neurons+derived+from+embryonic+stem+cells+function+in+an+animal+model+of+Parkinson's+disease.">Dopamine neurons derived from embryonic stem cells function in an animal model of Parkinson's disease.</a> Nature. 418, 50 (2002).</li><li>Zestos, A. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ruboxistaurin+Reduces+Cocaine-Stimulated+Increases+in+Extracellular+Dopamine+by+Modifying+Dopamine-Autoreceptor+Activity.">Ruboxistaurin Reduces Cocaine-Stimulated Increases in Extracellular Dopamine by Modifying Dopamine-Autoreceptor Activity.</a> ACS Chemical Neuroscience. 10, 1960-1969 (2019).</li><li>Zestos, A. G., Kennedy, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microdialysis+Coupled+with+LC-MS/MS+for+In+Vivo+Neurochemical+Monitoring.">Microdialysis Coupled with LC-MS/MS for In Vivo Neurochemical Monitoring.</a> The AAPS Journal. 19, 1284-1293 (2017).</li><li>Carpenter, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+and+systemic+administration+of+a+CNS-permeant+tamoxifen+analog+reduces+amphetamine-induced+dopamine+release+and+reinforcing+effects.">Direct and systemic administration of a CNS-permeant tamoxifen analog reduces amphetamine-induced dopamine release and reinforcing effects.</a> Neuropsychopharmacology. 42, 1940 (2017).</li><li>Zestos, A. G., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+Nanotube-Based+Microelectrodes+for+Enhanced+Neurochemical+Detection.">Carbon Nanotube-Based Microelectrodes for Enhanced Neurochemical Detection.</a> ECS Transactions. 80, 1497-1509 (2017).</li><li>Zachek, M. K., Hermans, A., Wightman, R. M., McCarty, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+Dopamine+Detection:+Comparing+Gold+and+Carbon+Fiber+Microelectrodes+using+Background+Subtracted+Fast+Scan+Cyclic+Voltammetry.">Electrochemical Dopamine Detection: Comparing Gold and Carbon Fiber Microelectrodes using Background Subtracted Fast Scan Cyclic Voltammetry.</a> J Electroanal Chem (Lausanne Switz). 614, 113-120 (2008).</li><li>Li, J., Xie, H., Chen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+sensitive+hydrazine+electrochemical+sensor+based+on+electrodeposition+of+gold+nanoparticles+on+choline+film+modified+glassy+carbon+electrode.">A sensitive hydrazine electrochemical sensor based on electrodeposition of gold nanoparticles on choline film modified glassy carbon electrode.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 153, 239-245 (2011).</li><li>Hartings, M. R., Fox, D. M., Miller, A. E., Muratore, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+hybrid+integrated+laboratory+and+inquiry-based+research+experience:+replacing+traditional+laboratory+instruction+with+a+sustainable+student-led+research+project.">A hybrid integrated laboratory and inquiry-based research experience: replacing traditional laboratory instruction with a sustainable student-led research project.</a> Journal of Chemical Education. 92, 1016-1023 (2015).</li><li>Hart, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein-templated+gold+nanoparticle+synthesis:+protein+organization,+controlled+gold+sequestration,+and+unexpected+reaction+products.">Protein-templated gold nanoparticle synthesis: protein organization, controlled gold sequestration, and unexpected reaction products.</a> Dalton Transactions. 46, 16465-16473 (2017).</li><li>Hartings, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concurrent+zero-dimensional+and+one-dimensional+biomineralization+of+gold+from+a+solution+of+Au3++and+bovine+serum+albumin.">Concurrent zero-dimensional and one-dimensional biomineralization of gold from a solution of Au3+ and bovine serum albumin.</a> Science and technology of advanced materials. 14, 065004 (2013).</li><li>Xiao, N., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid,+sensitive+detection+of+neurotransmitters+at+microelectrodes+modified+with+self-assembled+SWCNT+forests.">Rapid, sensitive detection of neurotransmitters at microelectrodes modified with self-assembled SWCNT forests.</a> Analytical chemistry. 84, 7816-7822 (2012).</li><li>Zestos, A. G., Jacobs, C. B., Trikantzopoulos, E., Ross, A. E., Venton, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyethylenimine+Carbon+Nanotube+Fiber+Electrodes+for+Enhanced+Detection+of+Neurotransmitters.">Polyethylenimine Carbon Nanotube Fiber Electrodes for Enhanced Detection of Neurotransmitters.</a> Analytical chemistry. 86, 8568-8575 (2014).</li><li>Yang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+nanotubes+grown+on+metal+microelectrodes+for+the+detection+of+dopamine.">Carbon nanotubes grown on metal microelectrodes for the detection of dopamine.</a> Analytical chemistry. 88, 645-652 (2015).</li></ol>

Bu çalışmada, biz hızlı tarama döngüsel voltammetry kullanarak dopamin gibi nörotransmitter tespiti için altın-nanopmadde modifiye karbon fiber mikroelektrotlar inşa etmek için bir roman yöntemi göstermektedir. Bu yöntem, biyomolekül algılamanın hassasiyetini arttırmak için verimli, yeşil ve nispeten ucuz bir yaklaşımdır. Karbon lifinin yüzeyine yatırılan altın kalınlığı, elektrobiriktirme süresi ve elektrobiriktirme çözeltisi içinde bulunan altın konsantrasyonu ile kontrol edilebilir...

Karbon-fiber mikroelektrotlar (CFMEs)1 en iyi çeşitli önemli nörotransmitter oksidasyonunu algılamak için biyosensörler olarak kullanılır2, dopamin dahil3, norepinefrin4, serotonin5, adenozin6, histamin7, ve diğerleri8. Karbon liflerinin biyouyumluluğu ve büyüklüğü, daha büyük standart elektrotlara kıyasla hafifletilmiş doku hasarı olduğu için implantasyon için optimum hale gelmelerini sağlamak. 9 cfmes, yararlı elektrokimyasal özelliklere sahip olduğu bilinmektedir ve hızlı elektrokimyasal teknikleri ile kullanıldığında hızlı ölçümler yapma yeteneğine sahiptir, en sık hızlı tarama döngüsel voltammetri (fscv)10,11. Fscv, uygulanan potansiyeli hızla tarayan ve belirli analitler için belirli bir döngüsel voltammogram sağlayan bir tekniktir12,13. Hızlı tarama tarafından üretilen büyük şarj akımı karbon lifleri üzerinde kararlı ve arka plan-belirli döngüsel voltammograms üretmek için çıkarılır olabilir.
Optimum Elektrokimya ve nörobiyolojik önemi nedeniyle, dopamin yaygın olarak incelenmiştir. Katekolamin dopamin hareket kontrolü, bellek, biliş ve sinir sistemi içinde duygu önemli bir rol oynar temel bir kimyasal haberci olduğunu. Dopamin fazlasının veya eksikliği çok sayıda nörolojik ve psikolojik müdahaleye neden olabilir; Bunlar arasında Parkinson hastalığı, şizofreni ve bağımlılık davranışları bulunmaktadır. Günümüzde Parkinson hastalığı, Dopamin sentezi14' te yer alan orta beyin nöronların dejenerasyonuna bağlı olarak yaygın bir bozukluk olmaya devam etmektedir. Parkinson hastalığı belirtileri tremor, hareket yavaşlığı, sertlik ve dengeyi koruyarak sorunları içerir. Öte yandan, kokain15 ve ampfetamin gibi stimantlar16,17 dopamin taşması teşvik. Uyuşturucu istismarı sonunda dopamin ve koşulların normal akışını yerine beyin dopamin bir fazlasının gerektirecektir, hangi sonunda bağımlılık davranışları yol açar.
Son yıllarda, nörotransmitter tespiti18elektrot işlevselliğini geliştirmeye vurgu olmuştur. Elektrot hassasiyetini arttırmak için en yaygın yöntem fiber yüzeyi kaplamasıdır. Şaşırtıcı olarak, karbon lifleri üzerine metal nanopartikül elektrobiriktirme üzerinde yapılan sınırlı araştırma olmuştur19. Altın gibi Noble metal-nanopartiküller, diğer fonksiyonel malzemeler20ile fiber yüzeyi üzerine elektroyatırılabilir. Örneğin, nörotransmitter adsorpsiyonu için elektroaktif yüzey alanının artırılması ortaya çıkar. Elektroyatırılmış metal nanopartiküller hızla form, arındırılabilir, ve karbon-fiber uymak. Elektrokimya hem asil metal Nanopartiküllerin birikmesi hem de karbon liflerinin yüzey geliştirmesi için önemli olmaya devam ediyor, bu Nanopartiküllerin nüksetme ve büyümesini kontrol etmesini sağlar. Son olarak, artan katalizör ve iletken özellikleri, ve geliştirilmiş toplu taşıma elektroanaliz için metal nano opartikülleri kullanarak diğer avantajları arasındadır.
Amerikan Üniversitesi Gelişmiş Laboratuar dizisi kursu (deneysel biyolojik Kimya ı ve II CHEM 471/671-472/672) analitik, fiziksel ve biyokimya laboratuvarlarının bir kombinasyonudur. İlk dönem laboratuvar tekniklerine genel bir bakış. İkinci dönem öğrenci odaklı ve araştırma projesi21' dir. Bu projeler için, öğrenciler daha önce biomolecule, protein, peptid ve amino asit-altın nano opartiküllerin kolaylaştırılmış sentezi mekanizmasını inceledi22,23. Daha yeni çalışmalar, elektrot yüzeylerinde altın nanopmadde (AuNP) üretiminin oluşumu ve CFMEs 'in nörotransmitterleri tespit etme becerisi üzerindeki AuNPs efektlerinin değerlendirilmesi konusunda odaklanmıştır. Bu çalışmasında laboratuar, CFMEs 'in dopamin-oksidasyonunu algılayan hassasiyetinin, AuNP 'nin fiber yüzeye elektrobirikmesi yoluyla artırılacağını göstermek için bu tekniği uygulıyor. Her Bare-CFME, CFME yüzeyinde dopamin oksidasyonunu ölçmek için dopamin-oksidatif akımları tespit ederken tarama hızı, stabilite ve dopamin-konsantrasyonu değişen ile karakterize edilir. Au3 + daha sonra au0 electroreduced ve aynı anda nanopartiküller olarak fiber yüzeyine üzerine elektroyatırılmış, karakterize deneyler bir dizi izledi. Doğrudan bir karşılaştırmanın ardından, AuNP-CFMEs dopamin tespiti daha yüksek hassasiyete sahip bulundu. Elektrik biriktirme yoluyla fiber yüzeyine AuNP uniform kaplama daha yüksek bir elektroaktif yüzey alanı oluşturur; Böylece, modifiye elektrot yüzeyine dopamin adsorpsiyonu artırma. Bu daha yüksek dopamin oksidatif akımları yol açtı. "AuNP-CFMEs" ' in dopamin oksidasyonu ve azaltma zirvelerinin (∆ Ep) olası ayrımı da daha küçüktür, daha hızlı Elektron transferi kinetiği önermektedir. Bu çalışmanın gelecekteki çalışmaları, dopamin tespiti için hem çıplak hem de AuNP-CFMEs ' i k in vivo testlerini içerir.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Dopamine hydrochloride</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>H8502-5G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P5493-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pine WaveNeuro Potentiostat</td>
			<td>Pine Instruments</td>
			<td>NEC-WN-BASIC</td>
			<td>This orders comes in bulk with all other accessories such as headstages, adapters, cords, and other electronics</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pine Flow Cell and Micromanipulator</td>
			<td>Pine Instruments</td>
			<td>NEC-FLOW-1</td>
			<td>This is also another bulk order including the micromanipulator, flow cell, knobs, tubing, connectors, etc.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass-Capillary</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>602500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T-650 Carbon Fiber</td>
			<td>Goodfellow</td>
			<td>C 005711</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epon 828 Epoxy</td>
			<td>Miller-Stephenson</td>
			<td>EPON 828 TDS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethelynetriamine</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D93856-5ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold (III) chloride</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>254169</td>
			<td>Comes as either HAuCl4 or AuCl3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH meter</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>S90528</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Farraday Cage</td>
			<td>AMETEK TMC</td>
			<td>81-334-03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Pump</td>
			<td>NEW ERA PUMP</td>
			<td>NE-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf Pipettes and Tips</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>2231000222</td>
			<td>This is also a bulk order containing multiple pipettes and tips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 -1,000 mL beakers</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10536-390</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon fiber</td>
			<td>Goodfellow</td>
			<td>C 005711</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SEM</td>
			<td>JEOL</td>
			<td>JSM-IT100</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

gold nanoparticle modified carbon fiber microelectrodes for enhanced neurochemical detection

30 yılı aşkın bir süredir, karbon fiber mikroelektrotlar (CFMEs) nörotransmitter tespiti için standarttır. Genellikle, karbon lifleri cam kapiller içine emişli, ince bir konik çekti, ve daha sonra bir epoksi kullanarak mühürlü hızlı tarama döngüsel voltammetri test için kullanılan Elektrot malzemeleri oluşturmak için. Ancak, çıplak CFD 'lerin kullanımı birkaç sınırlamalara sahiptir. İlk ve en önemlisi, karbon fiber çoğunlukla bazal düzlem karbon içerir, hangi nispeten düşük bir yüzey alanı vardır ve diğer Nanomalzemeler daha düşük hassasiyetleri verir. Ayrıca, Grafitik karbon temporal çözünürlüğü ile sınırlıdır, ve nispeten düşük iletkenlik. Son olarak, nörokimyasalların ve makromoleküllerin karbon elektrotlarının yüzeyinde faul olduğu bilinmektedir ve bu da daha fazla nörotransmitter adsorpsiyonu engelleyen iletken olmayan polimerler oluşturur. Bu çalışma için, biz hızlı tarama döngüsel voltammetry ile nörokimyasal test geliştirmek için altın nanopartiküller ile CFMEs değiştirin. Au3 + elektroyatırılmış veya cfmes yüzeyine bir Koloidal solüsyondan dipkaplamalı oldu. Altın istikrarlı ve nispeten inert metal olduğundan, nörokimyasalların analitik ölçümleri için ideal bir elektrot malzemesidir. Altın nano madde modifiye (AuNP-CFMEs) üzerinde dopamin tepkisi için bir istikrar vardı 4 h. Ayrıca, AuNP-CFMEs (döngüsel voltammograms daha yüksek zirve oksidatif akım) ve daha hızlı elektron transfer kinetiği (düşük ΔEP veya pik ayırma) çıplak değiştirilmemiş cfmes daha artan bir hassasiyet sergiler. AuNP-CFMEs gelişimi, dopamin konsantrasyonu ve diğer nörokimyasallarda hızlı değişikliklerin tespit edilmesi için yeni elektrokimyasal sensörlerin oluşturulmasını sağlar. Bu çalışma nörokimyasal ölçümlerin geliştirilmesi için geniş uygulamalara sahiptir. Altın nano madde değiştirilmiş CFMEs nesil uyuşturucu istismar, depresyon, inme, iskemi nörokimyasal etkilerini incelemek için kemirgen ve diğer modellerde nörotransmitter içinde bulmak için yeni elektrot sensörleri gelişimi için hayati önem taşır, ve diğer davranış ve hastalık durumları.

Şekil 1için, BIZ FSCV test içinde vitro nörotransmitter konsantrasyonu ölçmek için kullanılan bir şematik gösterir. Şekil 1 uygulanan dopamin dalga formunu görüntüler. Üçgen dalga formu-0,4 V 'den 1,3 V 'ye 400 V/s 'de tarama yapar. Sol rakam ikinci bölümünde, dopamin-Ortho-Quinone (DOQ) için dopamin oksidasyonu görüntüler, iki elektron transfer süreci elektrot yüzeyine analit yüzeyinden oluşur. Son ola...

Watch this Scientific Journal Video about Gold Nanoparticle Modified Carbon Fiber Microelectrodes for Enhanced Neurochemical Detection at JoVE.com

Gold Nanoparticle Modified Carbon Fiber Microelectrodes for Enhanced Neurochemical Detection

Bu çalışmada, nörotransmitter algılamanın hassasiyetini arttırmak için karbon-fiber mikroelektrotları altın nanopartiküllerle değiştiriyoruz.

Gelişmiş nörokimyasal algılama için altın Nanopmakale modifiye karbon fiber Mikroelektrotlar

For over 30 years, carbon-fiber microelectrodes (CFMEs) have been the standard for neurotransmitter detection. Generally, carbon fibers are aspirated into ...

Bu yöntem, nörokimyasal algılamanın in vivo metodlarını potansiyel olarak geliştirebilen yüksek uzamsal ve zamansal çözünürlükile nörokimyasal tespiti mümkün kıldığı için önemlidir. Bu tekniğin en büyük avantajı, nörotransmitter algılama duyarlılığı ve zamansal çözünürlüğünü artırmak için hızlı, kolay ve tekrarlanabilir bir yöntem olmasıdır. Prosedürü gösteren Sanuja Mohanaraj ve Pauline Wonnenberg, benim laboratuvar dan lisansüstü öğrenciler olacaktır.Başlamak için, karbon fiber malzemeyi tek tek iplikçiklere ayırın ve bir iplikçikten yedi mikrometre çapındaki tek bir karbon fiber çekin. Bir borosilikat cam kılcal bir vakum hattı bağlayın ve kılcal içine karbon fiber aspire. Sonra bir elektrot tutucu olarak hizmet vermek için karton 25 santimetre lik bir parça tarafından 10 santimetre kesti.Destek olarak karton etrafında bir kağıt havlu bant, sonra elektrot tutucu içine kılcal yerleştirin ve dikkatle dikey bir kılcal çekmece güvenli. Cam kılcal damarı elektrot malzemeleri için ince bir konik leziz olarak çekecek ve çalıştıracak şekilde kapiller çekmeceyi yapılandırın. Bir kez çekme bitirir ve ısıtma bobini soğuduktan sonra, tüp çekilen elektrotlar bağlayan karbon fiber kesti.Mikroelektrotları kılcal çekmeceden dikkatlice çıkarın. Stereoskop veya mikroskop rehberliğinde, her elektroddaki çıkıntılı karbon fiberi yaklaşık 100 ila 150 mikrometre uzunluğunda kesmek için keskin bir bıçak veya cerrahi makas kullanın. Daha sonra, 25 mililitrelik bir şişede, 10 gram epoksi ile 0,2 mililitre sertleştiriciyi karıştırmak için pamuklu bir bez kullanın.Başka bir şişeyi asetonla doldur. Her elektrot için karbon fiber ucunu epoksiye 15 saniye batırın ve fazla epoksiyi çıkarmak için üç saniye boyunca asetona batırın. Epoksiden sonra epoksi elektrotlar fırında 125 santigrat derecede üç saat boyunca tedavi edilir.Daha sonra, 0,1 molar sulu potasyum klorür kloroaurik asit 0,5 milimolar çözeltisi bir gümüş-gümüş-klorür referans elektrot bir karbon fiber mikroelektrot yerleştirmek için bir mikromanipülatör kullanın. Çalışan elektrot olarak karbon fiber mikroelektrot ile bir potansiyostat elektrot elektrot elektrot bağlayın. Elektrot birikimini gerçekleştirmek için 10 döngü boyunca elektrotun saniyede 50 milivolt eksi bir volta kadar olan elektrotunu tarar.Altın kaplama yatırma parametrelerini optimize etmek çok önemlidir. Çok fazla kaplama gürültü ve sinyal aşırı yüklenmesine neden olurken, çok az kaplama nörokimyasal tespiti artırmaz. Testten önce, perklorik asit teklorik asit ve deiyonize suda pH 7.4 PBS bazlı tampon yaklaşık bir litre dopamin 10-milimolar stok çözeltisi hazırlamak.Pipet yaklaşık bir mikromolar dopamin çözeltisi yapmak için tampon 10 mililitre içine dopamin stok çözeltisinin bir mikrolitre. Sonra bir karbon fiber mikroelektrot ve bir potansiyostat bir gümüş-gümüş klorür referans elektrot bağlayın. Akış hücresi aparatının baş aşamasındakarbon fiber elektrodu ve referans elektrodu sabitleyin ve akış hücresiiçine düşürmek için mikromanipülatör kullanın.Bir şırınga içine PBS tampon 60 mililitre çizin. Akış hücresini tamponla doldurun ve şırıngayı şırınga pompasına monte edin. Dakikada bir mililitre hızında akış hücresi üzerinden tampon akan başlayın.Sonra 10 hertz ve saniyede 400 volt eksi 0,4 volt için 1,3 volt için taramaya potentiostat yapılandırın. Dalga formunu kısaca mikroelektrota uygulayın, osiloskopu gözlemleyin ve aşırı yüklemeyi önlemek için kazancı ayarlayın. Mikroelektrotun tamponda 10 dakika boyunca dengelesin.Sonra bir şırınga içine seyreltilmiş dopamin çözeltisi çizin ve akış hücresienjeksiyon noktasına bağlayın. Potansiyostattaki toplam çalışma süresini 30 saniyeye ayarlayın. Ölçümleri kaydetmeye başlayın, 10 saniye bekleyin ve sonra akış hücresine 0.2 mililitre dopamin solüsyonu enjekte edin.Çalıştırma bittiğinde, verileri yüksek tanımlı döngüsel voltammetry analiz yazılımıyla işleyin. Başka bir test yapmadan önce mikroelektrotun 10 dakika boyunca dengelemesini bekleyin. Testler bittiğinde, tampon ve enjeksiyon portlarına üç kez üç mililitre su ve üç mililitre hava enjekte ederek akış hücresini temizleyin.Kaplamalı karbon lifleri taramalı elektron mikroskobu ile görüntülenmiştir. Altın nanopartikül kaplamaların kalınlığı ve parçacık boyutu elektrot biriktirme süresi ile kontrol edilebilir. 20 dakikalık elektrot birikimi keskin sırtlarla kalın bir altın kaplama sağlarken, beş dakika ince bir tek tip altın kaplama elde etti.Altın nanopartikül kaplı karbon-fiber mikroelektrotlar, modifiye edilmemiş elektrotlara göre önemli ölçüde daha yüksek pik oksidatif akımlara ve daha hızlı elektron transfer kinetiklerine sahipti. Altın nanopartikül kaplama dopamin bir çözüm burada gösterildiği gibi elektrot yanıtlarının istikrarı üzerinde önemli bir etkisi yoktu. Hem çıplak hem de altın nanopartikül kaplı elektrotlar, altın kaplı elektrotlarda çok daha büyük bir değişim büyüklüğü ile tarayıp hız değişimlerini doğrusal olarak yanıtladı.Bu dopamin emilimi nin tazyik hızı ile kontrol edilebildiğini göstermiştir. Hem çıplak hem de altın nanopartikül kaplı elektrotlar 100 nanomolar dopamin konsantrasyonları ile 10 mikromolar arasında doğrusal yanıt verdi. Yüksek konsantrasyonlarda bir asimptotik eğri gözlendi, dopamin elektrot yüzeyinde aşırı doymuş olduğunu gösteren.Daha hızlı bir zaman ölçeğinde ve daha yüksek hassasiyetlerde nörokimyasal değişiklikleri tespit etme yeteneği, nörolojide karmaşık soruların yanıtlatılabilir. Bu yöntem aynı zamanda analitik kimya, metabolomik ve çevre biliminde de kullanmıştır. Öğrenmesi kolay olsa da, görsel gösterim mikro elektrotları yapmayı, değiştirmeyi ve test etmeyi öğrenmek için çok önemlidir.Bu yöntem için gelecekteki yönler belirli nörotransmitterlerin tespitini optimize etmek için kalınlık, boyut, şekil ve morfoloji için hesap altın ve diğer kaplamaların birikimi ayarlama içerir. Araştırmacılar bu tekniği denemeden önce bir mikroskop altında küçük lifleri işleme uygulamalıdır. Ayrıca, nörotransmitter stok çözeltisi bir duman kaputunda hazırlanmalıdır çünkü 1 molar perklorik asit kullanırlar.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Transport of Surface-modified Carbon Nanotubes through a Soil Column

Bir Toprak Kolonundaki Yüzey modifiye Karbon Nanotüpler taşınması

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, ...

A Filter-based Surface Enhanced Raman Spectroscopic Assay for Rapid Detection of Chemical Contaminants

Kimyasal bulaşanların Hızlı Algılama için Raman Spektroskopisi Tahlili Geliştirilmiş A Filtre tabanlı Yüzey

We demonstrate a method to fabricate highly sensitive surface-enhanced Raman spectroscopic (SERS) substrates using a filter syringe system that can be ...

Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

Altın nanorods hidrokinon Esaslı Sentezi

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

Hücre içi sıvı iletim elektron mikroskobu nano tanecikleri, kendinden montajlı takibi için

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

Extraction of Ramie Fiber in Alkali Hydrogen Peroxide System Supported by Controlled-release Alkali Source

Alkali hidrojen peroksit sistemi kontrollü salımlı Alkali kaynağınca desteklenen Rami lif çıkarımı

This protocol demonstrates a method for ramie fiber extraction by scouring raw ramie in an alkali hydrogen peroxide system supported by a ...

Electrochemical Impedance Spectroscopy as a Tool for Electrochemical Rate Constant Estimation

Elektrokimyasal empedans spektroskopisi elektrokimyasal oranı sürekli tahmini için bir araç olarak

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). ...

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

Hızlı Nanoprobe sinyal geliştirme içinde in Situ altın nanoparçacık sentezi tarafından

The use of nanoprobes such as gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles as detection reagents in bioanalytical assays can enable high sensitivity ...

Luminophore Formation in Various Conformations of Bovine Serum Albumin by Binding of Gold(III)

Luminophore Formation in Various Conformations of Bovine Serum Albumin by Binding of GoldIII

Sığır Serum albümin Gold(III) bağlama tarafından çeşitli biçimler Luminophore oluşumu

The purpose of the presented protocols is to study the process of Au(III) binding to BSA, yielding conformation change-induced red fluorescence (&#955;em ...

Synthesis of Aptamer-PEI-g-PEG Modified Gold Nanoparticles Loaded with Doxorubicin for Targeted Drug Delivery

Hedeflenen İlaç Teslimatı için Doxorubicin Yüklü Aptamer-PEI-g-PEG Modifiye Altın Nanopartiküllerinin Sentezi

Due to drug resistance and toxicity in healthy cells, use of doxorubicin (DOX) has been limited in clinical cancer therapy. This protocol describes the ...

Quantitative SERS Detection of Uric Acid via Formation of Precise Plasmonic Nanojunctions within Aggregates of Gold Nanoparticles and Cucurbit[n]uril

Quantitative SERS Detection of Uric Acid via Formation of Precise Plasmonic Nanojunctions within Aggregates of Gold Nanoparticles and Cucurbit[n]uril

Altın Nanopartikülleri ve Cucurbit [n]uril Agregaları İçinde Hassas Plazmonik Nanokavşakların Oluşumu Yoluyla Ürik Asidin Kantitatif SERS Tespiti

This work describes a rapid and highly sensitive method for the quantitative detection of an important biomarker, uric acid (UA), via surface-enhanced ...