Carbon fiber microelectrodes modified with electrodeposited platinum and their application for the detection of nitric oxide on single cells

Abstract

Od osmdesátých let minulého století, kdy byla poprvé objevena důležitost působení oxidu dusnatého, je známo, že tato sloučenina může hrát významnou roli ve spoustě dosud ne zcela vysvětlených patofyziologických dějů, jako jsou neurodegenerativní onemocnění, kardiovaskulární onemocnění, cévní onemocnění a další. Tato práce je zaměřena na detekci oxidu dusnatého při jeho vylučování z jednotlivých žijících feochromocytomových buněk (PC12). K tomuto účelu byly použity mikroelektrody modifikované nanočásticemi platiny na svém povrchu, jež zaručuje dostatečnou sensitivitu. Vyvinutou platinizační metodu je možné použít také pro přípravu 2, 3 a 7barelových souborů mikroelektrod. Doba procesu platinizace a rychlost skenování byly optimalizovány pro získání dostatečného, avšak ne nadměrného, pokrytí elektrody nanočásticemi platiny a zároveň pro dosažení akceptovatelné citlivosti vůči analytu. Bylo zjištěno, že skenování potenciálů v rozmezí -0.2-1.0 V v délce 10 cyklů s rychlostí skenování 70 mVs-1 vede k tvorbě uniformní vrstvy nanočástic platiny o velikosti částic okolo 70 nm. Bylo dokázáno, že tyto platinizované mikroelektrody umožňují detekovat peroxid vodíku až o 62nM koncentraci. Amperometrická měření buněk PC12 potvrdila, že platinizované mikroelektrody mohou úspěšně detekovat oxid dusnatý uvolňovaný...

Since 1980s when the functions of nitric oxide were discovered, it is known that this compound plays an important role in many physiological processes like cell-cell communication, vascular relaxation, and also in development of pathophysiological disorders like neurodegeneration and vascular dysfunctions. The present work focuses on in-situ amperometric detection of nitric oxide releasing from living pheochromocytoma (PC12) single cells using the developed microelectrodes modified with electrodeposited platinum nanoparticles. Developed platinization method was successfully applied also for fabrication of 2-, 3- and 7-barrels microelectrode arrays. Time of platinum deposition and scan rate were found and optimized in order to achieve both sufficient but not excessive coverage of the electrode with Pt nanoparticles, and acceptable sensitivity towards the measured target. It was found, that scanning of potential between -0.2-1.0 V for 10 cycles with scan rate of 70 mVs-1 leads to formation of reproducible uniform layer of Pt nanoparticles with size of ca. 70 nm and increased sensitivity towards the oxygen and nitrogen reactive species. It was found, that the Pt modified carbon fiber microelectrode makes it possible to detect hydrogen peroxide with concentration as low as 62nM. Amperometric...