Selective Electrochemical Sensor Using Screen-Printed Carbon Electrode (SPCE) for Dopamine Detection in Neutral Condition

Abstract

Селективний електрохімічний датчик для виявлення дофаміну (DA) досліджено за допомогою вугільного електрода з трафаретним друком (SPCE). Ефективність SPCE була охарактеризована за допомогою циклічної вольтамперометрії при pH 7,0 в 0,1 М фосфатному буферному розчині. Вимірювання проводили в діапазоні потенціалів від − 7,5 до 1 В при кімнатній температурі. Спостерігали вплив концентрації DA та швидкості сканування. Результат показав, що DA можна виявити спеціально, дивлячись на його піковий сигнал відновлення при потенціалі – 0,11 В, 𝑖𝑝𝑐 = − 52.13 мкA. Сигнал DA контролювали без будь-яких інтерференційних сигналів від аскорбінової кислоти, глюкози, сечової кислоти, парацетамолу та сечовини. Отримана калібрувальна крива, яка представляє різні концентрації DA як функцію пікового струму, відповідала лінійному рівнянню 𝑖𝑝𝑎 = 3.484 + 0.413𝑥 з R2 = 0.992 та 𝑖𝑝𝑐 = −2.741 − 0.267𝑥 з R2 = 0.985. Межі виявлення та чутливості SPCE для детектування DA становили відповідно 0,030 мкМ та 8,107 мкА∙мм – 2∙мкМ – 1. Вплив швидкості сканування продемонстрував поведінку, контрольовану дифузією, з реакції між SPCE та DA. Дослідження відтворюваності SPCE показало збільшення значення пікового струму. Це пов'язано з "отруєнням" DA, що призводить до меншої точності повторних вимірювань.

A selective electrochemical sensor for detecting dopamine (DA) has been studied using a screen-printed carbon electrode (SPCE). The performance of SPCE was characterized using cyclic voltammetry at pH 7.0 in 0.1 M phosphate buffer solution. The measurement was done in a potential range of − 7.5 to 1 V at room temperature. The effect of DA concentration and scan rate was observed. The result showed that DA can be detected specifically by looking at its reduction peak signal at a potential of − 0.11 V, 𝑖𝑝𝑐 = − 52.13 µA. The signal of DA was monitored without any interference signals from ascorbic acid, glucose, uric acid, paracetamol, and urea. The obtained calibration curve, which represents various concentrations of DA as a function of peak current, followed the linear equation 𝑖𝑝𝑎 = 3.484 + 0.413𝑥 with R2 = 0.992 and 𝑖𝑝𝑐 = −2.741 − 0.267𝑥 with R2 = 0.985. The limits of detection and sensitivity of SPCE for DA detection were 0.030 μM and 8.107 μA∙mm – 2∙μM – 1, respectively. The effect of scan rate demonstrated a diffusioncontrolled behavior from the reaction between SPCE and DA. The repeatability study of SPCE showed an increase in the peak current value. This is due to DA poisoning, resulting in less precision of repeated measurements.