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Jul 19, 2023

Détermination électrochimique de L

Scientific Reports volume 12, Numéro d'article : 5469 (2022) Citer cet article 2854 Accès 14 Citations 3 Détails Altmetric Metrics L'un des objectifs de cette recherche était de développer un

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 5469 (2022) Citer cet article

2854 Accès

14 citations

3 Altmétrique

Détails des métriques

L’un des objectifs de cette recherche était de développer un capteur électrochimique capable de déterminer l’analyte cible et qui soit à la fois bon marché et non toxique. Un autre objectif était d’influencer la réduction des déchets électroniques. Conformément à ceux-ci, une tige de graphite provenant de batteries zinc-carbone a été utilisée pour préparer un capteur électrochimique pour la détermination du L-tryptophane dans la solution tampon Britton-Robinson. Deux méthodes électrochimiques ont été utilisées dans la recherche expérimentale, la voltamétrie différentielle à impulsions et la voltammétrie cyclique. L’effet de différents paramètres, notamment la valeur du pH de la solution de support, la vitesse de balayage ainsi que la concentration de L-tryptophane sur la réponse actuelle, a été étudié. La valeur du pH du tampon Britton-Robinson a influencé l'intensité du pic d'oxydation du L-tryptophane, ainsi que le potentiel maximal. L'intensité de la réponse actuelle était la plus élevée à pH 4,0, tandis que la valeur maximale du potentiel diminuait à mesure que le pH augmentait, indiquant que les protons participaient également à la réaction redox. Sur la base des données obtenues, l’oxydation électrochimique du L-tryptophane au niveau de l’électrode en graphite était irréversible, réaction à deux électrons/deux protons. De plus, il a été observé que le pic d’oxydation augmentait à mesure que la vitesse de balayage augmentait. Selon les données électrochimiques obtenues, il a été suggéré que l’oxydation du L-tryptophane était mélangée et contrôlée par adsorption et diffusion. La corrélation linéaire entre le pic d'oxydation et la concentration de L-tryptophane a été étudiée dans la plage de 5,0 à 150,0 µM et les valeurs obtenues de limite de détection et de limite de quantification étaient respectivement de 1,73 µM et 5,78 µM. En outre, le capteur électrochimique préparé a réussi à déterminer l'analyte cible dans des échantillons de lait et de jus de pomme.

Le L-tryptophane (TRP) fait partie des acides aminés essentiels car le corps humain n’a pas la capacité de le synthétiser1. Le L-tryptophane revêt de multiples significations pour les humains. C'est un ingrédient important de l'alimentation et on le retrouve principalement dans les aliments riches en protéines comme les produits laitiers, la viande, les fruits de mer, le soja ou les noix2. En plus d’être un composant essentiel des protéines, le L-tryptophane participe également à la synthèse de la niacine, précurseur de biomolécules importantes dans l’organisme comme la mélatonine et la sérotonine3. Connaître les taux de L-tryptophane est très important car sa carence peut entraîner des troubles métaboliques et neurologiques4. En gardant cela à l’esprit, il est possible de comprendre l’importance de déterminer cet acide aminé dans des échantillons biologiques ainsi que dans des échantillons alimentaires. Bien qu'un certain nombre de méthodes classiques5,6,7 soient disponibles pour quantifier cet analyte cible, les techniques électrochimiques sont devenues importantes dans ce domaine de recherche. La voltamétrie est une technique électrochimique et électroanalytique basée sur la mesure du courant en fonction du potentiel appliqué. Il existe différents types de techniques voltamétriques, notamment la polarographie, la voltamétrie cyclique et les techniques de voltamétrie par impulsions (voltamétrie à impulsion normale, impulsion différentielle et voltamétrie à ondes carrées)8. Les avantages des techniques voltamétriques sont une bonne sensibilité et une large gamme linéaire de concentrations pour les analytes organiques et inorganiques, un temps d'analyse court, un large choix de solvants et d'électrolytes pouvant être utilisés dans les mesures et la possibilité de détermination simultanée de plusieurs différents analytes sans qu’il soit nécessaire de les séparer au préalable9. Les mesures voltamétriques cycliques (CV) constituent généralement la première étape des études électrochimiques d'un composé, d'un matériau biologique ou d'une surface d'électrode. L'efficacité du CV se reflète dans la capacité d'obtenir rapidement des informations sur le comportement rédox des analytes cibles dans une large gamme de potentiels, la thermodynamique des processus rédox, la cinétique des réactions hétérogènes, les réactions chimiques couplées ou les processus d'adsorption10. CV est basé sur un changement linéaire du potentiel de l'électrode de travail de la valeur de potentiel initiale à une valeur prédéfinie, puis le potentiel change à la même vitesse de balayage dans la direction opposée à la valeur initiale ou à une autre valeur prédéterminée11. La voltammétrie différentielle à impulsions (DPV) s'est avérée être une technique très utile pour déterminer les traces de composés organiques et inorganiques. L'application d'une impulsion de potentiel aux électrodes conduit, dans la plupart des expériences, à une amélioration significative du rapport des courants de Faraday et non-Faraday, car le courant de Faraday diminue généralement plus lentement au fil du temps par rapport au courant non-Faraday (courant de charge électrique à double couche ), ce qui permet d’atteindre des limites de détection inférieures12. La différence entre les valeurs de ces courants est enregistrée en fonction du potentiel appliqué, ce qui entraîne le pic correspondant sur le voltamogramme dont la hauteur est directement proportionnelle à la concentration de l'analyte mesuré13. De plus, la tendance à l'augmentation du nombre de publications de revues et d'articles de recherche sur le thème des capteurs électrochimiques indique l'importance de ce domaine parmi les chercheurs14,15,16,17. Zhao et al.18 ont utilisé une électrode en diamant dopée au bore comme capteur électrochimique pour la détection du TRP dans une solution tampon Na2PO4/NaOH. Liu et al.19 ont utilisé une électrode de verre-carbone modifiée par des nanoparticules de TiO2 dopée à l'argent pour déterminer le TRP dans des solutions tampons 0,1 M de KOH et 0,1 M de phosphate. Pour la détection simultanée de la dopamine, de l'acide urique, du L-tryptophane et de la théophylline, une électrode de carbone vitreuse modifiée avec des points de carbone (CD/GCE) a été utilisée20. Les électrodes de carbone sont largement utilisées comme capteurs en raison de leurs bonnes propriétés électrochimiques telles qu'un faible courant de fond et une bonne conductivité électrique. De plus, ils sont relativement bon marché, faciles à préparer et pour la plupart non toxiques. Cependant, certains chercheurs4,21,22 ont suggéré d'utiliser une tige de graphite provenant de batteries au lieu d'électrodes commerciales, car le développement de la technologie contribue également à la génération de grandes quantités de déchets. Parmi ces déchets, on trouve des piles zinc-carbone. Une élimination inappropriée des piles usagées permet la libération de métaux lourds dans l'environnement, ce qui peut entraîner de nombreux effets néfastes sur les organismes vivants23,24. Le recyclage des batteries protégerait l’environnement et des avantages économiques significatifs pourraient être obtenus25. En raison de la bonne conductivité électrique et de la surface élevée de la tige de graphite, elle peut être utilisée comme capteur électrochimique potentiel4. De plus, la tige de graphite peut être modifiée, ce qui permet le développement de capteurs présentant de meilleures caractéristiques. Selon les documents de recherche précédents21,22, la tige de graphite est utilisée comme capteur électrochimique pour la détection des antioxydants de la myricétine et de l'acide tannique.