Përdorimi i teknikave elektrokimike efikase për përcaktimin e

REPUBLIKA E SHQIPERISË

UNIVERSITETI I TIRANËS

FAKULTETI I SHKENCAVE TË NATYRËS

DEPARTAMENTI I KIMISË

Disertacion Për gradën shkencore:

“DOKTOR”

PËRDORIMI I TEKNIKAVE ELEKTROKIMIKE

EFIKASE PËR PËRCAKTIMIN E KOMPONIMEVE

FENOLIKE

Kandidat Udhëheqës Shkencor

Nevila Broli Prof. Dr. Majlinda Vasjari

Tiranë, 2014

Përmbledhje

Në këtë desertacion janë përgatitur dhe studiuar biosensorë enzimatikë bazuar në pastën e karbonit për përcaktimin e komponimeve fenolike. Janë përdorur inde të papërpunuara të bananes, mollës, kërpudhës, patates dhe dardhës, si burim i enzimës polifenoloksidazë (PPO) për modifikimin e elektrodës pastë karboni. Sjellja elektrokimike e biosensoreve pastë karboni e modifikuar me lloje të ndryshme indesh bimore është krahasuar me atë të elektrodës pastë karboni e pamodifikuar. Është optimizuar raporti ndërmjet komponentëve përbërës të materialit elektrodik (pudër karboni-ind bimor-parafinë) bazuar në sjelljen elektrokimike të biosensorëve duke përdorur teknikat SCV (Voltametri me shkallë kuadratike) dhe SWV (voltametria me valë kuadratike), në tretësirë buferike 0.1 M, pH 7. Bazuar në ndjeshmëritë, koeficientët e korrelacionit të lakoreve të kalibrimit dhe të rrymës së sfondit përbërja optimale e materialit elektrodik ka rezultuar: 1.000 g pudër karboni - 280 μl parafinë - 0.100 g ind bimor. Efekti i përmasave të grimcës së pudrës së karbonit është studiuar për të optimizuar materialin elektrodik me performancë më të mirë elektroanalitike në përcaktimin e fenoleve me teknikën voltametrike. U ndërtuan dhe u testuan 5 elektroda pastë karboni modifikuar me ind banane duke përdorur 5 fraksione të ndryshme të pudrës së karbonit (0.5-0.2 mm, 0.2-0.16 mm, 0.16-0.09 mm, 0.09-0.071 mm, 0.071- 0.056 mm). Përgjigje më e mirë për sa i përket ndjeshmërisë (b=1.65 µA/ppm), zonës lineare (1.4 ppm–15.7 ppm) dhe koeficientit të korrelacionit (R2= 0.9981) merret kur përdorim fraksionin e grimcave të pudrës së karbonit 0.09-0.071 mm. Është studiuar gjithashtu aktiviteti i enzimës PPO marrë nga 4 pjesë të veçanta të trupit (a, b, c, d fig 8.8 ) të kërpudhës. Biosensori EPKK modifikuar me indin e marrë në pjesën a rezultoi me një aktivitet enzimatik dhe rrjedhimisht ndjeshmëri më të lartë kundrejt substratit katekol (b=1.42 µA/ppm). Nga studimi i biosensorëve të modifikuar me inde të papërpunuar të bananes, kërpudhës dhe mollës kundrejt komponimeve të ndryshme fenolike, ka rezultuar se analitë të preferuar për enzimën PPO e marrë nga inde të ndryshme bimore si modifikues në elektrodat pastë karboni janë komponimet mono dhe difenolike zëvendësuar në pozicionin orto dhe para. Është vlerësuar performanca analitike për 5 biosenorët enzimatikë (EPKB, EPKK, EPKM, EPKD, EPKP) kundrejt analitëve katekol dhe fenol. Biosensori pastë karboni modifikuar me ind banane ka dhënë një performancë analitike më të mirë përsa i përket ndjeshmërisë (b=2.32 µA/ppm) , kufirit të diktimit ( KD= 0.1 mg/L) dhe shmangies standarde (s=0.08), kundrejt substratit katekol. Për përmisimin e sinjalit analitik të biosensorëve enzimatik është përgatitur dhe studiuar elektroda me pastë karboni të modifikuar me ind kërpudhe dhe nanogrimca ari (EPKK-nAu). Sjellja elektrokimike e saj u krahasua me sjelljen elektrokimike të: elektrodës së pamodifikuara, të modifikuar vetëm me nanogrimca ari dhe të modifikuar vetëm me ind kërpudhe. Elektroda EPKK-nAu rezultoi me ndjeshmëri më të lartë ndër 4 elektrodat, përkatësisht b=0.64 µA/ppm dhe me kufi diktimi më të ulët 0.14 mg/L (S/n=3) në tretësirë standarde të katekolit. Rezultatet e përftuara treguan se biosensori EPKB mund të përdoret për përcaktimin e komponimeve fenolike në mostra reale si çaj, kafe dhe ujëra nëntokësorë. Fjalët kyçe: Biosensor, pastë karboni, ind bimor, polifenol oksidazë (PPO), komponime fenolike, Voltametri ciklike.

Abstract

In this dissertation it was prepared and studied the enzymatic carbon paste biosensor for determination of phenolic compounds. The crude tissues of banana, apple, mushroom, potato, pear plant are used as a source of polyphenol osidase (PPO) enzyme for modification of carbon paste electrode. The electrochemichal response of carbon paste electrode modified with different kind of plant tissue was comaperd with unmodified electrode. The ratio between components (carbon - tissue - paraffin) it was optimize based on electrochemical response of biosensors using SCV technique (Stare Case Voltammetry) and SWV, (Square Walve Voltammetry) in 0.1 M buffer solution, pH 7. Based on sensitivity, correlation coefficients of calibration graphs and the background current the optimal composition of electrodic material has resulted: 1.000 g graphite powder-280 μl paraffin-0.100 g plant tissue. The effect of particles size in carbon powder was studied in order to optimize the electrodic material with the best electroanalytichal performance for voltammetric determination of phenolic. It was constructed and studied 5 carbon paste electrode modified with banana tissue using 5 different fraction particles of carbon powder (0.5-0.2mm, 0.2-0.16mm, 0.16-0.09mm, 0.09-0.071 mm,0.071- 0.056mm). The best result regarding the sensitivity (b=1.65 µA/ppm), linear range (1.4 ppm-15.7 ppm) and correlation coefficient (R2= 9981) were obtained when were used graphite powder with size of particles 0.09-0.071mm. It was also studied the activity of the PPO taken from four separated sections (a, b, c, d fig 8.8) of mushroom body. The biosensor modified with mushroom tissue (EPKK) taken in section a resulted with a enzymatic activity and consequently with high sensitivity toward catechol substrat (b =1.42 µA/ppm). From the biosensors study modified with crude tissue of banana, apple and mushroom toward different phenolic compounds, has resulted that prefered analyte for PPO enzyme taken from different kind of plant tissue as modifier in carbon paste electrode are mono and di-phenolic compounds occupied in orto and para position. The analytical performance of five enzymatic biosensors (EPKB, EPKK, EPKM, EPKD, EPKP) was evaluated versus catechol and phenol analyte.The carbon paste baiosensor modified with banana tissue has given the best analytichal performance regarding the sensitivity (b=2.32 µA/ppm), detection limit (KD=0.1 mg/L) and standard deviation (s=0.08), toward catechol substrate. In order to impove the analytical signal of enzymatic biosensors is prepared and studed carbon paste electrode modified with mushroom tissue and Au nanoparticles (EPKK-nAu). Her electrochemical behavior is compared with: electrochemical behavior of unmodified electrode, modified only with Au nanoparticles and modified only with mushroom tissue. The EPKK-nAu electrode resulted with the highest sensitivity among 4 electrode, respectively b=0.64 µA/ppm and with a low detection limit 0.14 mg/L (S/n=3) in chatecol standard solution. The obtained results showed that the carbon paste electrode modified with banana crude tissue (EPKB) can be used for determination of phenolic compounds in real seample like: green tea, coffee and underground water.

Keywords: Biosensor, carbon paste, plant tissue, polyphenol osidase (PPO), phenolic compounds, cyclic voltammetry

PËR

DO

RIM

I I TE

KN

IKAV

E E

LE

KT

RO

KIM

IKE

EFIK

ASE

PËR

PËR

CA

KT

IMIN

E K

OM

PON

IME

VE

FEN

OL

IKE

Nevila B

roli

Përdorimi i teknikave elektrokimike efikase për përcaktimin e komponimeve fenolike

2014

i





Disertacion Për gradën shkencore:

“DOKTOR ”

PËRDORIMI I TEKNIKAVE ELEKTROKIMIKE


FENOLIKE

Kandidat Udhëheqës Shkencor

Nevila Broli Prof. Dr. Majlinda Vasjari

Tiranë, 2014


2014

ii





Disertacion

TEMA: “PËRDORIMI I TEKNIKAVE ELEKTROKIMIKE


FENOLIKE”

Udhëheqës Shkencor: Prof. Dr. MAJLINDA VASJARI

Mbrohet më dt. __________________ para Jurisë:

1. _________________________, Kryetar

2. _________________________, Anëtar (Oponent)

3. _________________________, Anëtar (Oponent)

4. _________________________, Anëtar

5. _________________________, Anëtar

Tiranë, 2014


2014

i

Falenderime

Vlerësimi dhe mirënjohja ime më e madhe shkon për udhëheqësen time, Prof. Dr.

Majlinda Vasjari, për besimin, vlerësimin, ndihmën, përkushtimin dhe mbështetjen e saj

të pakursyer. Dua ta falenderoj shumë, për këshillat, idetë, udhëzimet që ka dhënë gjatë

gjithë këtij punimi, të cilat kanë qenë mjaft të vlefshme dhe më kanë ndihmuar për

realizimin me sukses të kësaj teze. Ka qenë kënaqësi dhe privilegj për mua që kam pasur

një udhëheqëse të tillë.

Falenderoj stafin e Kimisë Analitike, koleget e mia Prof.As.Alma Shehu, Prof. As.Sonila

Duka, veçanërisht dua të falenderoj Dr. Loreta Vallja për bashkëpunimin dhe ndihmën e

saj për realizimin e një pjese të këtij punimi.

Falenderoj shumë familjen time për mirëkuptimin, mbështetjen dhe përkrahjen që më

kanë dhënë që në propozimet e para të kësaj teze e deri në përfundimin e saj.

Ju Falemnderit!


2014

ii

Përmbledhje

Në këtë desertacion janë përgatitur dhe studiuar biosensorë enzimatikë bazuar në pastën e

karbonit për përcaktimin e komponimeve fenolike. Janë përdorur inde të papërpunuara të

bananes, mollës, kërpudhës, patates dhe dardhës, si burim i enzimës polifenoloksidazë (PPO)

për modifikimin e elektrodës pastë karboni. Sjellja elektrokimike e biosensoreve pastë

karboni e modifikuar me lloje të ndryshme indesh bimore është krahasuar me atë të

elektrodës pastë karboni e pamodifikuar. Është optimizuar raporti ndërmjet komponentëve

përbërës të materialit elektrodik (pudër karboni-ind bimor-parafinë) bazuar në sjelljen

elektrokimike të biosensorëve duke përdorur teknikat SCV (Voltametri me shkallë

kuadratike) dhe SWV (voltametria me valë kuadratike), në tretësirë buferike 0.1 M, pH 7.

Bazuar në ndjeshmëritë, koeficientët e korrelacionit të lakoreve të kalibrimit dhe të rrymës së

sfondit përbërja optimale e materialit elektrodik ka rezultuar: 1.000 g pudër karboni - 280 μl

parafinë - 0.100 g ind bimor. Efekti i përmasave të grimcës së pudrës së karbonit është

studiuar për të optimizuar materialin elektrodik me performancë më të mirë elektroanalitike

në përcaktimin e fenoleve me teknikën voltametrike. U ndërtuan dhe u testuan 5 elektroda

pastë karboni modifikuar me ind banane duke përdorur 5 fraksione të ndryshme të pudrës së

karbonit (0.5-0.2 mm, 0.2-0.16 mm, 0.16-0.09 mm, 0.09-0.071 mm, 0.071-0.056 mm).

Përgjigje më e mirë për sa i përket ndjeshmërisë (b=1.65 µA/ppm), zonës lineare (1.4 ppm–

15.7 ppm) dhe koeficientit të korrelacionit (R2= 0.9981) merret kur përdorim fraksionin e

grimcave të pudrës së karbonit 0.09-0.071 mm. Është studiuar gjithashtu aktiviteti i enzimës

PPO marrë nga 4 pjesë të veçanta të trupit (a, b, c, d fig 8.8 ) të kërpudhës. Biosensori EPKK

modifikuar me indin e marrë në pjesën a rezultoi me një aktivitet enzimatik dhe rrjedhimisht

ndjeshmëri më të lartë kundrejt substratit katekol (b=1.42 µA/ppm). Nga studimi i

biosensorëve të modifikuar me inde të papërpunuar të bananes, kërpudhës dhe mollës

kundrejt komponimeve të ndryshme fenolike, ka rezultuar se analitë të preferuar për enzimën

PPO e marrë nga inde të ndryshme bimore si modifikues në elektrodat pastë karboni janë

komponimet mono dhe difenolike zëvendësuar në pozicionin orto dhe para. Është vlerësuar

performanca analitike për 5 biosenorët enzimatikë (EPKB, EPKK, EPKM, EPKD, EPKP)

kundrejt analitëve katekol dhe fenol. Biosensori pastë karboni modifikuar me ind banane ka

dhënë një performancë analitike më të mirë përsa i përket ndjeshmërisë (b=2.32 µA/ppm),

kufirit të diktimit (KD= 0.1 mg/L) dhe shmangies standarde (s=0.08), kundrejt substratit

katekol. Për përmisimin e sinjalit analitik të biosensorëve enzimatik është përgatitur dhe

studiuar elektroda me pastë karboni të modifikuar me ind kërpudhe dhe nanogrimca ari

(EPKK-nAu). Sjellja elektrokimike e saj u krahasua me sjelljen elektrokimike të: elektrodës

së pamodifikuara, të modifikuar vetëm me nanogrimca ari dhe të modifikuar vetëm me ind

kërpudhe. Elektroda EPKK-nAu rezultoi me ndjeshmëri më të lartë ndër 4 elektrodat,

përkatësisht b=0.64 µA/ppm dhe me kufi diktimi më të ulët 0.14 mg/L (S/n=3) në tretësirë

standarde të katekolit. Rezultatet e përftuara treguan se biosensori EPKB mund të përdoret

për përcaktimin e komponimeve fenolike në mostra reale si çaj, kafe dhe ujëra nëntokësorë.

Fjalët kyçe: Biosensor, pastë karboni, ind bimor, polifenol oksidazë (PPO), komponime

fenolike, voltametri ciklike.


2014

iii

Abstract

In this dissertation it was prepared and studied the enzymatic carbon paste biosensor for

determination of phenolic compounds. The crude tissues of banana, apple, mushroom, potato,

pear plant are used as a source of polyphenol osidase (PPO) enzyme for modification of

carbon paste electrode. The electrochemichal response of carbon paste electrode modified

with different kind of plant tissue was comaperd with unmodified electrode. The ratio

between components (carbon - tissue - paraffin) it was optimize based on electrochemical

response of biosensors using SCV technique (Stare Case Voltammetry) and SWV, (Square

Walve Voltammetry) in 0.1 M buffer solution, pH 7. Based on sensitivity, correlation

coefficients of calibration graphs and the background current the optimal composition of

electrodic material has resulted: 1.000 g graphite powder-280 μl paraffin-0.100 g plant tissue.

The effect of particles size in carbon powder was studied in order to optimize the electrodic

material with the best electroanalytichal performance for voltammetric determination of

phenolic. It was constructed and studied 5 carbon paste electrode modified with banana tissue

using 5 different fraction particles of carbon powder (0.5-0.2mm, 0.2-0.16mm, 0.16-0.09mm,

0.09-0.071 mm,0.071- 0.056mm). The best result regarding the sensitivity (b=1.65 µA/ppm),

linear range (1.4 ppm-15.7 ppm) and correlation coefficient (R2= 9981) were obtained when

were used graphite powder with size of particles 0.09-0.071mm. It was also studied the

activity of the PPO taken from four separated sections (a, b, c, d fig 8.8) of mushroom body.

The biosensor modified with mushroom tissue (EPKK) taken in section a resulted with a

enzymatic activity and consequently with high sensitivity toward catechol substrat (b =1.42

µA/ppm). From the biosensors study modified with crude tissue of banana, apple and

mushroom toward different phenolic compounds, has resulted that prefered analyte for PPO

enzyme taken from different kind of plant tissue as modifier in carbon paste electrode are

mono and di-phenolic compounds occupied in orto and para position. The analytical

performance of five enzymatic biosensors (EPKB, EPKK, EPKM, EPKD, EPKP) was

evaluated versus catechol and phenol analyte.The carbon paste baiosensor modified with

banana tissue has given the best analytichal performance regarding the sensitivity (b=2.32

µA/ppm), detection limit (KD=0.1 mg/L) and standard deviation (s=0.08), toward catechol

substrate. In order to impove the analytical signal of enzymatic biosensors is prepared and

studed carbon paste electrode modified with mushroom tissue and Au nanoparticles (EPKK-

nAu). Her electrochemical behavior is compared with: electrochemical behavior of

unmodified electrode, modified only with Au nanoparticles and modified only with

mushroom tissue. The EPKK-nAu electrode resulted with the highest sensitivity among 4

electrode, respectively b=0.64 µA/ppm and with a low detection limit 0.14 mg/L (S/n=3) in

chatecol standard solution. The obtained results showed that the carbon paste electrode

modified with banana crude tissue (EPKB) can be used for determination of phenolic

compounds in real seample like: green tea, coffee and underground water.

Keywords: Biosensor, carbon paste, plant tissue, polyphenol osidase (PPO), phenolic compounds,

cyclic voltammetry.


2014

iv

PËRMBAJTJA E LËNDËS

Faqe Falenderime i Përmbledhje ii Abstract iii Përmbajtja e lëndës iv Lista e Shkurtimeve vii Lista Tabelave viii Lista e Figurave x Objektivat e Studimit xiii

Hyrje 1

Përmbledhje Historike mbi Pastat e Karbonit 1

1. Kapitulli I

Pastat e Karbonit si Materiale Elektrodike

3

1.1 Pastat e karbonit të pa modifikuara 3

1.1.1 Pudra e karbonit ose grafiti spektroskopik 4

1.1.2 Lidhësi i pastës së karbonit 5

1.2 Përzierja dhe Përgatitja e Pastave të Karbonit 6

1.3 Trajtimi dhe Ruajtja e Pastave te Karbonit 7

1.4 Klasifikimi i Elektrodave Pastë Karboni 7

1.4.1 Tipet tradicionale të elektrodave bazuar në pastat e karbonit 7

2. Kapitulli II

Modifikuesit Biologjik të Pastave të Karbonit

11

2.1 Enzimat 11

2.1.1 Polifenoloksidaza 12

2.2 Biosensorët 13

2.2.1 Biosensori enzimatik 14

2.2.2 Biosensori enzimatik në prani të mediatorit 15

2.2.3 Biosensore enzimatik në prani të nanomatrialeve 15

3. Kapitulli III

Nanogrimcat e Arit

16

3.1 Përdorimet e nanogrimcave të arit 16

3.2 Metodat e prodhimit të nanogrimcave të arit 16

3.2.1 Metoda Turkevich 16

3.2.2 Metoda Brust 17

3.2.3 Metoda Perraut 17

4. Kapitulli IV

Fenolet

18

4.1 Gjëndja në natyrë e komponimeve fenolike dhe rëndësia e përcaktimit të tyre 20

4.2 Metodat të përcaktimit të komponimeve fenolike ne ujra 21

4.2.1 Metoda kolorimetrike 21

4.2.2 Metoda kromatografi e gaztë 21

4.2.3 Kromatografi e lëngët me performancë të lartë(HPLC) 21

4.2.4 Metoda spektroskopike 21

5.

23


2014

v

Kapitulli V

Voltametria , Bazat dhe Parimet Kryesore

5.1 Rryma në voltametri 24

5.2 Voltametria ciklike 26

5.3 Voltametria pulsive 28

5.3.1 Voltametria me vale kuadratike 28

6. Kapitulli VI

Parametrat e Vlerësimit të Performancës

29

7. Kapitulli VII

Pjesa Eksperimentale

31

7.1 Materiale dhe reagentë 31

7.2 Tretësirat 31

7.3 Aparatura dhe Paisje 32

7.4 Procedura e Përgatitjes të Elektrodave Pastë Karboni 33

7.4.1 Përgatitja e elektrodës pastë karboni (EPK) 33

7.4.2 Elektroda pastë karboni (EPK) modifikuar me ind bimor 34

7.4.3 Elektroda pastë karboni (EPK) modifikuar me ind bimor dhe nanogrimca Au 34

7.5 Përgatitja e Mostrave 37

7.6 Matjet eksperimentale dhe teknikat e përdorura 37

8. Kapitulli VIII

Rezultate dhe Diskutime

38

8.1 Elektroda Pastë Karboni Modifikuar me Ind Banane (EPKB) 38

8.1.1 Ndikimi i enzimës PPO (nga indi i bananes) në përgjigjen e biosensorit (EPKB) 38

8.1.2 Optimizimi i raportit ndërmjet komponentëve përbërës të materialit elektrodik 38

8.1.3 Efekti i granulometrisë së pudrës së karbonit në përgjigjen e biosensorit EPKB 40

8.1.4 Përgjigja e elektrodës EPKB kundrejt komponimeve të ndryshme fenolike 42

8.1.5 Vlerësimi i parametrave të performancës dhe stabiliteti i biosensorit EPKB 46

8.2 Biosensori Pastë Karboni Modifikuar me Ind Kërpudhe (EPKK) 47

8.2.1 Ndikimi i modifikuesit ind kërpudhe në përgjigjen e elektrodës EPKK 47

8.2.2 Optimizimi i raportit ndërmjet komponentëve përbërës të materialit elektrodik

(EPKK)

48

8.2.3 Studimi i Biosensorit të modifikuar me ind kërpudhe EPKK marrë nga pjesë të

ndryshme të trupit të kërpudhës

48

8.2.4 Përgjigja e elektrodës EPKKa kundrejt komponimeve të ndryshme fenolike 50

8.3 Biosensori Pastë Karboni Modifikuar me Ind Molle 51


(EPKM)

51

8.3.2 Përgjigja e elektrodës EPKM kundrejt komponimeve të ndryshme fenolike 52

8.4 Biosensori Pastë Karboni Modifikuar me Ind Dardhe 53

8.5 Biosensori Pastë Karboni Modifikuar me Ind Patate 53

8.6 Krahasimi i Biosensorëve Pastë Karboni të Modifikuar me Inde Bimore që

Përmbajnë Enzimën PPO

55

8.7 Studimi i Biosensorit Enzimatik të Modifikuar me nanogrimca -Au 57

8.7.1 Efekti i nanogrimcave të arit si komponent modifikues në biosensorët

enzimatikë

58

8.7.2 Përgjigjia e elektrodave të modifikuara 59

8.7.3 Vlerësimi i parametrave të performancës së EPKKa-nAu 61

8.7.4 Përgjigja e biosensorit enzimatik të modifikuar me nanogrimca të arit (EPKKa-

nAu) kundrejt komponimeve të ndryshme fenolike

62


2014

vi

8.7.5 Studimi i stabilitetit të biosensorit enzimatik të modifikuar me nanogrimca ari 64

8.8 Aplikimi i Biosensorit EPKB për përcaktimin e Komponimeve Fenolike në

Mostra Reale

65

8.8.1 Përcaktimi i katekolit në çaj dhe kafe me EPKB 65

8.8.2 Aplikimi i Biosensorit EPKB në mostra ujërash nëntokësorë 69

9. Konkluzione 72

10. Bibliografia 74


2014

vii

LISTA E SHKURTIMEVE

PPO Polifenoloksidaza

EPK Elektroda Pastë Karboni

EPKM Elektroda Pastë Karboni modifikuar me Ind Molle

EPKB Elektroda Pastë Karboni modifikuar me Ind Banana

EPKD Elektroda Pastë Karboni modifikuar me Ind Dardhe

EPKP Elektroda Pastë Karboni modifikuar me Ind Patate

EPKK Elektroda Pastë Karboni modifikuar me Ind Kërpudhe

EPKKa Elektroda Pastë Karboni modifikuar me Ind Kërpudhe (pjesa a)

EPK-Ka-nAu Elektroda Pastë Karboni modifikuar me Ind Kërpudhe dhe nanogrimca Ari

EPKKM Elektroda Pastë Karboni Kimikisht të Modifikuara

EPKE Elektrodat Pastë Karboni Elektroaktive

EPM Elektroda Pikuse e Mërkurit

PK Pastë Karboni

EPK-F-Cr-Me Elektroda Pastë Karboni me Film Kromi Metalik

E-F-Bi Elektroda me Film Bismuthi

EPK-F-Bi Elektroda Pastë Karboni me Film Bismuthi

EPKKM-F-Bi Elektroda Pastë Karboni Kimikisht të Modifikuara me Film Bismuthi

EPK- Bi(s) Elektroda Pastë Karboni me pudër Bismuthi disperse

EPK-Bi2O3 Elektroda Pastë Karboni me Film Okside të ngurta të Bismuthit

VC Voltamograma Ciklike

IUPAC Bashkimi Ndërkombëar i kimisë të Pastër të Aplikuar

EPA Angjensia e Mbrojtjes së Mjedisit

SHSR Shmangia Standarde Relative

KD Kufiri i Diktimit


2014

viii

LISTA E TABELAVE

Tabela Titulli Nr i

faqes

Tabela 8.1 Parametrat analitikë të biosensorëve të studiuar 39

Tabela 8.2 Parametrat analitikë për 5 fraksionet granulometrike të ndryshme të studiuar

me elektrodën EPKB duke përdorur si analit fenolin

41

Tabela 8.3 Parametrat analitikë të biosensorit EPKB në komponime të ndryshme

fenolike, potenciali aplikohet nga -0.4V në 1V, në tretësirë bufer fosfat (pH

7), shpejtësi skanimi 50 mV/s.

45

Tabela 8.4 Përgjigja relative në (%) e biosensorit kundrejt komponimeve të ndryshme

fenolike.

46

Tabela 8.5 Optimizimi i parametrave të përbërjes së biosensorit 48

Tabela 8.6 Parametrat analitikë të biosensorit në komponime të ndryshme fenolike

50

Tabela 8.7 Raportet e komponentëve përbërës të elektrodave dhe parametrat analitikë

përftuar nga lakorja e kalibrimit të ndërtuar për çdo rast

51

Tabela 8.8 Parametrat të performancës analitike të EPKM në komponime të ndryshme

fenolike

52

Tabela 8.9 Parametrat analitikë të ekuacionit të vijës për EPK dhe EPKD 53

Tabela 8.10 Parametrat analitikë të lakores së kalibrimit për EPK dhe EPKP ku si analit

i studiuar është fenoli

54

Tabela 8.11 Parametrat e performancës së metodës për secilin biosensor të përdorur dhe

rezultatet statistikore të llogaritura nga matjet eksperimentale në tretësira

standarde katekol dhe fenol respektivisht.

55

Tabela 8.12 Përgjigjia relative në (%) duke ju referuar ndjeshmërisë që shfaqin këto 6

elektroda kundrejt fenolit

56

Tabela 8.13 Ndërtimi i elektrodave me pastë karboni të pamodifikuara ose të

modifikuara në raporte të caktuara të matrialeve përbërse të tyre

57

Tabela 8.14 Parametrat analitikë që karakterizojnë ekuacionin e vijës së drejtë të lakores

së kalibrimit përftuar me elektrodat (EPK), (EPK-Ka), (EPK-nAu),

(EPKKa-nAu) në tretësirë standarde katekol.

60

Tabela 8.15 Parametra të performancës si kufiri diktimit dhe shmangia standarde për 4

elektrodat e studiuara

61

Tabela 8.16 Vlerësimi i parametrave të performancës së biosensorit enzimatik i

modifikuar me nanogrimca ari, për tre përqendrime të katekolit në 3.3 ppm,

9.4 ppm dhe 25.45 ppm, në tretësirë bufer fosfat 0.1M (pH=7), amplitudë

me valë kuadratike 30 mV

62

Tabela 8.17 Parametrat analitikë që karakterizojnë ekuacionin e vijës së drejtë në

lakoren e kalibrimit kur përdoret elektroda e modifikuar me ind kërpudhe

dhe nanogrimca ari (EPKKa-nAu) në përcaktimin e një sërë komponimesh

fenolike, në tretësirën bufer fosfati 0.1M (pH=7), në amplitudë 30mV

63

Tabela 8.18 Përgjigja relative e elektrodës EPKKa-nAu shprehur në përqindje për

komponimet fenolike të studiuara

64

Tabela 8.19 Përmbajtja e katekolit në mostra çaji jeshil A, B dhe kafe ekstraktuar me

tretësirë ujore dhe bufer fosfat, analizuar me biosensorin EPKB

67

Tabela 8.20 Rezultatet për rikuperimin e shtesës së katekolit në (%) përftuar me

biosensorin EPKB në 2 mostrat e çajit dhe të kafesë (përgatitur sipas

mënyrës 2)

68


2014

ix

Tabela 8.21 Krahasimi i metodave të ndryshme të përcaktimit të katekolit 68

Tabela 8.22 Rezultatet eksperimentale të përftuara nga analiza e tre mostrave ujore

(n=3)

70

Tabela 8.23 Rezultatet për rikuperimin e shtesës në (%) përftuar me biosensorin EPKB

në 3 mostra ujore të analizuara dhe për 3 tretësirat standarde: 4-klorfenol, p-

krezol, m-krezol

71


2014

x

LISTA E FIGURAVE

Figura Ttulli Nr i

faqes

Figura 1.1 Mikrostruktura e pudrës së karbonit spektroskopik (A) “RW-B” dhe

(B) “CR-5”.

4

Figura 1.2 Paisjet dhe hapat a), b), c) për përgatitjen e pastës së karbonit dhe d)

paketimi në elektrodë.

7

Figura 1.3 A), B) Mikrostrukturat e EPK-së së thatë dhe të njomë, voltamogramat ciklike

përkatëse për çiftin red-oks Fe2+

/ Fe3+

8

Figura 1.4 Disa modifikues bimor për pastat e karbonit. 10

Figura 2.1 Procedura më e përdorur për vlerësimin e konstanes së Michaelis–

Menten

12

Figura 2.2 Mekanizmi i përgjithshëm i veprimit të enzimës PPO në substrate

fenolike.

12

Figura 2.3 Kufitë e potencialeve të oksidimit dhe të reduktimit të disa

biokomponetëve

13

Figura 2.4 Paraqitja skematike e veprimit të enzimës në prani të oksigjenit mbi një

substrat

14

Figura 2.5 Paraqitja skematike e veprimit të enzimës në prani të një mediatori mbi

një substrat

15

Figura 2.6 Paraqitja skematike e veprimit të një enzime në prani të nanomatrialeve

mbi një substrat.

15

Figura 3.1 Nanogrimcat e arit të renditura sipas madhësisë së grimcës dhe ngjyrës

përkatëse të tyre.

16

Figura 4.1 Strukturat e 11 fenoleve specifikuar nga (U.S.EPA) Angjensia e

Mbrojtjes Mjedisore e SHBA si ndotësit më të rëndësishëm. (Dionex

Corporation 2008).

19

Figura 4.2 Komponime polifenolike të ulëta. 19

Figura 5.1 Celula për matje voltametrike. 23

Figura 5.2 Mënyra e ndryshimit të potencialit mbi një elektrodë stacionare dhe

lakorja e rrymës në varësi të ndryshimit të potencialit.

27

Figura 5.3 Mënyra e ndryshimit të potencialit të elektrodës se punës në

voltametrinë me puls normal

28

Figura 7.1 Analizieri elektrokimik MEC-12B përdorur për matjet elektrokimike. 32

Figura 7.2 Celula elektrokimike me sistemin tresh të elektrodave 33

Figura 7.3 Elektroda e punës me pastë karboni. 34

Figura 7.4 Ndryshimi i ngjyrës gjatë reduktimit të HAuCl4 nga NaBH4 në

temperaturën e dhomës, gjatë sintezës së nanogrimcave. a) Tretësira e

arit e pastër me ngjyrë të verdhë b) shtimi i reduktuesit NaBH4 c)

ndryshimi i ngjyrës nga e verdhë në të kuqe/vishnje, e cila tregon

formimin e nanogrimcave d),e) formimi i nanogrimcave dhe

intensifikimi i ngjyrës në të kuqe të thellë f) agregimi i nanogrimcave.

35

Figura 7.5 Spektrat UV-VIS të sistemit koloidal të nanogrimcave të Au përftuar

për përqendrime të ndryshme të reduktuesit NaBH4 0.1 M, 1.9 x 10-

4M, , 3.8 x 10-4M, 5.8 x 10-4

M, 9.7 x 10-4

M, 1.6 x 10-3

M, 2.1 x 10-3

M,

4.8 x 10-3

M, 5.7 x 10-3

M.

36

Figura 8.1 Voltamogramat të derivatit të parë përftuar me elektrodën pastë

karboni (EPK) dhe elektrodën pastë karboni modifikuar me ind banane

38

../Doktorata%20per%20printim/Doktorata/Pjesa%20Eksperimentale%2026%20prill.docx#_Toc389416753




2014

xi

(EPKB) në përqendrime të ndryshme të fenolit 1) 3.3 ppm 2) 6.6 ppm,

në bufer fosfat 0.1 M pH 7, ndryshim të potencialit 50 mV/s.

Figura 8.2 A) Voltamgramat ciklike të skanuara (SCV) me EPK të modifikuar me

raporte të ndryshme (1; 2; 3; 4 sipas tab.8.1),me përqendrim të fenolit

3.3 ppm B) lakoret e kalibrimit përkatëse për secilën elektrodë, në

bufer fofat pH 7; shpjetësi skanimi 50mV/sek;

39

Figura 8.3. a) Voltamograma të derivatit të parë të elektrodave EPKB përgatitur

me përmasa të ndryshme të pudrës së karbonit, sinjali i fituar në 3.3

ppm fenol në varësi nga granulometria:1)0.5-0.2mm; 2)0.2-0.16 mm;

3)0.16-0.09 mm; 4)0.09-0.071 mm; 5)0.071-0.056 mm, në përqendrim

3.3 ppm fenol, bufer fosfat 0.1M (pH 7), shpejtësi skanimi 50 mV/s;

b)Tregohet sinjali derivativ i përftuar për çdo fraksion (1,2,3,4,5).

40

Figura 8.4 Lakore e kalibrimit të elektrodës me pudër karboni monodisperse 0.09-

0.071 mm, E= 0.78V.

41

Figura 8.5 Voltamogramat e derivatit të parë, përftuar me biosensorin EPKB në

tretësirë: a) 3-nitrofenol, b) 4-nitrofenol, c) hidrokinon, d) katekol, e)

m-krezol, f) p-krezol; në përqendrime të ndryshme 0) bufer, 1) 1.4

ppm, 2) 3.3 ppm, 3) 6.6 ppm, 4) 9.4 ppm, 5) 15.7 ppm, në bufer fosfat

0.1M (pH 7) dhe shpejtësi skanimi 50mV/s.

43

Figura 8.6 Ndjeshmëria e EPKB kundrejt fenolit standard, në ditë të ndryshme 47

Figura 8.7 Voltamogramat ciklike të derivatit të parë në bufer fosfat 0.1 M pH 7,

shpejtësi skanimi 50 mV/s, përftuar nga biosensori i pa modifikuar

EPK (A) dhe i modifikuar EPKK (B), në përqendrime të ndryshme

fenoli: (0) bufer, (1) 1.4 ppm, (2) 3.3 ppm; (3) 6.6 ppm; (4) 9.4 ppm;

(5) 15.7 ppm.

48

Figura 8.8 Kërpudha e përdorur si modifikuese: a) pjesa fundore e kërcellit, b)

pjesa e fletëve anësore, c) pjesa e sipërme e kërcellit, d) pjesa e kësulës

49

Figura 8.9 Lakoret e kalibrimit të biosensorit EPKK të modifikuar me ind

kërpudhë sipas klasifikimit a.b.c.d (fig 8.8.)

49

Figura 8.10 Voltamogramat ciklike regjistruar me EPK dhe EPKP, teknika SCV në

tretësirë fenoli 3.3 ppm, shpejtësi skanimi 50 mV/s.

54

Figura 8.11 Voltamogramat me valë kuadratike të a)elektrodës me pastë karboni të

pamodifikuar (EPK), b)elektrodës me pastë karboni të modifikuar me

ind kërpudhe EPK-Ka, c)elektrodës me pastë karboni të modifikuar me

nanogrimca ari (EPK-Au), d)elektrodës pastë karboni modifikuar me

ind kërpudhe dhe nanogrimca ari (EPK-Ka-nAu), në përqendrime të

ndryshme të katekolit nga 1.4-25.45 ppm, në bufer fosfati 0.1 M

( pH=7), amplituda e valës kuadratike 30 mV.

58

Figura 8.12 Lakoret e kalibrimit përkatësisht për 4 elektrodat, përftuar në tretësirë

standarde të katekolit me përqendrime të ndryshme për, EPK-EPKK

(1.4-15.7 ppm) dhe për EPK-nAu-EPKKa-nAu (1.4-25.45 ppm)

59

Figura 8.13 Voltamograma me valë kuadratike të elektrodës më pastë karboni të

modifikuar me ind kërpudhe dhe nanogrimca ari (EPK-Ka-nAu),

elektroda pastë karboni me nanogrimca ari (EPK-Au), elektroda me

pastë karboni me ind kërpudhe (EPK-Ka) dhe elektroda me pastë

karboni (EPK) në përqendrimin e katekolit 9.4 ppm, në bufer fosfat

0.1M (pH=7) dhe amplitudë të valës kuadratike 30mV.

60

Figura 8.14

Sinjali i matur (rryma) me elektrodën pastë karboni të modifikuar me

nanogrimca ari dhe ind kërpudhe (EPKKa-nAu) në funksion të kohës

64


2014

xii

(në ditë), në përqendrim të katekolit 9.4 ppm, në bufer fosfat 0.1M

pH=7, amplitudë të valës kuadratike 30mV.

Figura 8.15 Struktura kimike e katekinës 65

Figura 8.16 Mekanizmi i veprimit të enzimës PPO në sipërfaqe të elektrodës mbi

substrate fenolike si katekina që ndodhet në çaj

66

Figura 8.17 Voltamogramat rregjistruar me anë të biosensorit EPKB në 1.mostrat

çaji jeshil (A), (B) dhe kafe. 2. pas shtesës së 50 µL standard katekol,

me amplitudë Sw= 30 mV, me potencial 0.0 - 1.0 V.

66

Figura 8.18 Voltamogramat e rregjistruara me EPKB në mostrat 1, 2, 3 dhe pas

shtesave mbi to të standardeve të komponimeve fenolike.

70


2014

xiii

OBJEKTIVAT E STUDIMIT

Objekt kryesor i këtij studimi ka qenë ndërtimi i biosensorit enzimatik pastë karboni

modifikuar me inde të ndryshme bimore (si burim i enzimës PPO) për përcaktimin e

komponimeve fenolike. Duke përdorur teknikat voltametrike si SCV (Voltametri me

shkallë kuadratike) dhe SWV (Voltametria me valë kuadratike) është studiuar sjellja

elektrokimike e elektrodave të modifikuara me enzimë bimore dhe selektiviteti

biokatalitik i tyre kundrejt analitëve të ndryshëm fenolikë.

Ndërfutja e indeve bimore (banane, kërpudhë, mollë, dardhë, patate) në elektrodat e

punës pastë karboni katalizon reaksionin e oksidimit të fenoleve në kinone përkatëse.

Kjo për shkak të pranisë së enzimës PPO te këto inde frutash. Sinjali elektrokimik

përftohet nga osksidimi dhe reduktimi i katekol/kinon përftuar në sipërfaqje të

elektrodës. Ky studim tregon se si mund të inkorporohet një material biologjik në

brendësi të materialit elektrodik duke përmisuar ndjeshëm performancën e elektrodës

së punës.

Parametrat analitikë dhe të performancës së biosensorit enzimatik modifikuar me inde

të ndryshme bimore janë vlerësuar duke u bazuar në ndjeshmërinë, zonën lineare të

punës, kufiri i diktimit, riprodhueshmëria, stabiliteti etj.

Gjithashtu sjellja e biosensorit modifikuar me ind kërpudhe është thelluar më tej duke

studiuar shpërndarjen e aktivitetit enzimatik në të gjithë trupin e kërpudhës.

Performanca analitike e tij është vlerësuar në bazë të ndjeshmërisë që shfaq biosensori

ku matjet kryen në tretësirë standarde katekol.

Ndërfutja e një modifikuesi të dytë inorganik (nanogrimca ari) në biosensorin e

modifikuar me ind kërpudhe dhe efekti i tyre në përgjigjen elektrokimike të këtij

biosensori kundrejt komponimeve të ndryshme fenolike ka qënë një tjetër objekt i

këtij studimi. Nanogrimcat e arit luajn një rol të rëndësishëm në trasferimin e

elektronit gjatë reaksioneve elektrodike, kjo konfirmohet me rritjen e sinjalit analitik

dhe zvoglimin e potencialit të oksidimit për komponimet fenolike të studiuara.

Shoqëruar edhe me përmisim të parametrave të performancës së biosensorit në fjalë.

Biosensorët pastë karboni bazuar në inde bimore ofrojnë procedura praktike dhe të

thjeshta për implementimin dhe zhvidhimin e materialeve biologjike biokatalitike

selektive .


2014

1

Hyrje

Përmbledhje Historike mbi Pastat e Karbonit

Në vitin 1958, Profesor Jaroslav Heyrovsky u vlerësua me çmimin Nobel në kimi dhe metodat

e tij polarografike u bën të njohura në mbarë botën. Ndërkohë Adams raportoi mbi një model

të ri elektrode (Adams, 1958), material i së cilës u përgatit nga përzierja e pudrës së karbonit

me një lidhës inert jo elekroaktiv dhe këto thjesht u quajtën ―pasta karboni‖. Është

interesante fakti se zbulimi i pastave të karbonit ka qenë i lidhur ngushtë me polarografinë e

Heyrovskit dhe elektrodën pikuese të mërkurit (EPM). Disa vite më vonë materialet e para

elektrodike që u eksperimentuan ishin pastat e karbonit dhe zbuluesi i tyre pranoi se idetë e

tij ishin të zbulonte ―elektrodën pikuese të karbonit‖ (Svancara et al, 2009). Ai tregoi se si

një sensor ishte ndërtuar në mënyrë të ngjashme me EPM (elektrodën pikuse të mërkurit),

pra nga një rezervuar mbushur me tretësirë suspense të pudrës së karbonit e lidhur me një

kapilar, bëhej e mundur përftimi i ―elektodës së karbonit‖ me pika periodikisht të

rinovueshme. Autorët shpresuan që kjo elektordë mund të funksiononte në analogji me EPM

për oksidimin anodik të komponimeve organike ku ishte e aplikueshme edhe elektroda

pikuese e mërkurit. Megjithëse praktikisht eksperimentet me elektrodën pikuese të karbonit

dështuan, përzierjet e lart përmendura të pudrës së karbonit përgatitur me një konsistencë më

të fortë e të paketuar në kapilarë, u prezantuan si materiale përbërse për elektrodat e së

ardhmes. Elektrodat pastë karboni (EPK) dhe sensorët që lidhen me to i u nënshtruan

zhvillimeve të mëtejshme në studimet e ardhshme. Ato inspirojnë histori duke treguar

potencialin e elektrokimisë si një e tërë dhe lidhjen me tendencat aktuale.

1959-1963: Fillimet e Pastave të Karboni dhe Aplikimet e para.

Historia e elektrokimisë së EPK-ve është e lidhur me aktivitetin kërkimor të grupit Adams.

Ata postuluan karakteristikat e para, kryesore të pasteve të karbonit dhe disa rregulla mbi

përdorimin e tyre. Aplikimi i tyre është për një fushë tepër të specializuar; kryesisht EPK-të

kanë qenë aplikuar në studimin e mekanizmit të reaksioneve të komponimeve të ndryshme

organike që ndodhin në sipërfaqe të elektrodës (Svancara et al, 2009). Në atë periudhë, kanë

qenë raportuar shumë pak publikime (si rishikime) nga vet Adami dhe autorë të tjerë.

1964,1965: Modifikimet e para të Pastës së Karbonit.

Natyra e përbërë e pastave të karbonit dhe përgatitja e lehtë e tyre ishin padyshim faktorë

nxitës për ndryshimin e vetive të përzierjes dyfishe duke shtuar një komponent tjetër në

përzierje. Sërisht, në laboratorin e Adams (Svancara et al, 2009), u krijuan dy tipe të reja

pastash karbonit. Tipi i parë (Kuwana et al, 1964) përmbante një substancë organike e tretur

në përzierjen e pastës e cila shërbente për studimin e sjelljes së vet elekektrodës,e cila u

konsideruar si një hap pionier në fushën e elektrodave elektroaktive të pastës së karbonit.

Tipi i dytë (Marcoux et al, 1965) ishte përgatitur nga ndërfutja e një modifikuesi në brendësi

të pastës, e cila paraqiti rastin e parë të modifikimit direkt të një EPK-je, e cila rezultoi me

përmisim të performancës së elektrodës.

1974: Prezantimi i Pastave të Karbonit me lidhës Elektrolitik

Zëvendësimi i pastave të karbonit përgatitur me lidhës jo-elektroaktivë me pastat e karbonit

përgatiura me lidhës elektrolitikë (Bauer et al, 1974) bëri të mundur shfaqen e një drejtimi

më specifik të elektrokimisë së elektrodave elektroaktive të pastave të karbonit. Së pari u bë e

mundur studimi i sjelljes red-oks si edhe ndryshimet strukturore dhe morfologjike të


2014

2

komponimeve inorganike të tretura në elektrolit. Aktualisht, studimet e këtij tipi i përkasin një

fushe specifike e ashtuquajtur elektrokimia e fazës së ngurtë (Scholz and Meyer 1997).

1981-1990:Periudha e Pastave të Karbonit të modifikuara Kimikisht.

Përpjekjet për të përdorur vetitë elektrokimike dhe mekanike të favorshme të pastave të

karbonit në përgatijen e një gjenerate të re sensorësh arriti kulmin në fillimin e viteve 80.

Modifikimi i pastave të karbonit me tretësirë metanolike të dimetilglioksimës (Wang et

al,1992) përfaqëson një moment tjetër historik të EPK-ve. Përpjekjet e para rezultuan në

përdorimin e reagentëve analitikë klasik të cilët shërbyen si modifikues selektiv. Kështu në

kiminë analitike, modifikimi kimik i elektrodave pastë karboni pati shumë sukses (EPKKM), i

cili është raportuar edhe në rishikimet (Kalcher, 1990) e publikuara në atë periudhë. Që nga

ajo periudhë, numri i publikimeve që kishte të bënte me modifikimet kimike të elektrodave

bazuar në pastën e karbonit filloi të rritej ndjeshëm dhe ky trend vazhdoi deri në dekadën e

ardhme, ku do të publikoheshin artikuj të tjerë si rishikime (Svancara et al, 1992 - Kalcher et

al, 1997).

1988: Modifikimi Biologjik i Pastave të Karbonit si Biosensorë Enzimatikë

Me zhvillimin e shpejtë të elektrodave pastë karboni kimikisht të modifikuar (EPKKM), vetitë

elektrokimike dhe mekanike të pastave të karbonit u testuan për përgatitjen e sensorëve të

veçantë që përmbajnë enzimë, e cila na lejon monitorimin e disa reaksioneve enzimatike të

katalizuara nga një substancë biologjike. Zbulimet në këtë drejtim i atribuohen Matuszewski

and Trojanovicz (Matuszewski and Trojanovicz, 1990) të cilët kanë raportuar për elektrodën

pastë karboni EPK të modifikuar me enzimën Gluozë oksidazë. Kjo mënyrë ndërfutje e

enzimës në një material elektrodik menjëherë u tërhoqi vëmendje biokimistëve, kështu

biosensorët enzimatik bazuar në pastat e karbonit ishin zhvilluar me shpejtësi marramendëse.

Në mënyrë retrospektive, ato kanë zënë një pozicion shumë të rëndësishëm në familjen e

EPK-ve ku përfundimisht mund të thuhet se kanë formuar një fushë specifike të pavarur dhe

të ngjashme me pastat e karbonit elektroaktive në elektrokiminë e ngurtë. Një hartë e plotë

duke pasqyruar të gjithë gjenezën e ketij biosensori u paraqit nga Gorton ( Ruzgas et al,

1995), së fundmi janë publikuar edhe artikuj të tjerë nga autorë të ndryshëm (Svancara et al,

2001– Pandey and Panwar, 1998).

1991: Përbërjet e forta të Kabonit konkuruese me Pastat e Karbonit

Ndër kronologjitë e komentuara deri më tani pika e fundit por shumë e rëndësishme është

fillimi i një prirje për të zëvëndësuar pastat e karbonit të buta me materiale të tjera të

karbonit me një konsistencë shumë të fortë të cilat mund të modifikohen lehtësisht (Wang et

al, 1991). Materiale të tilla janë provuar të jenë të përshtatshëm për përgatitjen e elektrodave

të printuara të cilat janë tendenca të reja në fushën e elektrokimisë (Wang, 1994). E gjithë

historia e elektrokimisë me elektroda të bazuara në pastën e karbonit është dokumentuar në

mijëra artikuj origjinal ku rreth 50-100 publikime janë publikuar këto 5 vitet e fundit. Në

periudhën e fundit 1995-2000 janë publikuar përmbledhje të cilat janë me interes të veçantë

në përmbushjen e tendencave aktuale, gjithashtu janë shoqëruar edhe me botime artikujsh të

plotë, si rishikime etj (Kalcher et al, 1995 – Kalcher et al, 1997).

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/002207289503930F

http://www.tandfonline.com/action/doSearch?action=runSearch&type=advanced&searchType=journal&result=true&prevSearch=%2Bauthorsfield%3A(%C5%A0vancara%2C+I)


2014

3

KAPITULLI I

1. PASTAT E KARBONIT SI MATERIALE ELEKTRODIKE

1.1 Pastat e karbonit të pa modifikuara

Për shkak të zhvillimit të shpejtë të tipeve të ndryshme të pastave të karbonit, ishte e

rëndësishme ndërfutja e një modifikimi të ri të përshtatshëm. Klasikisht, të gjithë pastat e

karbonit përkufizoheshin si përzierje të përgatitura nga pudra e karbonit me një tretësirë

organike me karakter jo-elektrolitik. Të tilla përzierje janë klasifikuar si të thjeshta (“pastra”)

ose më shpesh prononcohen si pasta karboni të pamodifikuara (Kalcher et al, 1995 ).

Për një kohë të gjatë, përbërësit kryesorë për përgatitjen e pastave të karbonit ishin një

atomikë dhe praktikisht nuk ishte e nevojshme për ti zëvendësuar me materiale të reja

alternative. Vetitë e kryesore të pastave si përzierje e karbonit spektroskopik me vaj parafine

rezultuan të suksesshme për pjesën më të madhe të aplikimeve, duke përfshirë këtu

modifikimet më të përdorura. Megjithatë viteve të fundit i është kushtuar shumë interes

zbulimeve të reja në këtë fushë. Përbërësi kryesor elektroaktiv i duhur është pudra e karbonit

me grimca të rendit mikro, me një pastërti të lartë dhe shpërndarje uniforme të grimcave.

Materiale të tilla tashmë janë të disponueshme në treg dhe mund të gjenden në markete

përkatësë emërtuar si karbon spektroskopik ose mund të porositen në katalogë të

shpërndarësve të njohur si Aldrich, Sigma, Fluka ose Riedel-de-Haen. Këto produkte

mbizotërojnë në përbërjen e pastave të karbonit të përdorura së fundmi. Zakonisht pudrat e

karbonit nuk paratrajtohen përpara se të përdoren. Disa procedura të përdorura në të kaluarën

të cilat kanë për qëllim uljen e kapacitetit të absorbimit të padëshirueshëm të disa tipe

pudrash karboni të tregtuara ishin shumë më të komplikuara (Lindquist, 1973) në lidhje me

përfitimin që ato sillnin. Parë nga këndvështrimi i ditëve të sotme është shumë më efektive të

kryen disa testime eksperimentale me pastat e reja të përgatitura se sa të përcaktohet

kapaciteti absorbimit tek disa pudra karboni (Svancara et al, 1998). Pra, është më mirë të

përzgjidhen pudra karboni të disponueshme në treg me sipërfaqe të paratrajtuar, të cilat

shfaqin veti absorbuese të papërfillshme (Svancara et al, 1996). Si lidhës jo elektrolitik, janë

përdorur më së shumëti 2 produktet të parafinës spektroskopike. Nujol

(Aldrich) dhe

Uvasol

(Merck) të cilat janë përdorur dhe në shumë punime (Kalcher et al, 1995 – Kalcher

et al, 1997- Ruzgas et al, 1995). Këto tretësira lidhëse të pastave, jo polare përmbushin disa

kritere të rëndësishme si: janë kimikisht inerte, jo volatile, nuk përzihen ose janë të

patretshëm në ujë, janë izoluese dhe formojnë pasta me një konsistencë të mirë. Megjithatë,

këto vajra shfaqin edhe disa karakteristika më pak favorizuese për përgatitjen e pastës; psh në

lidhje me tretësat organik ato janë më të dobët (Marcoux et al, 2009;Svancara et al, 1992).

Në këtë aspekt, përdorimi i vajrave silikon ka sjellë eksperiencë më të mirë në përgatitjen e

pastave të karbonit, këto përfaqësojnë një kategori të zakonshme të pastave të lëngshme

(Kalcher et al, 1995; Svancara and Schachl, 1999). Substanca të tjera që janë përdorur si

lidhës të pastave janë edhe komponimet organike me bazë fosfatesh. Megjithëse këto

substanca polare kanë qenë përdour edhe si modifikues të pastave të karbonit (Kalcher, 1990;

Kalcher, et al, 1995), përdorimi i tyre si lidhës është relativisht i ri (Svancara and Vytras

1993). Së fundmi disa aplikime interesante të këtyre pastave janë bërë në fushën e

elektroanalizës së pjesshme (Svancara et al, 1998). Aspekte të trajtuar në publikimet e fundit

(Svancara and Schachl, 1999) kanë qenë në lidhje me përgatitjen e pastave të karbonit,

përzgjedhjen e përbërëve të përshtatshëm, raportin ndërmjet tyre si dhe disa rregulla bazë për



2014

4

përdorimin e EPK-ve të përgatitura. Përgatitja e pastave të karbonit në kushte laboratorike

mund të shpjegohet me thjeshtësinë e përzierjes së komponetëve përbëres me dorë me anë të

një havani porcelani. Kjo përbën avantazh sepse analisti mund ti zgjedhë vetë përbërësit ashtu

sikurse dhe raportin ndërmjet tyre. Kjo është e vlefshme veçanërisht kur përgatiten pasta të

karbonit të modifikuara.

1.1.1 Pudra e Karbonit ose Grafiti Spektroskopik

Një pjesë e mirë e pastave të karbonit të pamodifikuara përgatiten me pudrat e karbonit që

tregtohen. Përgjithsisht të gjithë pudrat e karbonit të afirmuara ofrojnë karakteristika që

duhen marrë në konsideratë kur përzgjidhet materiali i duhur i karbonit për përgatitjen e

pastave të karbonit. Përzgjedhja e pudrës së karbonit për përgatitjen e pastave të karbonit për

sensorët voltametrikë bëhet në bazë të kritereve të mëposhtme:

(i) Përmasat e grimcës (granulometria) dhe shpërndarja. Përmasat tipike të grimcës së

karbonit spektroskopik janë të rendit mikrometra ose në dhjetra mikrometër. Bazuar në

eksperiencën e përftuar rekomandohet të përdoren materiale me përmasë dhe shpërndarje sa

më uniforme të grimcës së karbonit të pudërzuar. Përsa i përket pudrave spektrale standarde,

shpërndarja e grimcave të tyre është uniforme, dhe varion nga 5-20 μm (Zima et al, 2009).

Disa produkte të caktuara të karbonit karakterizohen nga këto përmasa mesatare të grimcës

shprehur në mesh : “CR-5”: 5 μm, “RW-B”: 5–10 μm,“Acheson G(P)-38”: 10–20 μm, “UCP-

1-M”: 1 μm dhe “Grafon GP”: 25 μm.

Pudrat e karbonit të përdorura për përgatitjen e pastave të karbonit janë me interes për shkak

të mikrostrukturës së tyre (shih referencat: Svancara et al, 1996; Wang et al, 1990; Svancara

et al 2007). Karboni mikroskopik nuk shfaq ndonjë karakteristikë ose model të caktuar

srukturor dhe morfologjia tipike e tij mund të përafrohet me një grumbull objektesh

gjeometrikisht të çrregullta me skaje të mprehta dhe sipërfaqe të gërvishtur si në figurën 1.1.

(A) (B)

Figura 1.1 Mikrostruktura e pudrës së karbonit spektroskopik (A) ―RW-B‖ dhe (B) ―CR-5‖

Përveç karbonit të thjeshtë me përmasa në mikrometër, në disa përzierje pastash janë

raportuar përmasa të grimcës rreth 100 nm (Cheng and Martin, 1988) madje dhe në 30 nm

(Hocevar et al, 2007). Materiale të tilla kaq fine në ditët e sotme mund të gjenden në treg por

gjithashtu mund të përftohen edhe në laborator nga grimcimi ose bluarja e disa pudrave të

karbonit të përshtatshme deri në përmasa shumë të vogla (Cheng and Martin, 1988).


2014

5

(ii) Kapacitet i ulët adsorbimi. Për këtë veti, ekzistojnë vetëm disa eksperimente të cilat na

informojnë nëse një pudër karboni e cila përdoret për përgtitjen e pastës së karbonit shfaq

kapacitet të lartë adsorbimi apo jo (Svancara and Schachl, 1999; Svancara et al, 1998). Kjo

veti është e padëshirueshme tek pastat e karbonit pasi në rast se ndodh adsorbimi i oksigjenit

në sipërfaqe të pudrës së karbonit, në matje kjo do të shoqërohej me shfaqjen e një piku

rryme gjatë skanimit katodik në potencialet nga −0.2 në −0.6 V kundrejt Ag/AgCl. Ku ky pik

rryme i përket reduktimit të O2 në sipërfaqe të elektrodës (Svancara et al, 2009; Oncari et al,

2011).

(iii) Pastërti e lartë. Është e qartë që pudrat e karbonit nuk duhet të përmbajnë papastërti që

interferojnë në matje. Ky është rasti i veçantë i eksperimenteve të cilat lidhen me përcaktimin

e rrymave shumë të ulëta. Në këtë rast nuk mund neglizhohen gjurmët e papastërtive

elektroaktive në pudrën e karbonit të cilat çojnë në përftimin e sinjaleve të mbivendosura dhe

të padëshirueshme. Industritë e prodhimit të pudrave të karbonit zakonisht ofrojnë një profil

pastërtie në produktet e tyre (Anonymous, 1995), duke përfshirë dhe specifikimet e gjurmëve

të mbetura nga procesi i prodhimit.

1.1.2 Lidhësi i i Pastës së Karbonit

Siç është theksuar deri më tani, roli i lidhësit në pastat karbonit nuk është vetëm lidhja

mekanike e grimcave individuale të karbonit brenda një mase uniforme. Çdo tretësirë lidhëse,

duke përfshirë këtu substancat kimike inerte, përcakton vetitë kryesore fiziko-kimike dhe

elektrokimike për EPK-të. Vetitë që duhet të ketë një material që të mund të përdoret si lidhës

i përshtatshëm në përgatitjen e pastave të karbonit janë:

(i)Kimikisht Inert dhe Elektroinaktivë. Substancat lidhëse të përdorura për përgatitjen e

pastave të karbonit janë shumë të qëndrueshme dhe bashkëveprimi i tyre në sipërfaqe të

elektrodës është përgjithësisht i natyrës fizike (Adams, 1969; Kalcher et al, 2006). Megjithatë

disa lidhës mund të veprojnë kimikisht, p.sh, nëpërmjet pjesëmarrjes aktive në ekuilibrat e

reaksioneve acido-bazike. Ky është rasti i disa estereve organofosfatike. Në një studim është

treguar për disa lidhës të pudrës së karbonit të cilët janë të patretshëm në tretësirë ujore

(Svancara and Vytras 1993), por që kanë veti të formojnë katione voluminoze me afinitet të

lartë kundrejt çifteve jonike. Aktiviteti elektrokimik i elektrodave pastë karboni elektroaktive

është i rëndësishëm në rastin e matjeve voltametrike, por në këto raste lidhësi nuk duhet të

interferojë në sinjalin analitik të analitit (Kissinger et al, 1973). Aktiviteti elektrokimik i

lidhësve është i parëndësishëm në rastin e përcaktimeve potenciometrike (Vytras and

Svancara, 2007), ku madje përzierja e pastës së karbonit mund të pëmbajë edhe komponime

me reaktivitet të lartë të tilla si nitro-esteret organike konkretisht 2 -nitrofenil- oktil- esteret.

(ii) Volativitet të ulët. Për shkak të avullimit të shpejtë të lidhësit, përzierja përkatëse e

pastave të karbonit shoqërohet me ndryshime të dukshme në konsistencë por edhe me

ndryshime të vetive fiziko-kimike dhe elektrokimike (Kalcher et al, 2006; Zakharchuk,

1991). Duke ju referuar lidhësve të zakonshëm, kërkesa për një volativitet minimal është

zbatuar nga shumica e lidhësve të propozuar dhe tregëtuar deri më tani.

(iii) Tretshmëri e ulët në tretësirë ujore. Me përjashtim të disa rasteve të veçanta të gjithë

EPK-të dhe EPKKM janë përgatitur si sensorë për tretësira ujore dhe kështu, pastat e karbonit

heterogjene duhet të jenë të qëndrueshme në tretësirë ujore, pa u shpërbërë si pasojë e tretjes

së lidhësit në ujë.


2014

6

Vaj (Mineral) Parafinë

Këto komponime janë lidhësit të cilët rezultojnë më të përzgjedhur për përgatitjen e pastave

të karbonit. Produkti më i përhapur i këtij lloji është Nujol ® (vaj, respektivisht; tretës

universal për spektroskopinë- IR). Këto janë komponime lidhëse me konsistencë të lëngët të

dukshme (pothuajse të ngjashme me ujin), plotësisht trasparente, pa aromë dhe nësë bien në

kontakt me lëkurën përgjithësisht nuk janë të dëmshëm. Disavantazhi i tyre lidhet me

ndezshmërinë e lartë që shfaqin dhe veçanërisht me vetinë që ato kanë për të vepruar si tretës

i disa materialeve pak të qëndrueshme dhe potencialisht të rrezikshme të cilat mund të

veçohen nga celula e matjeve ose nga vet elektroda.

1.2 Përzierja dhe Përgatitja e Pastave të Karbonit

Raporti : Karbon – Lidhës

Në të shumtën e rasteve, pudra e karbonit dhe lidhësi përzihen së bashku në sasi të

përzgjedhura sipas eksperiencës së mëparshme, një raport tipik ndërmjet “karbon-lidhës“

varion në intervalin e 1.0g : 0.4–1.0 ml (Adams, 1969; Kalcher et al, 2006; Adams,

1963;Ulakhovich et al, 1993; Kalcher et al, 1995; Svancara et al, 2001; Zima et al, 2009).

Madje disa përzierje përmbajnë një përqindje të lartë të lidhësit meqënse raporti i dy

komponentëve kryesorë është respektivisht i ndërsjelltë (Zakharchuk, 1991; Svancara and

Vytras 1994). Keshtu, psh, 1.0 g pudër karboni mund të “përthithë“ mbi 7 ml lidhës të lëngët.

Konsistenca e përshtatshme mund të jetë gjithashtu një masë virtuale se si mund të

rregullojmë raportin optimal karbon-lidhës. Megjithatë, së pari duhet të jemi të vetëdishëm që

pasta përfundimtare do të ndryshojë shumë në varësi të këtij raporti. Ajo mund të përftohet

me një konsistencë të dobët, por gjithashtu mund të jetë edhe tepër e ashpër (e thatë) ose tepër

e butë dhe me lagështirë (e njomë) (Adams, 1969; Kalcher et al, 2006; Adams, 1963; Zima et

al, 2009). Në këtë kontekst veçanërisht duhet theksohet se “pastat e karbonit të gjenertës së

re”, të cilat janë përzierje të reja të alternuara, mund të formojnë masa homogjene me një

konsistencë tipike. Këto karakteristika i dedikohen sipërfaqes specifike karakteristikë kjo e

pudrave të reja të karbonit, si dhe substancës lidhëse shpesh lipofilike. Të dy këto

komponentë së bashku kontribuojnë në kompakticitetin përfundimtar të këtyre pastave.

Kështu rekomandohet që raportet e komponentëve përbërës të përzgjidhen eksperimentalisht,

për çdo përzierje të pastës së karbonit. Fillimisht mund të përgatiten në raporte të ndryshme

ku përzgjidhet optimalja e më pas të përdoret. Zakonisht përzierja e zgjedhur pudër karboni

dhe lidhës përgatitet duke përdorur mjetet laboratorike të përshtatshme. Në figurën 2

tregohen hapat e përgatijes dhe paketimi në trupin e elektrodës i pastës së karbonit

a) b) c)


2014

7

d)

Figura 1.2 Paisjet dhe hapat a), b), c) për përgatitjen e pastës së karbonit d) paketimi në

elektrodë

Për përzierje dhe homogjenizim nevojitet havan porcelani ose agati me një shtypës. Për

paketim të pastës në elektrodë nevojiten spatula të vogla ose thupër qelqi për lëngje shumë

viskoze.

1.3 Trajtimi dhe Ruajtja e Pastave të Karbonit

Sipas rekomandimeve (Svancara, 1999; Adams, 1969; Adams, 1963; Ulakhovich et al, 1993;

O’Neill, 1993) pasta e karbonit e sapo përgatitur mund të vendoset në një enë qelqi dhe të

ruhet në një vend të përshtatshëm për ta përdorur me vonë ose paketohet menjëherë brenda

trupit të një elektrodë. Pasta të karbonit të ruajtura mirë në mungesë të dritës dhe oksigjenit të

ajrit është konstatuar se janë shumë qëndrueshme, ato mund të ruhen dhe përdoren për një

periudhë të gjatë kohe (deri në një vit të plotë).

1.4 KLASIFIKIMI I ELEKTRODAVE PASTË KARBONI

1.4.1 Tipet Tradicionale të Elektrodave Bazuar në Pastat e Karbonit

Në lidhje me dy përbërësit kryesorë të pastës së karbonit, mund të bëhet një klasifikimi tipeve

ekzistuese të pastave sipas tri kritereve kryesore: (i) karakterit fiziko-kimik të lidhësit, (ii)

konsistencës dhe (iii) gjëndjes respektive të pastës së karbonit, prania ose jo i një ose disa

modifikuesve.

(i) Sipas karakterit fiziko-kimik të lidhësit pastat e karbonit klasifikohen si:

Elektrodat pastë karboni të zakonshme (klasike). Janë përzierje përgatitur nga pudra

karboni spektral dhe lidhës i përbërë nga substancë organike elektroinaktive si vaj

parafine. Këto EPK janë tipet më të përdorura dhe përbëjnë 80-90% të elektodave

bazuar në pasta të karbonit që raportojnë të dhëna si sensorë dhe dedektorë (Adams,

1969; Kalcher, 2006; Adams, 1963; Kalcheet al. 1995; Svancara et al, 2001;

Svancara and Vyrtas, 1993; Dryhust and McAllister, 1985; McCreery and Kline,

1996).

(ii) Sipas konsistencës pastat e karbonit klasifikohen:

EPK ―të thata‖ ose ― të njoma‖. Këto përzierje të pastave të karbonit ndryshojnë

dukshëm nga përmbajtja e lidhësit, që do të thotë nga raporti “karbon-lidhës” i

përdorur. Në figurën 1.3. (A) jepen skematikisht mikrostrukturat e 2 tipeve të EPK-ve,

1.3. (B) shoqëruar gjithashtu dhe me voltamogramat ciklike përkatëse përftuar për një

model të çifit red-oks, që tregon se përzierjet shumë të thata të pastës mund të japin

sinjal jo të mirë dhe raport të lartë sinjal-zhurmë. Megjithatë ky klasifikim nuk është

shumë i përgjithësuar, pasi ai mund të gjendet rastësisht në disa studime të veçanta.


2014

8

EPK të buta ose të forta. Ky emërtim nuk është përgjithsisht i kategorizuar dhe në

literaturë cilësohet shumë radhë pra më shumë është subjektive. Këto dy terma janë

përdorur ndonjëherë për të përshkruar efektet e qëndrushmërisë së pastës (të prishjes

ose jetëgjatësisë) (Svancara et al, 1999; Kalcher et al, 2006; Svancara, 1993;

Kalcher, 1995; Hvizdalova et al, 1994).

Pudër karbon i Lidhësi

(A)

(B)

Figura 1.3 (A) Mikrostrukturat e EPK-së së thatë dhe të njomë, (B) voltamogramat ciklike

përkatëse për çiftin red-oks Fe2+/

Fe3+

.

(iii) Klasifikimi më i zakonshëm i pastave bazohet në praninë ose jo të modifikuesit

EPK-të të pamodifikuara. Këto elektroda përbëhen nga pasta karboni të thjeshta, që

do të thotë, përzierje që përmban vetëm 2 përbërsit kryesorë - pudër karboni dhe

lidhësin (Kalcher et al, 2006; Kalcher, 1990). Tipe të tilla të EPK-ve janë quajtur dhe

si të “thjeshta”, “natyrale“, “e papërpunuar“ ose “të pastër”.


2014

9

EPK-të të modifikuara. Perzierja e thjeshtë e pastës së karbonit përmban komponentë

të tjerë përmisues, pra vet modifikuesin. Sipas karakterit të agjentëve modifikues,

EPK –të e modifikuarar mund të ndahen në dy nën kategori si:

a)-Elektrodat Pastë Karboni kimikisht të modifikuara, EPKKM (Kalcher et al,

2006; Ulakhovich et al, 1993; Kalcher, 1990), ose

b)-EPK të modifikuar biologjikisht, duke u përfshirë brenda një grupi të madh

të quajtur biosensorë pastë karboni (Gorton, 1995).

Nëpërmjet një morie të EPKKM-ve dhe biosensorëve-PK, janë përshkruar variante të shumta

të pastave të karbonit të cilat përmbajnë në një përzierje jo vetëm një agjent modifikues, por

edhe më shumë se një. Përveç konfigurimit të përgjithshëm “pastë/modifikues” dhe

“pastë/enzimë/mediator” (Kalcher,1995; Gorton, 1995), ka pasur edhe konfigurime të

përziera si “modifikues/stabilizaror (shtues)” (Zhang et al, 1996; Li et al, 1998; Lutz et al,

1995) ose “dy enzima/mediator” (Spohnet al, 1996; – Huang et al, 1999) dhe përfundimisht,

“sisteme shumëenzimëshe‖(Wang and Lin, 1989; Zhang and Rechnitz, 1994), duke bërë të

mundur realizimin dhe kombinimin e analizës së njëpasnjëshme të tre substancave të

ndryshme biologjike me ndihmën e bioreaktoreve (që përmbajnë enzimën korresponduese e

cila merret nga bimë si banane, rrënjë rrike dhe inde kërpudhe) (Wang and Lin, 1989; Zhang,

1986).

a)- Modifikuesit Kimik. Modifikuesit kimikë të pastave të karbonit nisin me një grup

elektrodash të ashtuquajtura elektroda pastë karboni me film kromi metalik (EPK- F-Cr-Me)

dhe më vonë janë pasuar me EPK-të me film mërkuri (Kauffmann et al, 1982 ), duke vijuar

më tej (Svancara et al, 1994; –Navratilova and Vaculikova, 2006) me EPK-të modifikuar me

film ari ku rezultuan paraprakisht jo shumë efektive (Svancara et al, 2002; 1997; Chadim et

al, 2000). Arritjet më të suksesshme lidhen me përgatitjen e elektrodave me film bismuthi (E-

F-Bi); (Wang and Lin, 2000; 2005; Kokkinos and Economou, 2008). Në këtë rast, përgatitja e

EPK-ve realizohet në mënyra të ndryshme si: (i) EPK-F-Bi (elektroda pastë karboni me film

Bismuthi) (Krolicka et al, 2002), (ii) EPK-Bi2O3 (Pauliukaite, 2002), (iii) EPK- Bi(s)- (me

pudër Bi disperse (Hocevar et al, 2005), dhe (iv) EPKKM-F-Bi (film-Bi) (Svancara et al,

2010). Së fundmi, ky spekter është zgjeruar duke formuar film bismuthi mbi pastën e

karbonit modifikuar me argjilë si suport (Cao et al, 2008), v), EPK-BiF4 (Sopha et al, 2010)

te cilat janë përfaqësuesit më të ri të EPK-ve modifikuar me bismuth.

Modifikuesi Biologjik. Ky modifikim bazohet në përdorimin e materialeve me origjinë

biologjike, ku si modifikues kryesor raportohen inde bimësh ose substrate të tjera (psh., alga

(Gardea et al, 1988), likene (Connor et al, 1991), myshqe (Ramos et al, 1993), duhan

(Navaratne and Rechnitz, 1992), fidan bizele (Wijesuriya and Rechnitz, 1991), ose farë bari i

egër (Ouangpipat at al, 2003); indet nga frutat e perimet (si burim natyral i enzimave); p.sh.,

banane (Wang and Lin, 1988; 1989), fetë portokalli (Horie and Rechnitz, 1995), mollë

(Cummings et al, 1998), dardhë, pjeshkë (Cummings et al, 1998), avokado (Fatibello Filho et

al, 2001), ananas (Mojica Elmer et al, 2008), arrë kokosi (Kozanat al, 2010), patate

(Forzaniet al, 1997), rrënjë rrepe(Wang, 1989); kërpurdhë (Wang, 1989; Forzani et al, 1997;

Skladal, 1991; Moressi et al, 1999); makromolekula natyrale (psh chitin [Lei et al, 2003]),

chitosan [Leiet al, 2003], dhe keratin [Sugawara at al, 1998]) gjithashtu edhe

mikroorganizma të gjallë (bakterie [Ito et al, 2002] dhe viruse [Erdem et al, 2000]).


2014

10

Myshk/liken Kërpudhë

Mollë Banane

Dardhë Ananas

Avokado

Figura 1.4 Disa modifikues bimor për pastat e karbonit.


2014

11

KAPITULLI II

2. MODIFIKUESIT BIOLOGJIK TË PASTAVE TË KARBONIT

Një biosensor është një paisje e thjeshtë e cila jep informacion rreth përbërjes kimike të një

sistemi (Hulanicki et al, 1991 ) i cili bazohet në mekanizmin e njohjes biologjike (Thevenot,

et al, 1999). Materiali biologjik i cili është i imobilizuar në materialin elektrodik të pastës së

karbonit mund të jetë polimer biologjikë (proteina, enzima, polisakaride ose acide nukleike),

organele qelizore dhe në raste të veçanta mund të përdoret një organizëm i tërë si p.sh

mikroorganizmat. Sensorët ku në shtresën e njohjes imobilizohen antigjene ose antitrupa janë

kategorizuar gjithashtu si biosensorë. Termi “biosensor” ndonjëherë është pëdorur shumë

lirisht në literaturë për të treguar që funksionimi i tij bazohet në një njohje biologjike. Nuk ka

klasifikime strikte për biosensorët. Përgjithsisht, klasifikimi bëhet sipas modifikuesit, pra atë

çfarë komponenti modifikues paraqet në receptorin e sensorit. Sipas disa klasifikimeve

tradicionale, rezultojnë katër grupe biosensorësh me bazë pudrën e karbonit:

I- Elektroda enzimatike janë ato të cilët përmbajnë enzima si element njohës dhe modifikues;

më të përdorura janë oksidazat ose dehidrogjenazat të cilat japin produkte elektrokimikisht

aktive, që përbëjnë bazën e përcaktimit. Megjithatë, hidrolazat mund të përdoren nëse nga

procesi i hidrolizës përftohet një produkt elektroaktiv. Ato janë më të përdorshme në studimet

që kanë për qëllim inhibimet.

II- Elektrodat e indeve janë ato të cilat përmbajnë inde të homogjenizuara, përgjithsisht inde

bimore. Vetë indi shërben si burim enzimatik pa qënë nevoja e izolimit të enzimës së pastër.

Në fakt, duhet bërë kujdes që ndërmjët enzimës, e cila ka për qëllim njohjen biomolekulare të

substratit dhe komponentëve përbërës të indit të mos ketë interferenca ose të jenë sa më të

vogla.

• Elektrodat e ADN-së janë sensorë elektrokimik ku në shtresën e njohjes së sensorit zë vënd

Acidi Desoksi-Ribonukleik. Ky tip modifikuesi biologjik mund të përdoret për qëllime të

ndryshme, si psh për studimin e reaksioneve specifike të njëpasnjëshme ndërmejt një

substrati dhe një acidi nukleik duke përfshire këtu AND-në e fragmentizuar të substancave,

gjithashtu mund të përdoret edhe ADN-ja e izoluar. si modifikues vetëm për hibridizime

specifike.

• Imunosensorët Elektrokimik përfaqësojnë paisje elektrokimike ku njëri prej komponentëve

që është imobilizuar në sipërfaqe të elektrodës jep reaksion imunologjik.

2.1 Enzimat

Enzimat kanë një shpërndarje universale ato ndodhen pothuajse në të gjithë gjallesat si në

kafshë, bimë, kërpudhë dhe bakteret (Cummings et al, 1998). Në situatat ku mungon

specifiteti i shëndrimit elektrokatalitik të analitit mund të ndërhyhet duke përdour një enzimë

që specifikon veprimin me një komponim të vetëm ose me një grup komponimesh të

caktuara. Sensorë të tillë janë quajtur si biosensorë enzimatikë të cilët mund të tregojnë

specifitet të lartë kundrejt analitëve të caktuar në varësi të natyrës se enzimës së përdorur.

Kinetika e reaksionit enzimatik zakonisht përshkruhen me anë të modelit Michaelis–Menten.

Një formë e thjeshtuar enzima, E, formon me substratin, S, kompleksin ES, e cila pasohet me

kthimin në produkt dhe më tej disocimin e kompleksit produkt-enzimë, ES. Në rast se

përqendrimi i enzimës dhe i kompleksit enzimë-substrat nuk ndryshon me kohën, shpejtësia e

reaksionit v, tenton të arrij vlerën maksimale, vmax, me rritjen e përqendrimit të substratit.


2014

12

Konstantja Michaelis–Menten, KM, i korrespodon përqendrimit të substratit, ku eshte arritur

gjysma e shpejtësisë maksimale të reksionit.

(1)

Figura 2.1 Procedura më e përdorur për vlerësimin e konstanes së Michaelis–Menten

Për të vlerësuar konstanten e dukshme të Michaelis-Menten në lidhje me gjendjen e

pranishme në sipërfaqen e elektrodës, aplikohen procedurat më të zakonshme, që janë,

grafikët Lineweaver-Burk, Hanes-Woolf, dhe Eadie-Hofstee (Figura 2.1). Shpejtësia e

reaksionit përfaqësohet me sinjalin e fituar për një përqendrim të analitit ose rryma

korresponduese .

2.1.1 Polifenoloksidaza

Polifenol oksidaza (PPO) është një enzimë biofunksionale që përmban 2 atome bakër në

strukturën e saj dhe është përgjegjëse për formimin e pigmentit natyral melaninës në specie të

ndryshme (Oncari et al, 2011). Me këtë emër PPO përmblidhen 3 enzima monooksigjenazë,

tirozinazë dhe lakazë. Kjo enzimë katalizon substratet fenolike, në stadin e parë katalizon

hidroksilimin (ndërfutjen e një grupi – OH) e një substrati fenolik në pozicionin orto. Në

stadin e dytë të reaksionit ndodh oksidimi i komponimit orto-dihidroksi në orto-kinon

derivate.

Figura 2.2 Mekanizmi i përgjithëshëm i veprimit të enzimës PPO në substrate fenolike

Disa autorë kanë raportuar imobilizimin e enzimës duke përfshire dhe tirozinazën në një

membranë që përmban poli(vinil piridinë), poli (vinil imidazol, poli (acid akrilik) ose poli

(alininë) (Rajesh and Kaneto, (2004). Përgjithësisht në përcaktimin e komponimeve fenolike

janë përdorur enzimat tirozinazë, monooksigjnazë (enzima PPO), të cilat katalizojnë

oksidimin e grupit fenolik në orto-kinon (Hanifah et al, 2008; Hristov et al, 2003).


2014

13

Biosensorët bazuar në enzima kryesisht në enzimën PPO (polifenoloksidazë) është provuar të

jetë një metodë premtuese për një përcaktim të thjeshtë, të shpejtë dhe të ndjeshëm ndaj

komponimeve fenolike (Hanifah and Kaneto, 2004; Simic, 2007; Ren et al, 2011).

2.2 Biosensorët enzimatike

Sensori kimik është një paisje e cila trasformon një informacion kimik që lidhet me

përqendrimin e një komponimi të caktuar në mostër ose me përbërjen kimike të përgjithshme

të një mostre në një sinjal të përshtatshëm. Biosensorët janë një nëngrup i sensorëve kimik.

Ndërtimi i një biosensori enzimantik është bërë për herë të parë në 1962. Një biosensor

paraqet një paisje analitike në të cilën materiali biologjik përdoret për katalizimin e

reaksioneve biokimike të kombinuar me trasduktorin elektrik. Elementi kryesor në ndërtimin

e një biosensori është elementi njohës biologjik, i cili ka natyrë selektive duke hyrë në

reaksion vetëm me analitin në mostër. Zakonisht si element njohës përdoren polimerë

biologjike si enzima, polisakaridet, acide nukleike, organele qelizore dhe në raste të veçanta

mund të përdoret dhe vet mikroorganizmat. Enzimat përbëjnë grupin më të madh të

modifikuesve të përdorur në ndërtimin e biosensorëve elektrokimik me pastë karboni.

Përgjithsisht janë të pakta komponimet biologjike të cilat operojnë në potencial të ulët. Në

figurën e mëposhtme paraqiten disa zona në të cilat ndodh procesi i oksido-reduktimit i disa

biokomponentëve në potenciale përkatëse si më poshtë.

Figura 2.3 Kufitë e potencialeve të oksidimit dhe të reduktimit të disa biokomponetëve

Aplikimi i një potenciali të lartë rrit rriskun për të oksiduar ose reduktuar komponime të tjera

të pranishme në matricën e mostrës. Megjithëse rritja e potencialit elektrokimik rrit

shpejtësinë e trasferimit të elektronit ndërmjet analitit dhe elektrodës, kjo tregon se aplikimi i

një potenciali të lartë nuk është specifik. Pra, për pasojë jep reaksione edhe me komponime të

tjera të pranishme në mostër. Studimet mbi sensorët kimik dhe biosensorët kanë si objektiv

zvogëlimin e mbipotencialit ndërmjet modifikimeve në pastën ose tretësirën e tyre.

Përdorimet e biosensorëve janë te shumta si në: ushqime, agrokulturë, bioteknologji, mjekësi,

në studime mjedisore etj. Teknologjitë moderne kërkojnë sensorë me avantazhe të

dallueshme si fleksibilitet në ndërtim dhe zgjedhie të materialit, kosto të ulët dhe mundësia

për ta realizuar vetë procesin e prodhimit të tij. Enzimat janë përdorur gjerësisht në tipe të

ndryshme biosensorësh, bioprocesesh. Në përgjithsi, janë përdorur enzima të pastra për tu

inkorporuar në elektroda për përcaktimin selektiv të komponimeve të ndryshme fenolike në

matrica të ndryshme. Një faktor i rëndësishëm në ndërtimin e biosensorit është dhe procedura

e imobilizimit të enzimës. Metodat klasike për imobilizimin e enzimës janë me adsorbim


2014

14

fizik dhe me lidhje kovalente, të cilat kanë mangësi në realizim si: rrjedhje, pjesërisht

denatyrim të enzimës etj (Simic, 2007). Megjithëse është kryer izolimi i enzimës së pastër në

matricë, enzimat shpesh e humbasin stabilitetin dhe aktivitetin e mëparshëm të tyre, si

rezultat, shumë prej këtyre metodave imobilizuese nuk ishin as të thjeshta dhe as të

qëndrueshme për tu aplikuar (Sagıroglu et al, 2009). Enzimat janë përdorur në përgatitjen e

biosensorëve për shkak të aktivitetit analitik dhe ndjeshmërisë së tyre të lartë. Aplikimi dhe

përdorimi i tyre tek biosensorët mund të jetë i kufizuar për shkak të kohës dhe natyrës së

konsumit, shpenzimeve të larta për pastrimin e enzimës dhe nevojitja e kofaktor / koenzimë.

Imobilizimi i indeve bimore të papërpunuara kanë qënë përdorur si një biokatalizë për

përgatitjen e biosensorëve të ndryshëm (Xavier, 2011; Fatibello-Filho, 2007; Akyılmaz and

Imer, 2011). Ata mund të sigurohen lehtë dhe drejtpërdrejtë sepse janë ekonomike, nuk ka

nevojë për izolim ekstrem, pastrim dhe janë të rinovueshme. Të gjitha këto përparësi bëjnë që

indet bimore të jenë elementë të shkëlqyer për ndërtimin e biosensorëve. indet bimore, të cilat

përmbajnë sisteme enzimash, mund të përdoren si biomaterial për biosensorët pasi janë burim

enzime (Turkevich et al, 1951; Hanifah et al, 2008).

2.2.1 Biosensori enzimatik

Në figurën e mëposhtme paraqitet skematikisht mënyra e veprimit katalitik të enzimës në

procesin e oksido-reduktimit të një specie elektroaktive (Schuhmann, 2002). Enzima

karakterizohet si natyrë selektive, ajo hyn në reaksion vetëm me komponime specifike.

Specifiteti i saj varet nga tipi i enzimës qe merr pjesë në procesin e oksido-reduktimit të

substratit si: oksidaza, dehidrogjenaza, peroksidaza, katalaza etj.

Figura 2.4 Paraqitja skematike e veprimit të enzimës në prani të oksigjenit mbi një substrat

Në skemë tregohet oksidimi i një substratit në prani të një enzimë. Kofaktori i enzimës

reduktohet dhe më pas rioksidohet nga prania e një kosubstrati, rolin e të cilit në enzimat

oksidazë e luan oksigjeni molekular. Pra kofaktori është një mediator biologjik.


2014

15

2.2.2 Biosensori enzimatik në prani të mediatorit

Figura 2.5 Paraqitja skematike e veprimit të enzimës në prani të një mediatori mbi një

substrat

Në këtë skemë tregohet oksidimi i substratit në prani të një enzime, kofaktori i të cilës

rioksidohet në prani të një mediatori i inkorporuar në sipërfaqe ose në brendësi të materialit

elektrodik. Elektroda me pastë karboni në prani të mediatorit përmirëson karakteristikat

analitike të kësaj metode respektivish ndjeshmërinë e metodës dhe kufirin e diktimit.

2.2.3 Biosensorë enzimatik në prani të nanomatrialeve

Në figurën 2.6 është paraqitur procesi i oksidimit të një substrati nga një enzimë në prani të

nanomatrialeve. Përgjithësisht, oksidazat përdorin oksigjenin si një akseptor elektronesh në

reaksionet e oksidimit. Mënyra më e thjeshtë e rigjenerimit të një enzime është konvertimi i

drejtpërdrejt i kofaktorit të saj. Praktikish një proces i tillë është i vështirë pasi kofaktori është

i vendosur në brendësi të një apoenzime që ndalon ose përkeqëson trasportin e elektroneve në

brendësi të enzimës. Përdorimi i nanomatrialeve (Horozova et al, 2009), si“rrjeta” që i

bashkangjiten qëndrës aktive të enzimës trasmeton drejtpërdrejt elektronin nga sipërfaqa e

elektrodës në qendrën aktive të kësaj enzimës. Kjo realizohet nga përdorimi i nanotubave të

karbonit, nanogrimca të arit të cilat i bashkangjiten koenzimës me lidhje kovalente (CNT) ose

me adsorbim (AuNP). Materiali i nanogrimcave vepron si një rrjetë elektrike që përçon

ngarkesë. Është raportuar se imobilizimi i nanogrimcave së bashku me enzimën në ndërtimin

e biosensorit sjell disa avantazhe në lidhje me përgjigjen e bioensorit (Apetrei et al, 2012).

Figura 2.6 Paraqitja skematike e veprimit të një enzime në prani të nanomatrialeve mbi një

substrat


2014

16

KAPITULLI III

3. NANOGRIMCAT E ARIT

Nanogrimcat e arit të quajtura ndryshe “koloid ari” janë suspesione të grimcave të arit me

madhësi të rendit nanometër në një tresirë, zakonisht në tretësirë ujore. Vetitë dhe aplikimet e

nanogrimcave të arit varen nga përmasa dhe forma e grimcës (Vivek et al, 2009). Disa ndër

vëtitë më specifike të tyre janë :

Zotërojnë veti optike

Stabilitet të lartë

Aktivitet katalitik

Figura 3.1 Nanogrimcat e arit të renditura sipas madhësisë së grimcës dhe ngjyrës përkatëse

të tyre

Tretësira me ngjyrë të kuqe përfaqëson grimcat me madhësi më të vogël se 100 nm. Ndërsa

ngjyra blu përfaqëson grimca me përmasa më të mëdha se 100 nm.

3.1 Përdorimet e nanogrimcave të arit

Nanogrimcat e arit janë të njohura për rolin dhe rëndësinë e tyre bazë në fusha të ndryshme si

mjekësi në diagnostikim, imazheri, terapi kundër kancerit, gjithashtu dhe në fusha të tjera si:

elektronikë; mikroskopi elektronike, tek sensorët, polarizuesit optikë etj (Zeng et al. 2011).

Në fushën e mjekësisë nanogrimcat e arit kanë rezultuar të suksesshme në trajtimin lokal të

kancerit. Gjithashtu disa studime kanë treguar se kombinimi i nanogrimcave të arit me

rrezatimin mikrovalë mund të shkatërrojë β-amioid fibris e cila është përgjegjëse për

sëmundjen e Azhemerit. Ato mund të krijojnë ligande të ndryshme me komponimet organike

duke avancuar funksionin e tyre. Përdorim të gjerë nanogrimcat e arit gjejnë edhe në

ndërtimin e sensorëve elektrokimik për shkak të aktivitetit katalitik të tyre.

3.2 Metodat e prodhimit të nanogrimcave të arit

3.2.1Metoda Turkevich

Pionieri i kësaj metodë është J.Turkevich në vitin 1951 (Turkevich et al, 1951). Kjo metodë

prodhon nanogrimca të arit me përmasa 10-20 nm si suspensione në tretësirë ujore. Ato

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gold255.jpg


2014

17

prodhohen nga reaksioni kimik i reduktimit të acidit HAuCl4 në nxehtësi me citrat natriumi.

Citrati i natriumit shërben si reduktues dhe kufizues i këtij reaksioni.

3.2.2 Metoda Brust

Kjo metodë është zbuluar nga Brust dhe Schiffrin 1990 përdoret për prodhimin e

nanogrimcave te arit të suspenduar në tretësa organik. Ky reaksion realizohet nga

bashkëveprimi i acidit HAuCl4 me bromur tetraoktilamoniumi në toluen dhe NaBH4. Sipas

kësaj metode prodhohen nanogrimca të përmasave 5-6 nm.

3.2.3 Metoda Perraut

Kjo metodë u zbulua nga Perrau në 2009 (Amendoila and Meneghetti, 2009). Në këtë

reaksion hidrokinoni përdoret si reduktues i acidit HAuCl4 në prani të citrateve si stabilizues.

Ky reaksion është i ngjashëm më atë të argjendit në filmin fotografik. Nga kjo metodë

prodhohen grimca me përmasa 20-250 nm.


2014

18

KAPITULLI IV

4. FENOLET

Fenolet janë klasifikuar si komponime organike të ngjashme me alkolet, prania e lidhjes

hidrogjenore i bën këto komponime të jenë më të tretshëm në ujë. Ato karakterizohen nga

grupi hidroksil (-OH) i cili është i lidhur me atomin e karbonit dhe është pjesë e unazës

aromatike. Fenolet që kanë një formulë strukturore (C6H5OH), i korrespodon formulës së

fenolit, si komponimi më i thjeshtë i fenoleve. Ai është një ndër komponimet e para i futur në

listën e ndotësve kryesorë nga Agjensia e Mbrojtjes Mjedisore e SHBA (Dionex Corporation

2008). Ndërsa fenolet e zëvendësuara kanë formulë strukturore R-C6H4OH, ku R përfaqëson

grupet si CH3 dhe NO2. Megjithatë, fenolet janë më të tretshme në ujë se sa alkolet dhe kanë

një pikë vlimi më të lartë. Fenolet janë tretësira shume toksike, pa ngjyrë ose masa të ngurta

të cilat në temperaturë mjedisi kanë ngjyrë të bardhë (Wade, 1999).

Në figurën e mëposhtme tregohen formulat strukturore të fenoleve deklaruar nga disa agjenci

mjedisore dhe përfshin listën e fenoleve që duhet të përcaktohen në analizën e ujrave.

Fenol 2-nitrofenol 2-klorfenol

2- metil 4,6- dinitrofenol 4-nitrofenol 2,4- dimetilfenol


2014

19

4-kloro-3-metilfenol 2, 4-dinitrofenol 2, 4, 6-triklorfenol

2,4-diklorfenol pentaklorfenol

Figura 4.1 Strukturat e 11 fenoleve specifikuar nga (U.S.EPA) Agjensia e Mbrojtjes

Mjedisore e SHBA si ndotësit më të rëndësishëm (Dionex Corporation 2008).

Polifenolet janë një klasë e komponimeve organike kryesisht me preardhje natyrore, të

sintetizuara ose gjysëm të sintetizuar (Quideau et al, 2011). Ato karakterizohen nga prania e

shumëfishtë e njësive fenolike, numri dhe karakteristikat e këtyre njësive përcaktojnë vetitë

fizike, kimike dhe biologjike të tyre. Përgjithsisht polifenolet katakterizohen nga:

tretshmëri mesatare në ujë

masa molekulare deri në 4000 Da

reaktive kundrejt oksidimit

Sipas përmasave molekulare të tyre, polifenolet klasifikohen në :

polifenole të ulëta

polifenole të larta

Komponimet fenolike (Anderson and Morris, 2003) të ulëta kanë masë molekulare

deri në 800 Da. Kjo madhësi i lejon këto molekula të difuzojnë membranën qelizore

në lëngun brendaqelizor. Këto komponime janë kryesisht me preardhje natyrore. Disa

nga këto komponime tregohen në figurën e mëposhtme:

Fig 4.2 Komponime polifenolike të ulëta


2014

20

Komponimet fenolike kanë përdorim të gjerë në sintezën organike. Ato përdoren tek bojrat

ngjyruse, aparatet fotografike, produktet plastike, pesticidet, eksplozivët. Në industritë

farmaceutike si tek medikamenti i aspirinës, antiseptikëve lokalë etj. Në industrinë e

ushqimeve komponimet fenolike kanë rëndësi të veçantë sepse janë komponime esenciale në

lëngjet e frutave, birrës dhe verës, çajit, duhanit etj (Yoruk and Marshall,2003).

4.1 Gjendja në natyrë e komponimeve fenolike dhe rëndësia e përcaktimit të tyre

Burimet e komponimeve fenolike janë të shumta, ato gjenden në natyrë tek: bimët e larta,

katrani i qymyrit, nafta e papërpunuar etj. Disa lloje të komponimeve fenolike gjenden edhe

në drithëra. Përveç se tek bimët e larta, komponimet fenolike i gjejmë edhe tek bimët e ulëta

si algat, në specie të ndryshme ekuariote dhe prokariote, në kërpudha të ndryshme, likene etj.

Shumica e komponimeve fenolike natyrore tek bimët (Delsignore et al, 1997) janë produkte

sekondare të metabolizmit të acidit malik. Për pasojë, kjo sjell që njësitë fenolike ti

nënshtrohen esterifikimit ose metilimit më pas konjugimit gjë që vërehet edhe në natyrë ku

dominon forma glikozide në krahasim me atë aglikone. Metilimi mund të ndodhë nga

formimi i një lidhje midis molekulës së eterit dhe grupit hidroksil ose duke atakuar direkt një

nga atomet e ciklit aromantik.

Burime të mjaftueshme të komponimeve fenolike natyrore (Quesnel and Jugmohunsingh,

2006) gjenden në ushqime si vera, birra, çaji jeshil, çaji i zi, kafeja, fruta dhe perime, erëza,

arra, ullinjtë, vaji i kikirikut etj. Tek njerzit dhe kafshët komponimet fenolike i gjejmë tek

proteinat si: tirozinaza, epinefrina e cila merr pjesë në sintezën e hormoneve, tek sterotionina

që është një neurotrasmetues etj.

Komponimet fenolike shpesh janë të pranishme edhe në shkarkimet ujore të shumë industrive

(Akyılmaz and Imer, 2011). Fenolet dhe derivatet e tyre janë përdorur intesivisht në industri si

në industrinë e prodhimit të gomave, bojrave, në përgatitjen e drogave, naftës dhe në

industritë e agrokulturës. Është raportuar që fenolet janë kancerogjene dhe ekspozimi për një

kohë të gjatë në fenole rezulton në shfaqjen e disa simptomave siç janë konvulsionet,

çrregullime të rrugëve të frymëmarrjes. Disa fenole tipike që gjenden më shpesh në atmosferë

janë fenol, o-krezol, m-kresol dhe p-kresol; megjithatë fenolet janë vërejtur më tepër si

përbërës të ujërave se sa të atmosferës (Akyılmaz and Imer,2011;- Hristov et al, 2003).

Shumë prej tyre janë shumë toksike dhe kanë efekte të ndryshme ndaj bimëve dhe kafshëve

(Akyılmaz and İmer,2011). Nivelet e larta të fenoleve kanë efekte vendimtare në shëndetin e

kafshëve. Në industrinë ushqimore ata janë me interes sepse janë komponimet esenciale në

lëngjet e frutave, birrë dhe verë. Meqënëse shumë komponime fenolike mund të shkaktojnë

shije të keqe, dhe janë shumë toksike dhe të rrezikshme për shëndetin e njerëzve (Ren et al,

2011), analiza e tyre në përqendrime të ulëta është shumë e rëndësishme (Akyılmaz and İmer,

2011; Hristov et al, 2003;Ren et al, 2011).

Katekoli tek njerzit dhe kafshët gjendet si metabolit i degradimit të benzenit, esterogjenit ose

në trajtën e komponimeve të tilla si adrenalina, noradrenalina, dopanina etj. Përgjithsisht

komponimet fenolike janë shumë toksike dhe të dëmshëm për shëndetin e njerëzve, për

rrjedhojë analiza e tyre në përqendrime të ulëta është shumë e rëndësishme.

Fenoli është përdorur si lëndë e parë në prodhimin e një grupi të rëndësishëm kimikatesh

përfshirë këtu rezinat fenolike, bisfenol-A, kaprolaktam, alkilfenole dhe acid adipik.

Gjithashtu ai ka gjetur përdorim të gjerë për trajtimin e plagëve të lehta. Fenoli është përdorur

si një kimikat industrial në prodhimin e produkteve të caktuara si “ rezina, plastika, fibra,

adezive, hekur, alumin, lëkurë, gomë”. Është i pranishëm gjithashtu tek disifektantët, në

tymin e cigares dhe shkarkimet e automjeteve (EHC 161, 1994). Fenolet kanë gjetur

përdorim edhe në produktet shtëpiake dhe sintezat industriale. Ata janë përdorur si


2014

21

disinfektues në detergjentët pastrues shtëpiak, kremra, balsam, pasta dhëmbësh etj.

Megjithatë komponimet fenolike janë përdorur edhe në industrinë e bojrave për të prodhuar

azo ngjyruesit. Aplikimet industriale të fenoleve konsistojnë edhe në përgatijen e eksplozive

si acidi pikrik dhe drogave si aspirina (Wade, 1999).

4.2 Metoda të përcaktimit të komponimeve fenolike në ujëra

Për përcaktimin e komponimeve fenolike në ujëra dhe ujëra të ndotura ka metoda të cilat janë

zhvilluar gjatë viteve. Disa prej këtyre metodave janë: metodat spektrofotometrike, metodat

spektroskopike, metodat elektrokimike, elektroforeza kapilare, metoda kromatografi e gaztë

(GC). Për përcaktimin e fenoleve në përqendrime të larta përdoret metoda (GC/MS)

kromatografi e gaztë – spektrometri e masës, ekstraktimi lëng-lëng (Eaton et al, 2005). Disa

metoda analitike që janë raportuar për përcaktimin e komponimeve fenolike dhe derivateve të

tyre janë cituar më poshte :

4.2.1 Metoda kolorimetrike

Metoda kolorimetrike ka gjetur përdorim të gjerë në përcaktimin e komponimve fenolike

kryesisht orto-dhe meta të zvendësuara, e cila njihet ndryshe si metodë kolorimetrike amino-

4-antipirina. Para-zëvendësuesit e fenolit nuk mund të përcaktohen me metodën amino-4-

antipirinë në një pH të caktuar. Disavantazhi kësaj metode është se ngjyrat që përftohen gjatë

reaksionit kimik mund të interferojnë në përcaktimet e komponimeve fenolike.

4.2.2 Metoda kromatografi e gaztë

Kjo metodë aplikohet shpesh në analizën e komponimeve fenolike (Stulikand Pacakova,

1981). Ajo përdoret për identifikimin dhe përcaktimin sasior të tyre në matricat e mostrave.

Sipas kësaj metode komponimet fenolike ndahen nga matrica e mostrës ku ndodhen me

ekstraktim. Përgjithësisht, komponimet fenolike përcaktohen me dedektor me flakë jonizimi

(FID). Kjo metodë karakterizohet nga saktësia e lartë më e vogël se 2% dhe kohë e shkurtër e

analizës. Disa avantazhet janë: përdoret vetëm për komponime të avullueshme dhe kosto e

lartë e analizës.

4.2.3 Kromatografi e lëngët me performancë të lartë (HPLC)

Kromatografi e lëngët me përformancë të lartë (Delsignore et al, 1997) është një metodë

efektive në ndarjen e komponimeve fenolike. Eluati në gjendje të lëngët, i cili përmban

komponimet fenolike kalon nëpërmjet fazës stacionare duke u absorbuar ose sorbuar në

varësi të polaritetit të tyre. Përgjithësisht në përcaktimin e komponimeve fenolike përdoret

teknika HPLC me fazë të kundërt. Veçoritë e kësaj metode janë: ndjeshmëri e lartë dhe

saktësi të mirë të metodës. Kjo metodë ka një aplikueshmëri të gjerë në fusha të ndryshme të

shkencës si në industri, mjekësi, mjedis etj.

4.2.4 Metoda spektroskopike

Metodat spektroskopike bazohet në bashkëveprimin midis rrezatimit elektromagnetik dhe

lëndës duke shkaktuar ndryshim energjitik në molekulën ose atomet e tyre. Ndërmjet kësaj

metode mund të përcaktohet një gamë e gjerë komponimesh organike në varësi të tipit të

bashkëveprimit karakteristik të tyre absorbim ose emision. Këto metoda përdoren në studimin


2014

22

e strukturës së komponimeve organike dhe në veçanti për praninë e grupeve kromofore.

Metodat spektroskopike karaterizohen nga ndjeshmëri e lartë, përzgjedhshmëri e mirë si dhe

përpikmëri e mirë.

Përgjithsisht këto metoda të sipërpërmendura kanë kosto të lartë, janë teknika të komplikuara

dhe procedura e analizimit të tyre kërkon një kohë relativisht të gjatë. Për shkak të rëndësisë

biologjike dhe efekteve toksike të komponimeve fenolike metodat elektrokimike ―biosensorët

elektrokimik‖ kanë avantazh në këto përcaktime pasi janë të thjeshtë, të shpejtë, me

ndjeshmëri të lartë për përcaktimin e tyre.


2014

23

KAPITULLI V

5. VOLTAMETRIA, BAZAT DHE PARIMET KRYESORE

Voltametria është një teknikë elektrokimike, e cila realizon matje të rrymës që kalon në

elektrodë në varësi të potencialit të zbatuar në të. Lakorja, që përfaqëson varësinë e rrymës

nga potenciali i aplikuar, quhet voltamogramë. Voltamograma jep informacion cilësor dhe

sasior në lidhje me komponimet që marrin pjesë në reaksionet e oksidimit dhe të reduktimit.

Teknika e parë voltametrike që njihet, është polarografia dhe më vonë janë zhvilluar edhe

teknika të tjera voltametrike. Matjet elektrokimike zhvillohen në tretësira të përshtatshme, të

cilat sigurojnë kushtet për mbartjen e rrymës si dhe për zhvillimin e reaksioneve redoks të

elementeve që përcaktohen. Celula elektrokimike është pajisja ku zhvillohen të gjitha

reaksionet elektrokimike gjatë përcaktimeve voltametrike. Si celulë shërben një enë e mbuluar

me vëllim 10-200ml. Materiali i saj është qelq, kuarc ose teflon, për të ulur në minimum

gabimet nga ndotjet e proceseve të adsorbimit. Një celulë e tillë është paraqitur në mënyrë

skematike në figurën 5.1. Në mbulesën e celulës vendosen tri elektroda: elektroda e punës,

elektroda indikatore dhe elektroda ndihmëse.

Figura 5.1 Celula për matje voltametrike

Zgjedhja e tretësit të përshtatshëm varet nga disa faktorë, që kanë të bëjnë me vetitë e tij.

Tretësi nuk duhet të hyjë në reaksion me komponimin që përcaktohet ose me produktet e

reaksioneve që zhvillohen në celulë si dhe nuk duhet t’u nënshtrohet reaksioneve redoks në

një interval të gjerë potencialesh. Në përgjithësi, përdoret uji si tretës (ujë i dejonizuar) por ka

edhe raste kur përdoren tretës jo ujorë, si: acetonitrile, dimetilformamide, dimetilsulfokside,

metanol etj, të cilët u nënshtrohen paraprakisht proceseve të pastrimit dhe tharjes.

Qëllimet për të cilat përdoret elektroliti mbartës në teknikat me potencial të kontrolluar janë:

-të zvogëlojë rezistencën elektrike të tretësirës

-të mënjanojë efektet e elektromigrimit

-të mbajë të pandryshuar forcën jonike të tretësirës.

Si elektrolit indiferent mund të përdoret tretësira e një kripe inorganike, një acid mineral ose

një tretësirë buferike.


2014

24

Përbërja e elektrolitit indiferent ndikon shumë në selektivitetin e matjeve voltametrike.

Elektroliti indiferent duhet të përgatitet nga reagentë me pastërti të lartë dhe nuk duhet të

oksidohet ose të reduktohet lehtë. Përqendrimi i tij (0.1-1.0M) është shumë më i lartë se ai i të

gjitha lëndëve elektroaktive të pranishme në mostër.

Kontrolli i temperaturës në celulë mund të realizohet duke e vendosur atë brenda një këmishe

të mbushur me ujë (banjë uji) me temperaturë të kontrolluar.

Fillimisht metodat voltametrike bazoheshin në përdorimin e një sistemi me dy elektroda:

elektroda e punës dhe elektroda ndihmëse. Më vonë metodat e avancuara të voltametrisë

bazohen në përdorimin e sistemit tresh të elektrodave, tek të cilat veç elektrodës së punës dhe

elektrodës ndihmëse, është e nevojshme edhe përdorimi i një elektrode të tretë, që është

elektroda referuese. Në të dyja rastet potenciali i elektrodës së punës është i kontrolluar, pra

ai ndryshon në mënyrë të caktuar dhe sistematike kundrejt elektrodës referuese me potencial

konstant dhe matet rryma që lind ndërmjet elektrodës së punës dhe elektrodës ndihmëse.

Elektroda ndihmëse, në përgjithësi, është Pt, ndërsa elektroda referuese është Ag/AgCl. Pra,

ndërsa elektroda ndihmëse dhe ajo referuese janë të njëjta në ҫdo teknikë voltametrike,

elektrodat e punës mund të jenë të ndryshme, në varësi të analitit që do përcaktohet si edhe të

vetë teknikës voltametrike.

Elektrodat e ngurta me bazë karboni kanë gjetur sot një përdorim të gjerë elektroanalitik,

sepse karakterizohen nga një interval i gjerë i potencialit të punës, rrymë e vogël sfondi, janë

kimikisht inerte dhe të përshtatshme për të përmirësuar ndjeshmërinë dhe selektivitetin.

Elektrodat me bazë karboni janë tri llojesh: elektroda karboni, elektroda karboni të qelqëzuar

dhe elektroda pastë karboni. Elektrodat e karbonit të qelqëzuar kanë veti shumë më të mira

mekanike dhe elektrike, interval të gjerë potenciali, kimikisht inerte dhe kanë performancë

relativisht të riprodhueshme. Një pastrim me pluhur alumini me granulometri të ndryshme

(deri në sipërfaqe si pasqyrë) është i mjaftueshëm para analizës.

Pasta e karbonit përgatitet duke homogjenizuar në një raport të përshtatshëm pudër karboni

me granulometri të caktuar me komponime organike. Që të mund të përdoret në përgatitjen e

tyre, lënda organike duhet të plotësojë disa kushte: të ketë volatilitet dhe tretshmëri të vogël si

edhe pastërti veçanërisht të lartë në lidhje me lëndët oksidoreduktuese. Të tilla janë: nujol (vaj

mineral), parafinë, graso silikon, bromonaftalinë etj. Pastërtia e grafitit të përdorur për këtë

qëllim është shumë e rëndësishme, ndërsa paketimi i pastës duhet të sigurojë mënjanimin e

hapësirave në formë vrimash dhe kanalesh kur vendoset në fundin e një suporti inert, në të

cilin sigurohet edhe kontakti elektrik.

Sipërfaqja e elektrodës mund të rinovohet duke hequr një sasi të vogël paste nga sipërfaqja e

elektrodës gjatë pastrimit. EPK krijojnë mundësinë për të punuar me sipërfaqe të modifikuara

dhe vazhdimisht të freskëta.

5.1 Rryma në voltametri

Nëse në elektrodën e punës ndodh oksidimi i një komponimi të pranishëm në tretësirë atëherë

elektronet që lirohen në elektrodë nëpërmjet një qarku të jashtëm kalojnë në elektrodën

ndihmëse ku ndodh reduktimi i komponentëve të tjerë që ndodhen në tretësirën e matjeve. Që

të ndodhë procesi i reduktimit të analitit në elektrodën e punës, është e nevojshme që ajo të

furnizohet me elektrone, duke gjeneruar një rrymë me drejtimin nga elektroda ndihmëse në

katodë. Në çdo rast, rryma që lind në elektrodën e punës nga zhvillimi i reaksioneve

redoks dhe që kalon nëpër elektrodën ndihmëse, quhet rrymë faradike. Për këtë arsye

elektrodat e punës quhen edhe sensorë elektrokimikë. Me marrveshje është vendosur që rryma

që lind nga reduktimi i analitit, quhet rrymë katodike dhe me marrëveshje quhet pozitive.

Rryma anodike lind si rrjedhim i reaksioneve të oksidimit dhe quhet negative. Duke zgjedhur


2014

25

në mënyrë të studjuar vlerën e potencialit të elektrodës së punës favorizohet rryma faradike që

do të thotë analiti merr pjesë në reaksione oksidoreduktimi në sipërfaqe të elektrodës. Rryma

faradike vazhdon për aq kohë sa përqendrimet e secilës formë të analitit në sipërfaqe të

elektrodës janë të ndryshme në krahasim me përqendrimet e tij në tretësirë.

Megjithëse potenciali i zbatuar në elektrodën e punës përcakton rrjedhjen e rrymës faradike,

madhësia e saj varet nga shkalla e zhvillimit të reaksionit redoks në sipërfaqen e elektrodës.

Dy janë faktorët që ndikojnë në shpejtësinë e reaksionit redoks: i) shpejtësia me të cilën

sipërfaqja e elektrodës furnizohet me substancat fillestare dhe shpejtësia me të cilën produktet

e reaksionit largohen prej saj drejt tretësirës; ii) shpejtësia me të cilën elektronet kalojnë nga

elektroda te substancat që marrin pjesë në reaksionin redoks dhe anasjelltas.

Së pari, furnizimi i sipërfaqes së elektrodës me substancat fillestare dhe largimi prej saj i

produkteve të reaksionit realizohet në tri mënyra: me difuzion, nëpërmjet migrimit dhe

nëpërmjet konveksionit.

Difuzioni është lëvizja e grimcave nën ndikimin e gradientit të përqendrimit, nga zonat me

përqendrim të lartë në zonat me përqendrim më të ulët. Ky proces lidhet me potencialin kimik

të analitit në tretësirë. Kur potenciali i zbatuar mbi elektrodën e punës është i përshtatshëm (i

mjaftueshëm) për të reduktuar ose oksiduar analitin, në sipërfaqen e elektrodës lind gradienti i

përqendrimit. Vëllimi i tretësirës në të cilin ekziston gradienti i përqendrimit, quhet shtresa e

difuzionit. Ndryshe shtresën e difuzionit mund ta përkufizojmë si shtresa e tretësirës e

vendosur menjëherë mbi sipërfaqen e elektrodës, ku e vetmja mënyrë e transportit të masës

është difuzioni.

Në mungesë të mënyrave të tjera të transportit të masës, gjerësia e shtresës së difuzionit ( )

rritet me kalimin e kohës, meqenëse përqendrimi i analitit pranë sipërfaqes së elektrodës

zvogëlohet në mënyrë të vazhdueshme si rrjedhim i reaksioneve elektrodike. Për këtë arsye,

ndikimi i difuzionit në shpejtësinë e transportit të masës varet nga koha. Një mënyrë tjetër e

transportit të masës është konveksioni. Konveksion quhet lëvizja e detyruar në mënyrë

mekanike e substancave fillestare ose e produkteve të reaksionit nga sipërfaqja e elektrodës

drejt tretësirës ose anasjelltas. Këto rryma lindin si rrjedhim i përzierjes së zakonshme (me një

përzierës magnetik), ose nga rrotullimi i elektrodës (në rastin e elektrodave rrotulluese), ose

kur elektroda është montuar në një sistem në rredhje. Nëpërmjet konveksionit sipërfaqja e

elektrodës furnizohet vazhdimisht me substancat që hyjnë në reaksion elektrodik.

Gjithashtu, nëpërmjet konveksionit arrihet edhe largimi i produkteve të reaksionit nga

sipërfaqja e elektrodës. Mënyra e tretë e transportit të masës është migrimi. Migrimi

nënkupton lëvizjen e grimcave të ngarkuara nën ndikimin e fushës elektrike që formohet si

rrjedhim i një diference potenciali elektrik ndërmjet elektrodës së punës dhe asaj ndihmëse.

Nëse elektroda e punës është e ngarkuar pozitivisht, grimcat e ngarkuara negativisht do të

lëvizin drejt saj, kurse grimcat e ngarkuara pozitivisht lëvizin në drejtim të kundërt (drejt

elektrodës ndihmëse). Në ndryshim nga difuzioni dhe konveksioni, migrimi është lëvizje që

realizohet vetëm nga grimcat e ngarkuara, pra lëvizje e të gjitha joneve të tretësirës. Fluksi i

masës në drejtim të sipërfaqes së elektrodës së punës dhe në drejtim të kundërt është rrjedhim

i të tri mënyrave të transportit që u përmendën më lart.

Duke pasur parasysh këto tri mënyra transporti të masës, themi se difuzioni është një proces

që mbartet vetëm nga analiti pjesëmarrës në reaksion elektrodik. Nëse Ct dhe C0 janë

përqendrimet e analitit në tretësirë dhe në sipërfaqen e elektrodës, dhe σ është trashësia e

shtresës së difuzionit, rryma në celulën voltametrike jepet me ekuacionin:

0CCnFADi t

(2)


2014

26

ku “n” është numri i elektroneve që marrin pjesë në reaksionin redoks, “F” konstantja e

Faradeit, “A” është sipërfaqja e elektrodës, dhe “D” koeficienti i difuzionit.

Duhet theksuar që ekuacioni i mësipërm është i vlefshëm në kushtet kur mungon konveksioni

dhe migrimi, d.m.th. kur këto dy mënyra të transportit nuk ndikojnë në formimin e shtresës së

difuzionit të vendosur ndërmjet tretësirës dhe sipërfaqes së elektrodës. Por jonet e analitit si

grimca me ngarkesë lëvizin drejt elektrodës edhe nëpërmjet migrimit. Migrimi i joneve të

analitit mund të mënjanohet duke shtuar në celulë një elektrolit indiferent me përqendrim

relativisht të lartë. Ndërsa lëvizja me konveksion e joneve të analitit mund të mënjanohet,

duke mos zbatuar përzierje mekanike.

Së dyti, në rrymën faradike ndikon shpejtësia me të cilën elektroni kalon nga elektroda në

jonet e tretësirës ose anasjelltas. Nëse kinetika e lëvizjes së elektronit është e shpejtë,

reaksioni redoks në sipërfaqen e elektrodës është në ekuilibër dhe përqendrimet e substancave

fillestare dhe të produkteve në elektrodë kënaqin ekuacionin e Nernst-it. Këto sisteme

konsiderohen sisteme elektrokimikisht të kthyeshme. Në raste të tjera, kur kinetika e lëvizjes

së elektronit është relativisht e ngadaltë, përqendrimet në sipërfaqen e elektrodës nuk e

kënaqin ekuacionin e Nerstit. Në këto raste kemi të bëjmë me sisteme elektrokimikisht jo të

kthyeshëm.

Në një celulë elektrokimike, në të cilën elektroliti indiferent është mbartësi kryesor i migrimit,

me ndryshimin e potencialit të elektrodës lind rryma migruese dhe, si rrjedhim ndryshon edhe

struktura e shtresës elektrike dyfishe. Lëvizja e grimcave të ngarkuara në tretësirë është një

rrymë jofaradike, rrymë ngarkese, e cila shume shpejt bie në zero.

Edhe në mungesë të analitit, në celulën elektrokimike ekziston një rrymë e vogël e

pashmangshme, që quhet rrymë mbetëse dhe përbëhet nga dy komponentë: rryma faradike e

oksidimit apo e reduktimit të papastërtive në nivele gjurmë, dhe rryma e ngarkesës. Në

intervalin e potencialit të punës rryma e ngarkesës është komponentja kryesore e rrymës se

sfondit (qe kufizon kufirin e diktimit). Ajo është rryma e nevojshme për të krijuar shtresën

elektrike dyfishe në sipërfaqen ndarëse elektrodë - tretësirë. Kjo do të thotë që rryma e

ngarkesës është e pranishme në të gjitha eksperimentet voltametrike dhe shikohet si treguese e

pastërtisë se kimikateve që përdoren.

5.2 Voltametria ciklike

Voltametria ciklike është një teknikë elektroanalitike shumë e rëndësishme dhe me një

përdorim të gjerë jo vetëm se përdoret për analiza cilësore dhe sasiore, por edhe sepse

nëpërmjet saj mund të merret një informacion më i gjerë për reaksionet elektrodike. Për këtë

arsye ҫdo studim analitik që bazohet në procese elektronike, fillon zakonisht me

eksperimentet e voltametrisë ciklike. Voltametria ciklike qëndron në regjistrimin e rrymës që

lind mbi një elektrodë stacionare në një tretësirë në kushtet e mungesës së përzierjes gjatë

ndryshimit linear të potencialit sipas një cikli fig 5.2. Pra, gjatë eksperimenteve të

voltametrisë ciklike potenciali i elektrodës së punës ndryshon në mënyrë lineare nga një vlerë

fillestare (E1), deri në një vlerë të dytë që quhet potencial përfundimtar (E2) dhe pastaj drejtimi

i ndryshimit të potencialit ndryshon kahun derisa arrihet vlera fillestare e potencialit (E1). Kjo

përfaqëson një cikël të plotë të vlerave të potencialit. Gjatë përdorimit të kësaj teknike mund

të jetë i mjaftueshem një cikël i plotë (E1-E2-E1), një pjesë e ciklit (E1-E2) ose disa cikle të

njëpasnjëshme.

Zgjedhja e intervalit të ndryshimit të potencialit është shumë e rëndësishme, sepse synohet që

në zonën e zgjedhur të vërehen reaksionet e oksidimit ose të reduktimit të një ose më shumë

specieve.


2014

27

Figura 5.2 Mënyra e ndryshimit të potencialit mbi një elektrode stacionare dhe

lakorja e rrymës në varësi të ndryshimit të potencialit

Voltametria ciklike karakterizohet nga disa parametra të rëndësishëm. Në temperaturen 25oC

piku i rrymës për një sistem të kthyeshëm jepet nga ekuacioni i Randles-Sevick:

i n ACD vp ( . * ) / / /2 69 105 3 2 1 2 1 2

(3)

Ku është shpejtësia e ndryshimit të potencialit, A sipërfaqja e elektrodës, D koeficienti i

difuzionit, n numri i elektroneve të reaksionit redoks dhe C përqendrimi. Rryma është në

përpjestim të drejtë me përqendrimin dhe me rrënjën katrore të shpejtësisë së ndryshimit të

potencialit. Për një sistem të thjeshtë të kthyeshëm raporti i maksimumeve të rrymave të

kundërta është i barabartë me 1. Ky raport ndikohet shumë nga reaksionet kimike që

shoqërojnë procesin redoks.

Pozicioni i pikut në boshtin e potencialeve (Ep) lidhet me potencialin standard të procesit

redoks. Për një sistem të kthyeshëm vlera e këtij potenciali ndodhet ndërmjet vlerave të

potencialeve (Epa, Ep

c), ku shfaqen rrymat e reduktimit dhe të oksidimit si mëposhtë:

2

0

c

p

a

p EEE

(4)

Largësia ndërmjet pozicioneve të maksimumeve jepet me :

volt

nEEE c

p

a

pp

059.0 (5)

Kështu duke përcaktuar eksperimentalisht Ep, mund të gjendet numri i elektroneve që marrin

pjesë në një proces redoks. Kur një proces redoks shoqërohet me lëvizjen e një elektroni,

largësia ndërmjet maksimumeve është e barabartë me 59 mV. Potencialet e të dy piqeve janë

të pavarura nga shpejtësia e ndryshimit të potencialit. Potenciali i gjysmëpikut me potencialin

e gjysmëvalës lidhen si më poshtë:

E E

nvoltp

21

2

0 028

. (6)

Shenja “+” përdoret për rastin e pikut të reduktimit dhe “–” për pikun e oksidimit.


2014

28

5.3 Voltametria pulsive

Në këtë grup të teknikave voltametrike hyjnë të gjitha ato teknika tek të cilat ndryshimi i

potencialit bëhet duke zbatuar herë pas here në elektrodën e punës impulse potenciali me

amplitudë të njëjtë ose që ndryshon në mënyrë lineare. Këto teknika synojnë në uljen e kufirit

të diktimit gjatë matjeve voltametrike. Duke realizuar rritjen e raportit të rrymës faradike ndaj

rrymës jofaradike, me këto teknika mund të bëhen përcaktime sasiore deri në përqendrime të

rendit 10-8

M.

Impulsi i potencialit i zbatuar mbi elektrodën e punës ka një kohëzgjatje 50 ms. Në fund të

çdo impulsi rryma e ngarkesës zvogëlohet me shpejtësi (sipas varësisë eksponenciale), deri në

vlera të papërfillshme, ndërsa rryma faradike zvogëlohet me ngadalë. Kjo është arsyeja që

rryma matet në momentet e fundit të zbatimit të impulsit të potencialit, duke realizuar një

diskriminim të madh të rrymës së ngarkesës gjatë matjeve.

5.3.1 Voltametria me vale kuadratike

Voltametria me valë kuadratike bazohet në një regjim ndryshimi të potencialit në formë

impulsesh me amplitudë, e cila rritet në mënyrë lineare. Kjo mënyrë e zbatimit të potencialit

mbi elektrodën e punës jepet grafikisht në figurën 5.3 Në intervalin e kohës ndërmjet dy

impulseve elektroda e punës mbahet në të njëjtën vlerë të potencialit, e cila nuk favorizon

asnjë reaksion kimik. Rryma matet 40 msek pas aplikimit të çdo impulsi. Në këtë moment

ndikimi i rrymës së ngarkesës në rrymën e përgjithshme, është pothuajse i papërfillshëm.

Figura 5.3 Mënyra e ndryshimit të potencialit të elektrodës së punës në voltametrinë me puls

normal

Nga ana tjetër meqenëse kohëzgjatja e impulsit është shumë e shkurtër, shtresa e difuzionit

është shumë e hollë dhe, për pasojë, rryma faradike rritet shumë. Në këtë mënyrë bëhet e

mundur rritja e raportit rrymë faradike-rrymë jofaradike, që çon në rritjen e ndjeshmërisë së

kësaj teknike 5-10 herë në krahasim me atë të polarografisë klasike.

Avantazhet e kësaj teknike rriten edhe më shumë nëse përdoren elektrodat e ngurta. Shumë e

rëndësishme është vlera e zgjedhur e potencialit fillestar. Duke mbajtur një potencial fillestar

në vlera të ulëta, mund të mënjanohen problemet që lidhen me dukuritë sipërfaqësore

(adsorbim të produkteve të reaksioneve), të cilat çojnë shpesh në tjetërsimin e elektrodës së

punës.


2014

29

KAPITULLI VI

6. PARAMETRAT E VLERËSIMIT TË PERFORMANCËS

Vlerësimi i rezultateve analitike zakonisht bazohet në vlerësimin e saktësisë dhe përpikërisë

së metodës analitike.

Saktësia është një parametër i cili shpreh shkallën e afërisë ndërmjet rezultatit analitik (si

mesatare e disa përcaktimeve paralele), nga vlera e vërtetë e përqendrimit të analitit e

shprehur në përqindje.

Përpikëria (preçision) karakterizon shkallën e afërsisë ndërmjet rezultateve të provave të

përsëritura të pavarura që merren nga metoda e analizës në kushte të caktuara (ISO 5725).

Përpikëria e metodës varet drejtpërdrejt nga gabimet e rastit: sa më të vogla të jenë gabimet e

rastit aq më e mirë është përpikëria dhe e anasjella.Vlerësimi i përpikërisë së metodës mund

të bëhet nëpërmjet njehsimit të tre parametrave: shmangies standarde, variancës dhe

koeficientit të variancës.

Në vlerësimin e metodave elektrokimike të cilat bazohen në përdorimin e sensorëve

elektrokimikë ndikim të rëndësishëm kanë edhe parametrat të cilët lidhen me performancën e

vetë sensorit:

Ndjeshmëria, e cila zakonisht përfaqëson ndryshim të sinjalit analitik në lidhje me

ndryshimin e përqendrimit të analitit, pra pjerrësinë e lakores së kalibrimit. Në rastin e

sensorëvë voltametrikë ndjeshmëria llogaritet për zonën lineare të sjelljes së sensorit. Në se në

këtë zonë varësia është e formës: cbaS atëherë ndjeshmëria e metodës do të jepet nga vlera

e “b” në ekuacionin e lakores së kalibrimit

Kufiri i diktimit (KD) tregon nivelin më të ulët të përqendrimit i cili mund të diktohet nga

sensori voltametrik ndonëse mund të mos matet. Ai përfaqëson një nivel të tillë të

përqendrimit sinjali analitik i të cilit është statistikisht i ndryshëm nga sinjali i provës së

bardhë (PB) (për një nivel besueshmërie të caktuar). Procedurat për të vlerësuar kufirin e

diktimit varen nga lloji dhe natyra e sensorit voltametrik që studjohet. Në rastet kur lakorja e

kalibrimit kalon nga origjina kufiri i diktimit llogaritet si i barabartë me përqendrimin e

analitit që jep një sinjal analitik me një faktor besueshmërie k herë (k = 2 ose 3) më të madh

se sa shmangia standarde e provës së bardhë sPB, pra:

b

skKD PB

ose b

skKD b

(7)

Ku Sb është përkatësisht shmangia standarde e përqendrimit më të vogël në lakoren e

kalibrimit dhe b ndjeshmëria në zonën lineare të lakores.

Kufiri i përcaktimit (KP), përfaqëson përqendrimin më të vogël që mund të përcaktohet me

një nivel pasigurie të caktuar. KP mund të llogaritet nga lakorja e kalibrimit ku si sinjal analitik


2014

30

për llogaritjen e tij merret sinjali i provës së bardhë duke i shtuar edhe 10 herë shmangien

standarte të provës së bardhë sipas formulës:

b

asSKP PBPB

)10(

(8)

Zona e punës përfaqëson intervalin e përqendrimeve ndërmjet kufirit të diktimit dhe

përqëndrimit më të lartë brenda të cilit matjet analitike mund të kryhen me përpikmëri dhe

saktësi të pranueshme.

Zona e linare është intervali i përqendrimit të analitit në të cilën vlera e ndjeshmërisë është

kostante. Sinjali analitik në këtë zonë është në përpjestim të drejtë me përqendrimin e analitit në

mostër. Zona linare gjendet drejtpërdrejt nga ndërtimi i lakores së kalibrimit. Në shumicën e

rasteve zona e punës e një sensori korrespodon me zonën lineare.

Lineariteti është shmangia relative e lakores së kalibrimit së ndërtuar eksperimentalisht nga

varësia lineare. Zakonisht lineariteti i korespondon një zonë të caktuar përqendrimi.

Qëndrueshmëria përfaqëson kohën gjatë së cilës sensori paraqitet me një performancë

analitike të caktuar. Vlerësimi i qëndrueshmërisë bazohet në matjen e sinjalit të provës së

bardhë ose të një përqendrimi relativisht të ulët.

Jetëgjatësia e sensorit nënkupton periudhën gjatë së cilës ai funksionon sipas një

performance të caktuar.


2014

31

KAPITULLI VII

7. PJESA EKSPERIMENTALE

7.1 Materiale dhe Reagentë

Hidrogjen fosfat kaliumi anhidër ( K2HPO4, Merck)

Dihidrogjen fosfat kaliumi ( KH2PO4,≥ 99% Merck)

Klorur kaliumi (KCl, ≥ 99.5%, Normapur)

Acid fosforik (H3PO4, Merck)

Borohidrur natriumi (Na(BH4), 96% Merck)

Tretësirë ari HAuCl4 ( 0.96%)

Fenol (C6H6O, 99.9% sigma Aldrik)

Katekol (C6H6O2, 99 % Alfa Aesar)

Hidrokinon (C6H6O2 ,≥ 99% Merck)

4-klorfenol (C6H5ClO, ≥ 98 % Merck)

m-krezol (C7H8O, ≥ 99% Merck)

p-krezol (C7H8O, ≥ 98% Merck)

3-nitrofenol (O2NC6H4OH, ≥ 99% Merck)

4-nitrofenol (O2NC6H4OH,≥ 99% Merck)

3-aminofenol (C6H7NO, ≥ 99 % Merck)

4- aminofenol ( C8H7NO, ≥ 99% Merck)

Pudër karboni me granulometri 0.09-0.071 mm

Parafinë e lëngshme ( Olio di Vaselina, Zeta farmaceutici)

Ind bimor (kërpudhë, banane, mollë, dardhë, patate)

7.2 Tretësirat

Tretësirë bufer fosfat 0.1M pH=7: peshohet përkatësisht (5.795 g K2HPO4 +2.27 g

KH2PO4 +2.932 g KCl) u kaluan në mënyrë sasiore në balon të taruar 500 ml me ujë

të dejonizuar H2O).

Tretësirë standard bazë Katekol [550 ppm]: peshohet saktësish 0.0275 g kalohet në

mënyre sasiore me ujë të dejonizuar në enë të taruar 50 ml.

Tretësirë standard bazë 4-klorfenol [643 ppm]: 0.0321 g u kalua në mënyrë sasiore me

ujë të dejonizuar në balon të taruar 50 ml.

Tretësirë standard bazë p-krezol [540 ppm]: sasia 0.0270 g kalohet me ujë të

dejonizuar në balon të taruar 50 ml.

Tretësirë standard bazë m-krezol [540 ppm]: kalohet me ujë të dejonizuar 0.0270 g m-

krezol në enë të taruar 50ml.

Tretësirë standard 4-aminofenol [545 ppm]: tretet 0.0273 g 4-aminofenol me ujë të

dejonizuar në enë të taruar 50ml.

Tretësirë standard bazë 4-nitrofenol [642 ppm]: 0.0348 g 4-nitrofenol kalohet në enë

të taruar 50 ml me ujë të dejonizuar.

Tretësirë standarde bazë Hidrokinon [550 ppm]: 0.0275 g hidrokinon tretet me ujë të

dejonizuar kalohet në mënyrë sasiore në enë të taruar 50 ml.

Tretësirë standade bazë 3-nitrofenol [1000 ppm]: tretet 1.0000 g 3-nitrofenol në ujë të

dejonizuar në balon të taruar 1 L.


2014

32

Tretësirë standard bazë Fenol [1000 ppm]: tretet 1.0000 g fenol në ujë të dejonizuar

në balon të taruar 1 L

Tretësirë NaBH4 0.1 M; tretet 0.189 g NaBH4 në 50 ml ujë të distiluar.

Tretësirë HAuCl4 [0.96%]

Tretësirë koloidale e nanogrimcave të arit u përgatit duke shtuar në një gotë të vogël

kimike sasitë përkatëse të tretësirave:[10 ml H2O + 250 µL HAuCl4 0.96% + 520 µL

NaBH4 0.1M freskët]

H3PO4 (1:9): Për përgatitjen e acidit shtohen me kujdes10 ml H3PO4 me 90 ml ujë të

dejonizuar.

Tretësirat standarde bazë ruhen në frigorifer dhe janë të qëndrueshme për 6 muaj.

7.3 APARATURA DHE DHE PAJISJE

Analizieri Elektrokimik Model MEC-12B

Figura 7.1 Analizieri elektrokimik MEC-12B përdorur për matjet elektrokimike

Matjet voltametrike janë realizuar me ndihmën e aparatit elektrokimik (MEC-12B) të treguar

në figurën 7.1 i lidhur me një kompjuter në të cilën është instaluar programi përkatës për

regjistrimin e sinjalit elektrik të fituar në celulën e matjeve. Për përpunimin e të dhënave

eksperimentale është përdorur programi Origin 6.

Celula elektrokimike

Celula elektrokimike është pajisja ku zhvillohen të gjitha reaksionet

elektrokimike gjatë përcaktimeve voltametrike. Si celulë është përdorur

një enë me vëllim 25 ml prej qelqi (fig 7.2), në të cilën janë vendosur tre


2014

33

elektrodat: elektroda e punës (elektroda pastë karboni e pa modifikuar

ose e modifikuar me ind bimor), elektroda referuese Ag/AgCl/Cl-

me

elektrolit të brenshëm tretësirë KCl 0.3M dhe elektroda ndihmëse, Pt.

Figura 7.2 Celula elektrokimike me sistemin tresh të elektrodave

7.4 Procedura e Përgatitjes të Elektrodave Pastë Karboni

Në këtë punim është studiuar sjellja elektrokimike e elektrodave pastë karboni të modifikuar

me inde bimore si mollë, banane, kërpudhë, patate, dardhë si burim i enzimës

polifenoloksidazë. Për këtë qëllim është përgatitur elektroda pastë karboni e pamodifikuar si

dhe elektroda të modifikuara me inde bimore.

7.4.1 Përgatitja e Elektrodës Pastë Karboni (EPK)

Për përgatitjen e pastës së karbonit janë përdorur portaminat (Rotring: hi-Polymer 0.7 HB).

Materiali i portaminave është bluar mekanikisht në një havan agati dhe është ndarë në

fraksione me ndihmën e një serie sitash me përmasa (0.5-0.2 mm, 0.2-0.16 mm, 0.16-0.09

mm, 0.09-0.072 mm, 0.072-0.056 mm). Secili prej fraksioneve është përdorur për të

përgatitur materialin elektrodik dhe pas vlerësimit të performancës së sensorit është vazhduar

puna me fraksionin 0.09- 0071mm. Pudra e karbonit dhe parafina në raporte të caktuara

përzihen së bashku në një havan agati për 20 minuta deri sa të krijohet një masë homogjene.

Pasta e përgatitur kalohet ne flakon qelqi dhe ruhet në frigorifer për 24 orë në temperaturën 4

ºC. Merret një pjesë e pastës (rreth 1 g) paketohet në një pajisje shtytëse me piston me

diametër të brendshëm 8 mm dhe diametër të jashtëm 9.5 mm, e cila përmban një tel bakri

për të realizuar kontaktin elektrik (figura 7.3). Sipërfaqja e kontaktit të tretësirës me

elektrodën është 50 mm2. Spërfaqja e elektrodës rinovohet duke zhvendosur një shtresë të

pastës me anë të pistonit dhe lëmohet në një xham sahati përpara çdo matje.


2014

34

Figura 7.3 Elektroda e punës me pastë karboni

7.4.2 Elektroda Pastë Karboni (EPK) modifikuar me Ind bimor

Procedura është e njëjtë si në rastin e pastave të karbonit, por në këtë rast pasi

homogjenizohet pudra e karbonit me parafinën shtohet pulpa e indit bimor (banane, mollë,

dardhë, patate, kërpudhe), përzihet sërish për 20 minuta deri në përftimin e një paste

homogjene. Pastat e karbonit të modifikuar kalohen në flakona qelqi ku ruhen në frigorifer

për 24 orë në 4 °C. Matjet kryen mbas 24 orëve pasi është përgatitur pasta e modifikuar në

mënyrë që modifikuesi të imobilizohet brenda përbërjes kompozite.

7.4.3 Elektroda Pastë Karboni (EPK) modifikuar me Ind bimor dhe nanogrimca Au

1. Përgatitja e nanogrimcave të Au

Nanogrimca të arit janë përgatitur bazuar në reaksionin e reduktimit të Au+3

me

tretësirë të NaBH4 0.1 M. Në një gotë të vogël kimike në kushtet e përzierjes

shtojmë 10 ml ujë të distiluar, 250 µL tretësirë ari 0.96 % dhe borohidrur natriumi

0.1 M. Në këtë mënyrë është përgatitur tretësira e nanogrimcave të arit për të kryer

modifikimin e pastës së karbonit. Ngjyra e tretësirës ndryshon nga e verdhë në të

kuqe/vishnje siç tregohet në figurën 7.4. Reaksioni zhvillohet në temperaturën e

dhomës, ndryshimi i ngjyrës është shumë i shpejtë prandaj ky reaksion nuk ka

nevojë për temperaturë të lartë.


2014

35

a) b) c)

f) e) d)

Figura 7.4 Ndryshimi i ngjyrës gjatë reduktimit të HAuCl4 nga NaBH4 në temperaturën e

dhomës, gjatë sintezës së nanogrimcave. a) Tretësira e arit e pastër me ngjyrë të verdhë b)

shtimi i reduktuesit NaBH4 c) ndryshimi i ngjyrës nga e verdhë në të kuqe/vishnje, e cila

tregon formimin e nanogrimcave d),e) formimi i nanogrimcave dhe intensifikimi i ngjyrës në

të kuqe të thellë f) agregimi i nanogrimcave.

Shpejtësia e reaksionit varet nga përqendrimi i agjentit reduktues NaBH4. Ajo mund të

ndryshojë nga disa minuta deri në disa ditë nga shtesa e reagentit reduktues me përqendrim të

caktuar. Por interesi ynë është të përftohen nanogrimca sa më thjesht, për një kohë të shkurtër

dhe të jenë të qëndrueshme për një kohë të gjatë. Kështu sinteza duke përdorur NaBH4 si

reduktues është konstatuar të jetë e thjeshtë dhe e shpejtë por vështirësia qëndron në faktin se

reaksioni nuk mund të ndërpritet në fazën e formimit të nanogrimcave. Pasi arrihet ngjyra e

cila tregon formimin e nanogrimcave (kuqe/vishnje d)-e) tretësira bëhet më e errët, grimcat

vazhdojnë të rriten vazhdimisht dhe në fund bien qetësisht në fundin e enës (fig. 7.4.f).

2. Sistemit koloidal i nanogrimcave të Au, përgatitja e elektrodës EPKKa-nAu

Karakterizimi jep informacion në lidhje me spektrin e absorbimit, formën dhe përmasat e

nanogrimcave, në këtë studim karakterizimi i nanogrimcave të Au është kryer vetëm me

spektrofotometër UV-VIS i tipit SHIMAZDU 2401. Në figurën 7.5 është paraqitur spektri i

absorbimit të sistemit të nanogrimcave të arit të sintetizuara duke përdorur si reduktues

NaBH4. Vihet re që piku i absorbimit shfaqet në gjatësinë e valës 530 nm e cila është

karakteristike për elementin Au0.


2014

36

Figura 7.5 Spektrat UV-VIS të sistemit koloidal të nanogrimcave të Au përftuar për

përqendrime të ndryshme të reduktuesit NaBH4 0.1 M, 1.9 x 10-4

M, , 3.8 x 10-4

M,

5.8 x 10-4

M, 9.7 x 10-4

M, 1.6 x 10-3

M, 2.1 x 10-3

M, 4.8 x 10-3

M, 5.7 x 10-3

M.

Me rritjen e përqendrimit të borohidrurit të natriumit në enën e reaksionit vihet re që rritet

lartësia e pikut të absorbimit. Kur përqendrimi i reduktuesit bëhet 5.7 x 10-2

M, piku i

adsorbimit shoqërohet me uljen e vlerave të absorancës si pasojë e agregimit të sistemit

koloidal. Kështu sasia optimale e borohidrurit 0.1M për përgatitjen e nanogrimcave të Au

nisur nga tretësira e arit me përqendrimin 0.96% , ka rezultuar 520 µL (C= 4.8 x 10-3

M).

Për përgatitjen e elektrodës EPK të modifikuar me ind bimor dhe nanogrimca ari është

proceduar në këtë mënyrë: në 1.000 g pudër karboni shtohet 2 ml nga tretësira e freskët e

porsapregatitur e nanogrimcave të arit (faza e është faza ku merret sasia e nanogrimcave të

arit për modifikimin e sensorit). Tretësira e nanogrimcave të arit është përgatitur në një gotë

të vogël kimike, në të cilën është shtuar 10 ml ujë i dejonizuar, 250 µL tretësirë ari 0.96 %

dhe 520 µL borohidrur natriumi (NaBH4 0.1M). Përzihet për disa minuta derisa shtresa

hidrofobo dhe hidrofile të përzihen së bashku. Më pas vendoset në eksikator, në mënyrë që i

gjithë uji që ndodhet në të, të avullojë. Shtohet indi bimor (0.1 g) homogjenizohet për 20

minuta, në fund shtohet 280 µL parafinë si lidhës, e përziejmë sërisht deri sa të fomohet një

pastë homogjene. Pasta e karbonit e përgatitur ruhet në frigorifer 24 orë përpara se të përdoret

për matje.

530 nm


2014

37

7.5 Përgatitja e Mostrave

Janë analizuar 3 matrica të ndryshme mostrash:

1. Çaj jeshil: (A) dhe (B)

2. Kafe turke ―Ama‖

3. Ujëra nëntokësorë marrë në mënyrë rastësore në zonën naftëmbajtëse Patos-Marinëz.

Mostrat e kafesë dhe të çajit të marra në mënyrë të rastësishme në treg brenda afatit të

rekomanduar të përdorimit janë përgatitur me dy mënyra për tu analizuar:

(I). Me infusion në tretësirë ujore në 100° C

(II). Me ekstraktim në bufer fosfat pH 7, 0.1M

(I)- Sipas mënyrës së parë është peshuar me saktësi 1.000 g çaj jeshil ose kafe. Në ujin e

distiluar në temp e vlimit 100 °C është hedhur çaji/kafeja dhe është lënë në qetësi për rreth 30

minuta. Pas filtrimit filtrati është çuar në vëllim 50 ml me ujë të distiluar në një balon të

taruar. Nga kjo tretësirë është marrë për analizë 100 µl në celulën që përmban 15 ml bufer

fosfat 0.1 M.

(II)- Është peshuar me saktësi 1.000 g çaj jeshil ose kafe. Është kaluar në një gotë kimike ku

përmbahet bufer fosfat 0.1 M pH 7 dhe janë vendosur në 35 ºC për rreth 30 min. Më pas janë

përzier me anë të përzierësit magnetik për 2 minuta. Pas dekantimit dhe filtrimit filtrati është

kaluar në një balon të taruar 50 ml dhe është çuar në shenjë me ujë të distiluar. Kjo tretësirë

është përdorur për matje.

(III)- Fillimisht është bërë pastrimi i mostrave ujore duke ju nënshtruar një procesi distilimi

me qëllim minimizimin e interferencave gjatë përcaktimit elektrokimik të fenoleve. Eshtë

ndërtuar aparati i distilimit sipas udhëzimeve në manualet e përdorimit të aparaturave. Merret

500 ml mostër uji në cilindër të graduar dhe kalohet në balonën e distilimit ku shtohet H3PO4

10% me pika për të rregulluar pH= 4 (për eleminimin e komponimeve sulfurike të cilat

çlirohen në trajtë të H2S dhe SO2). Pasi është mbledhur 500 ml distilat e matur me cilindër,

mostrat janë gati për tu analizar duke përdorur biosensorin EPKB optimizuar në kushtet e

laboratorit. Fenolet e studiuara janë shumë volative dhe mostrat janë analizuar brenda një

kohe të shkurtër dhe për sa kohë janë përdorur janë ruajtur në kushte frigoriferike. Për analizë

është pipetuar 5 ml mostër në celulën elektrokimike që përmban 15 ml bufer fosfat 0.1M

(pH= 7).

7.6 Matjet eksperimentale dhe teknikat e përdorura

Teknikat voltametrike: Stare Case Voltammetry (SCV) dhe Square Wave Voltammetry

(SWV) janë zhvilluar bazuar në celulën elektrokimike 15 ml bazuar në sistemin me tre

elektroda ku si elektrodë pune është përdorur biosensori pastë karboni i përgatitur në

laborator i pamodifikuar ose i modifikuar. Voltamogramat janë regjistruar në potencialin nga

-0.4 V në 1.0 V në tretësirë bufer fosfat 0.1 M (pH=7) me shpejtësi skanimi 50 mV/s.

Voltamogramat janë regjistruar në tretësirë buferike si dhe pas çdo shtese të analitit

(komponime të ndryshme fenolike) në celulë.


2014

38

KAPITULLI VIII

8. REZULTATE DHE DISKUTIME

8.1 ELEKTRODA PASTË KARBONI MODIFIKUAR ME IND BANANE (EPKB)

8.1.1 Ndikimi i enzimës PPO (nga indi i bananes) në përgjigjen e biosensorit (EPKB)

Për të vërejtur efektin e llojit të indit modifikues në përgjigjen e elektrodës, janë studiuar

voltamogramat të regjistruara me teknikën SCV për elektrodën e pamodifikuar EPK dhe të

modifikuar (EPKB) në të njëjtat kushte eksperimentale. Në figurat e mëposhtme tregohen

voltamogramat e derivatit të parë marrë nga elektrodat pastë karboni të pa modifikuara dhe të

modifikuara me ind banane.

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

-200

-150

-100

-50

0

i= -170 mA

1

0

Elektroda EPKB

2

d(i

)/d

(v)

E (V)

Figura 8.1 Voltamogramat të derivatit të parë përftuar me elektrodën pastë karboni (EPK)

dhe elektrodën pastë karboni modifikuar me ind banane (EPKB) në përqendrime të ndryshme

të fenolit 1) 3.3ppm 2) 6.6 ppm, 0) në bufer fosfat 0.1 M pH 7, ndryshim të potencialit 50

mV/s.

Nga grafikët e paraqitur në figurën 8.1 tregohet qartë që sinjali i fituar (intesiteti i rrymës),

me elektrodën e modifikuar, për të njëjtin përqendrim të analitit rritet, gjithashtu paraqitet dhe

një zhvendosje e potencialit në vlera më të ulëta, përkatësisht nga 0.73 V në 0.66 V. Ky efekt

tregohet edhe nga parametrat analitikë llogaritur nga ekuacioni i lakores së kalibrimit.

Vërehet një rritje e ndjeshmërisë së elektrodës nga b=0.59 µA/ppm në b=0.99 µA/ppm dhe

me koeficient korrelacioni R2=0.9951 (n=3).

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

-200

-150

-100

-50

0

i=-110 mA

Elektroda EPK

2

1

0

d(i

)/d

(v)

E(V)

110 µA

170 µA


2014

39


Është studiuar raporti ndërmjet komponentëve përbërës të materialit elektrodik: pudër

karboni-ind banane-parafin. Për këtë janë përgatitur 5 elektroda me raporte të ndryshme të

komponentëve siç tregohet në tabelën 8.1 sipas procedurës së përgjithshme të ndërtimit të

biosensorit të shpjeguar më parë. Elektrodat u testuan duke përdorur fenolin si analit, në

tretësirë buferike pH=7 (Yoruk and Marshall, 2003) si dhe me parametrat optimalë të

teknikës SCV (Parroj and Vasjari, 2011), nga rezultatet eksperimentale dhe lakoret e

kalibrimit rezultuan parametrat analitikë të paraqitur në tabelën 8.1.

A) B)

Figura 8.2 A) Voltamgramat ciklike të skanuara (SCV) me EPK të modifikuar me raporte të

ndryshme (1; 2; 3; 4 sipas tab.8.1), me përqendrim të fenolit 3.3 ppm B) lakoret e kalibrimit

përkatëse për secilën elektrodë, në bufer fofat pH 7; shpjetësi skanimi 50mV/sek;

Tabela 8.1 Parametrat analitikë të biosensorëve të studiuar

Vihet re dukshëm që nuk ka një korrelim ndërmjet sinjalit dhe rritjes së sasisë së komponentit

modifikues në materialin elektrodik. Kjo mund ti atribuohet (Cummings et al 1998) trashësisë

Elektroda Pudër

Karboni

(g)

Parafinë

(μl)

Ind

Banane

(g)

R2 a b

(µA/ppm)

1 1.00 320 0.00 0.9990 0.0500 0.59

2 1.10 280 0.10 0.9951 0.0761 0.99

3 1.02 270 0.15 0.7822 0.2911 0.14

4 1.10 250 0.20 0.9868 0.3333 1.51

5 1.00 250 0.30 - - -


2014

40

së filmit enzimatik, i cili do të çoj në rritjen rezistencës së transferimit të elektronit në

sipërfaqe dhe të vështirësohet shumë trasferimi i tij. Në elektrodën E4 ku sasia e modifikuesit

është e lartë, shfaqet dhe një ndjeshmëri e lartë e cila shoqërohet edhe me një rrymë sfondi të

lartë duke nisur që nga vlerat e ulëta të potencialit. Rrjedhimisht për këtë arsye elektroda

modifikuar me 1.000 g pudër karboni-280 μl parafinë-0.10 g ind banane rezultoi me

performancë më të mirë analitike për eksperimentet e mëtejshme.

8.1.3 Efekti i granulometrisë së pudrës së karbonit në përgjigjen e biosensorit EPKB

Në performancën e elektrodave pastë karboni ndikojnë jo vetëm përbërësit e materialit

elektrodik dhe raporti midis tyre (Broli and Vasjari 2013), por edhe përmasat e grimcave të

pudrës së karbonit të përdorur. Kjo për faktin se përcjellshmëria e karbonit është e orientuar

në një drejtim që kushtëzohet nga struktura e tij. Pra grimcat më të mëdha do të siguronin

përcjellshmëri më të mirë dhe përbërje jo homogjene të pastës së karbonit, ndërsa grimcat me

granulometri më të imët do të përgatisnin një pastë më homogjene por me përcjellshmëri më

të vogël. Për këtë arsye në këtë punim është studiuar ndikimi i madhësisë së grimcave të

grafitit në pastën e karbonit.

Duke mbajtur të pandryshuar raportin midis komponentëve në pastën e karbonit (1.00 g pudër

karboni /280µl parafinë/ 100 mg ind banane) janë përgatitur pasta karboni të modifikuara

duke përdorur pudër karboni monodisperse: 0.5-0.2, 0.2-0.16, 0.16-0.09, 0.09-0.071, 0.071-

0.056 mm. Përgjigja e këtyre biosensorëve është studiuar në bufer fosfat 0.1M (pH=7), me

përqendrim të fenolit 3.3 ppm, në fig 8.3.a janë dhënë voltamogramat e derivatit të parë

ΔI/ΔE=f(E) të fituara me elektrodat pastë karboni të studiuara. Vihet re që granulometria

0.09-0.071 mm jep rrymë oksidimi më të lartë (fig 8.3.b) .

0.6 0.7 0.8

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

5

4

3

2

1

a)

d(i

)/d

(v)

E (V)

1 2 3 4 5

40

50

60

70

80

b)

d(i

)/d

(v)

Fraksionet

Figura 8.3.a) Voltamograma të derivatit të parë të elekektrodave EPKB përgatitur me

përmasa të ndryshme të pudrës së karbonit, sinjali i fituar në 3.3 ppm fenol në varësi nga

granulometria:1) 0.5-0.2 mm; 2)0.2-0.16 mm; 3)0.16-0.09 mm; 4) 0.09-0.071 mm; 5) 0.071-

0.056 mm, në përqendrim 3.3 ppm fenol, bufer fosfat 0.1M (pH 7), shpejtësi skanimi

50mV/s;b) Tregohet sinjali derivativ i përftuar për çdo fraksion (1,2,3,4,5).


2014

41

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16

0

5

10

15

20

25

30

0.09-0.071 mm

i (m

ikro

A)

C (ppm)

Y=0.64106+1.65256x

R2=0.9981

Figura 8.4 Lakore e kalibrimit të elektrodës me pudër karboni monodisperse 0.09-0.071 mm,

E= 0.78V.

Vihet re nga voltamogramat të paraqitura më sipër se në fraksionet e mëdha të grimcave të

pudrës së karbonit 0.5-0.2 mm dhe 0.2-0.16 mm, sinjali i elektrodës EPKB është më i ulët

dhe me zvogëlimin e përmasave të grimcave ai rritet. Nga krahasimi i lakoreve të kalibrimit

të ndërtuara për çdo rast, rezulton që (tab 8.2) përgjigje më e mirë për sa i përket

ndjeshmërisë (vlera e b=1.65 µA/ppm nga lakorja e kalibrimit), zonës lineare (1.4 ppm–15.7

ppm) dhe koeficientit të korrelacionit (R2= 0.9981) merret kur përdorim fraksionin e

grimcave të pudrës së karbonit 0.09-0.071 mm. Ky fraksion është përzgjedhur për vlerësimin

e sjelljes elektrokimike të biosensorit EPKB kundrejt komponimeve të ndryshme fenolike.

Tabela 8.2 Parametrat analitikë për 5 fraksionet granulometrike të ndryshme të studiuar me

elektrodën EPKB duke përdorur si analit fenolin.

Granulometria

(mm)

Ndjeshmëria

b

(µA/ppm)

Zona

Linare

(ppm)

R2

0.5-0.2 1.01 3.3-9.4 0.9484

0.2-0.16 0.87 1.4-9.4 0.9821

0.16-0.09 1.04 1.4-9.4 0.9692

0.09-0.071 1.65 1.4-15.7 0.9981

0.071-0.056 1.51 1.4-9.4 0.9864


2014

42

8.1.4 Përgjigja e elektrodës EPKB kundrejt komponimeve të ndryshme fenolike

Është studiuar përgjigja e biosensorit EPKB në tretësira standarde fenol, 4-klorfenol,

hidrokinon, katekol, p-krezol, m-krezol, 4- aminofenol, 4-nitrofenol dhe 3- nitrofenol. Me

pastën e karbonit të modifikuar është punuar me përbërje optimale: 1.000 g pudër karboni

fraksion 0.09-0.071 mm: 280 µl parafinë: 100 mg ind banane. Në figurën 8.5 tregohen

voltamogramat e derivatit të parë në tretësira të a) 3-nitrofenol, b) 4-klorfenol, c)

hidrokinonit, d) katekol, e) m-krezol, f) p-krezol.

0.6 0.8

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

a)

3-nitrofenol

2

4

5

3

1

0

d(i)/

d(v

)

E (v)

0.4 0.6 0.8

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

b)

5

4

3

2

1

04-klorfenol

d(i)/

d(v

)

E (V)

0.0 0.2 0.4

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

c)

4

3

2

0Hidrokinon

d(i)/

d(v

)

E (V)

0.0 0.2 0.4 0.6

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40d)

5

4

3

2

1

0Katekol

d(i)/

d(v

)

E (V)


2014

43

0.4 0.5 0.6 0.7

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20 f)

3

2

1

0

p-kresol

d(i)/

d(v

)

E (V)

Figura 8.5 Voltamogramat e derivatit të parë, përftuar me biosensorin EPKB në tretësirë : a)

3-nitrofenol, b) 4-klorfenol, c) hidrokinon, d) katekol, e) m-krezol, f) p-krezol; në

përqendrime të ndryshme 0) bufer, 1) 1.4 ppm, 2) 3.3 ppm, 3) 6.6 ppm, 4) 9.4 ppm, 5)15.7

ppm, në bufer fosfat 0.1M (pH 7) dhe shpejtësi skanimi 50 mV/s.

Siç vihet re edhe në voltamogramat e mësipërme oksidimi elektrokimik i komponimeve

fenolike në sipërfaqen e elektrodës ndodh në potenciale të ndryshme dhe me rritjen e

përqendrimit të analitit rritet vlera e sinjalit. Në të njëjtat kushte janë eksperimentuar edhe

komponimet 4-aminofenol, 4-nitrofenol por në këto raste analiti nuk ka vepruar

elektrokimikisht në sipërfaqen e sensorit të modifikuar. Pra veprimi katalitik i enzimës PPO

në sipërfaqen e elektrodës së modifikuar është i dukshëm për 3-nitrofenol, 4-klorfenol,

hidrokinon, katekol, m-krezol dhe p-krezol. Kjo është vërejtur edhe në punime të tjera ku

është pohuar se komponimet fenolike që përmbajnë grupe me efekt induktiv negativ

(elektrono-marrës) në pozicionin para nuk japin përgjigje ndaj këtij tipi biosensori pasi e kanë

të vështirë për tu oksiduar (Buckee, 1992). Përjashtim bën në këtë rast 4-klorfenoli pasi ky

komponim fenolik ka një strukturë kimike të favorizueshme për të mos bllokuar qendrat

aktive të sipërfaqes së elektrodës. Biodegradimi i 4-klorfenolit në sipërfaqen e elektrodës i

dedikohet një mekanizmi të thjeshtë që përfshin lirimin anodik të klorit e për pasojë formimin

e një komponimi të ndërmjetëm aromatik të dekloruar. Zbërthimi i mëtejshëm i unazës

aromatike bën të mundur formimin e acideve karboksilike me mungesë të klorit në ciklin

aromatik. Atomet e klorit në këtë rast të liruara nga hidrodehalogjenizimi i klorofenoleve

konvertohen në molekula tepër të oksidueshme në anodë (Hanifahe al, 2008). Ky mekanizëm

është shfryezuar për aplikimin e enzimës PPO në degradimin e klorfenoleve, të cilët janë

komponime shume toksike dhe me presistencë të lartë.

Në tabelën 8.3 janë dhënë parametrat e performancës analitike, të biosensorit EPKB për

komponimet: katekol, fenol, hidrokinon, 4-klorfenol, p-krezol, m-krezol, 3-nitrofenol.

0.4 0.6 0.8

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

e)

5

4

3

2

1

0

m-kresol

d(i

)/d

(v)

E (V)


2014

44

Tabela 8.3 Parametrat analitikë të biosensorit EPKB në komponime të ndryshme fenolike,

potenciali aplikohet nga -0.4V në 1V, në tretësirë bufer fosfat (pH 7), shpejtësi skanimi

50mV/s.

Analiti

Ndjeshmëria

(µA/ppm)

b

KD

(mg/L)

Zona

Lineare

(ppm)

Katekol

2.32

0.10

1.4-15.7

Fenol

1.65

0.18

1.4-15.7

Hidrokinon

1.52

0.6

1.4-15.7

4-klorfenol

1.23

0.80

1.4-9.4

p-krezol

1.07

0.28

1.4-6.6

m-krezol

1.05

0.14

1.4-6.6


2014

45

3- nitrofenol

1.34

0.33

1.4-9.4

4-aminofenol

nuk u mor sinjal

4-nitrofenol

nuk u mor sinjal

Kufiri i diktimit (KD) për biosensorin EPKB është llogaritur sipas 3Sb/b, ku b është pjerrësia

e lakores së kalibrimit përkatëse në zonën lineare, dhe Sb është vlerësuar si shmangia

standarde e sinjalit në tretësira të ndryshme fenolike, në përqendrime koresponduese me

përqendrimin më të ulët në lakoren e kalibrimit. Siç vihet re nga vlerat treguar në tab.8.3

kufiri i diktimit varion nga 0.8 mg/L (S/n=3) për 4-klofenolin në 0.1 mg/L (S/n=3) për

katekolin, kjo do të thotë se biosensori mund të përcaktoj nivele më të ulëta për analitin

katekol.

Zona lineare më gjerë rezulton për komponimet fenol, katekol, hidrokinon (orto-para-

difenole).

Ndjeshmëria e biosensorit EPKB, e cila vlerësohet drejtpërdrejt me vleren e b, pra pjerrësia e

lakores së kalibrimit në zonën lineare, varion nga 1.05 në 2.32 µA/ppm për komponimet

fenolike të studiuara. Kjo mund të lidhet me formimin e o-kinoneve në sipërfaqen e

elektrodës gjatë reaksion enzimatik (Ozoner, 2011 ).

Ndjeshmëri maksimale (b = 2.32 µA/ppm) dhe koeficient korrelacioni të lartë (R2= 0.9980)

në këtë rast shfaq katekoli dhe fenoli (b= 1.65 µA/ppm), me koeficient (R2= 0.9981). Kjo i

dedikohet strukturës kimike të këtyre komponimeve. Prania e grupit OH në pozicionin orto

tek katekoli favorizon oksidimin në kinon nën veprimin katalitik të enzimës (PPO-

difenolazë) të imobilizuar në elektrodë. Ndërsa në rastet e analitëve të tjerë enzima PPO

(PPO- monooksigjenazë + difenolazë) në prani të oksigjenit molekular shkakton paraprakisht

ndërfutjen e një grupi OH në pozicionin orto dhe më tej oksidimin e tij në kinon ( Mayer,

2006).

Në tabelën 8.4 është paraqitur përgjigjja e biosensorit si përgjigje relative në përqindje ndaj

komponimeve fenolike, karahasuar me katekolin duke konsideruar si 100% sinjalin e tij.


2014

46

Tabela 8.4 Përgjigja relative në (%) e biosensorit kundrejt komponimeve të ndryshme

fenolike.

Indi Bimor Analiti Përgjigja Relative

(%)

Katekol 100

Fenol 71

Hidrokinon 66

Banane 3-nitrofenol 58

4-klorfenol 53

p-krezol 46

m-krezol 45

4-nitrofenol -

4-aminofenol -

Pra prania dhe pozicioni i grupit zëvendësues mund të luaj një rol të rëndësishëm në

përgjigjen e biosensorit. Nga ky studim rezulton se biosensori i përgatitur mund të përdoret

për përcaktimin e disa komponimeve fenolike. Por ai përcakton me një ndjeshmëri më të lartë

komponimet orto dhe para-difenolike sesa komponimet mono-fenolike, gjithashtu ky

biosensor e ka të vështirë të përcaktoj komponimet të cilat kanë të zëvendësuar në pozicionin

orto grupe me efekt induktiv (-) elektronomarrës (Vedrine, 2003; Xavier,2011).

8.1.5 Vlerësimi i parametrave të performancës dhe stabiliteti i biosensorit EPKB

Riprodhueshmëri: është studiuar duke testuar përgjigjen e tre elektrodave, përgatitur

në mënyrë të pavarur, me të njëjtin raport të komponentëve përbërës (pudër karboni-

parafin-ind banane), me të njëjtën granulometri të pudrës së karbonit (0.09-

0.071mm), në tretësirë fenoli me përqendrim 1.4 ppm (pH 7.0) dhe në të njëjtat

kushte eksperimentale. U fitua një sinjal analitik (rryma), mesatarë 2.8±0.1 µA

(shmangie standarde relative 3.6 %).

Përsëritshmëria e biosensorit EPKB u studiua për tretësirat të katekolit me

përqendrim 1.4 ppm në pH 7, në kushte optimale pune për n=5. Rezultoi se për këtë

përqendrim vlera mesatare e rrymës 2.5 ± 0.08 µA (shmangia standarde relative 3.2

%).

Jetëgjatësia dhe Qëndrueshmëria janë parametra të rëndësishëm në performancën e

një biosensori. Qëndrueshmëria e biosensorit është studiuar duke kryer matje të

përsëritura në ditë të ndryshme, me të njëtin biosensor, në të njëjtën tretësirë stadarde

të fenolit, në bufer fosfat (pH 7) për një periudhë 3 javore, (fig 8.6). Vihet re se pas 2

javësh sinjali i biosensorit fillon të ulet siç mund të pritet pasi enzima PPO që

ndodhet tek modifikuesi bimor fillon të denatyrohet me kalimin e kohës, në prani të

oksigjenit të ajrit ndodhin një sërë raksionesh, rrjellojë e procesit të dekompozimit të

komponimeve që ndodhen në indin bimor (Yoruk and Marshall 2003; Navaratne,

1992). Prandaj rekomandohet që ky biosensor të përgatitet i freskët për matje dhe

mund të ruhet deri në 2 javë.


2014

47

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.23

1.65

Nd

jesh

mer

ia (

mik

ro A

/pp

m)

Koha (dite)

Figura 8.6 Ndjeshmëria e EPKB kundrejt fenolit standard, në ditë të ndryshme.

8.2 BIOSENSORI PASTË KARBONI MODIFIKUAR ME IND KËRPUHË (EPKK)

Përgatitja e biosensorit EPKK është kryer sipas procedurës së përgjithshme të ndërtimit të

biosensorit por duke ndryshuar vetem llojin e modifikuesit i cili në këtë rast është ind

kërpudhe. Eksperimentet janë kryer në të njëjtat kushte siç është vepruar në testimin e

biosensorit të përgatitur më parë EPKB.

8.2.1 Ndikimi i modifikuesit ind kërpudhe në përgjigjen e elektrodës EPKK

Për të studiuar efektin e modifikuesit biologjik që përmban enzimën PPO (ind kërpudhe)

ndiqet e njëjta mënyrë testimi si në rastin e biosensorit EPKB. Pra fillimisht janë përgatitur 2

elektroda pastë karboni të pamodifikuar EPK dhe të modifikuar EPKK. Është përdorur

teknika e voltametrisë ciklike, (SCV), në bufer fosfat (pH 7), me shpejtësi skanimi 50 mV/s,

janë rregjistruar voltamogramat në mungesë dhe në prani të fenolit si analit, (fig 8.7).

Figura 8.7 Voltammogramat ciklike të derivatit të parë në bufer fosfat 0.1 M pH 7, shpejtësi

skanimi 50 mV/s, përftuar nga biosensori i pa modifikuar EPK (A) dhe i modifikuar EPKK

(B), në përqendrime të ndryshme fenoli (0) bufer, (1) 1.4 ppm, (2) 3.3 ppm; (3) 6.6 ppm; (4)

9.4 ppm; (5) 15.7 ppm


2014

48

Në të dyja rastet me rritjen e përqendrimit të fenolit në tretësirë rritet dhe piku i rrymës por

ndihet dukshëm ndryshimi midis sinjalit që merret me anë të elektrodës EPK (2 µA) dhe

EPKK (6µA) në të njëjtin përqendrim (3.3 ppm). Pra prania e enzimës PPO në indin e

kërpudhës ndikon në rritje të dukshme të sinjalit analitik të biosensori EPKK.


(EPKK)

Është studiuar raporti ndërmjet komponentëve përbërës të materialit elektrodik në

performancën e biosensorit EPKK. Pudra e karbonit e përdorur në këtë rast është me

granulometri të optimizuar më parë tek përgatitja e biosensorit EPKB (Broli and Vasjari

2013; Parroj and Vasjari 2012). Duke përdorur sasi të njëjtë të pudrës së karbonit 1.000 g

është ndryshuar sasia e parafinës dhe indit të kërpudhës. Sasia e parafinës ndryshon nga 300,

280, 250, 230 µl dhe sasia e indit të kërpudhës varion si 0.05, 0.1, 0.15, 0.2 g. Në secilin rast

përgjigja e biosensorit është regjistruar në tretësirë katekoli 3.3 ppm, në pH të ndryshme dhe

shpejtësi skanimi (scan rate) siç tregohet në tabelën 8.5. Bazuar në formën e voltamogramës,

rrymën e sfondit, koeficientit të korrelacionit të lakores së kalibrimit dhe ndjeshmërisë janë

zgjedhur parametrat optimale (tab 8.5). Pasta e karbonit e modifikuar përgatitur nga

homogjenizimi i 280 µl parafinë, 0.1 g ind kërpudhe dhe 1.00 g pudër karboni rezultoi me

performancë analitike me të mirë (ndjeshmëri b=1.01 µA/ppm, KD= 0.29 mg/L, R2=0.9996).

Sinjali më i madh u regjistrua në pH 7 duke përdorur shpejtësi skanimi 50 mV/s. Kjo pritej

pasi korrespodon me pH optimal të aktivitetit të enzimës.

Tabela 8.5 Optimizimi i parametrave të përbërjes së biosensorit

Parametrat Rendi i studiuar Vlera Optimale

Parafinë (µl)

270-320

280

Pudër karboni 1.00 1.00

Ind Kërpudhe 0.05-0.2 0.1

pH 4.0-9.0 7.0

Shpejtësia e skanimit (mV/s) 50-200 50

8.2.3 Studimi i Biosensorit të modifikuar me ind kërpudhe EPKK marrë nga pjesë të

ndryshme të trupit të kërpudhës

Është e njohur dhe e raportuar në disa studime (Wang et al, 1996), që shpërndarja e aktivitetit

enzimatik PPO nuk është e njëjtë (uniforme) në çdo pjesë morfologjike të trupit të kërpudhës.

Në këtë pjesë të studimit janë treguar rezultatet eksperimentale të elektrodës pastë karboni të

modifikuar (EPKK) duke përdorur ind të kërpudhës marrë nga 4 pjesë të ndryshme të

kërpudhës sipas skemës treguar në figurën 8.8.


2014

49

Figura 8.8 .Kërpudha e përdorur si modifikuese:a) pjesa fundore e kërcellit, b) pjesa e

fletëve anësore, c) pjesa e sipërme e kercellit, d) pjesa e kësulës

Janë përgatitur 4 elektroda pastë karboni modifikuar me ind kërpudhe të marrë nga 4 pjesët e

treguara në fig 8.8, sipas të njëjtës procedurë (7.4.2).

Sjellja elektrokimike e biosensorëve të eksperimentuar u studiua bazuar në voltamogramat

dhe kurbat e kalibrimit respektive për secilin rast në tretësira të katekolit si analit, pH 7.

0 2 4 6 8 10 12 14 160

5

10

15

20

25

d

c

b

a

i (m

ikro

A)

C(ppm)

(y=0.04772+1.42476x R2=0.9986)

(y=0.44075+1.20045x R2=0.9984)

(y=-0.10264+1.14322x R2=0.9984)

(y=0.008045+1.01876x R2=0.9996)

Figura 8.9 Lakoret e kalibrimit të biosensorit EPKK të modifikuar me ind kërpudhë sipas

klasifikimit a.b.c.d (fig 8.8.)

Nga lakoret e kalibrimit (fig 8.9) vërehet që burimi i modifikuesit ndikon në ndjeshmërinë e

lakores së kalibrimit. Pjesa fundore e kërcellit (pjesa a) rezulton të përmbajë më shumë

enzimë aktive sesa pjesët e tjera morfologjike të studiuara. Ndjeshmëria ulet sipas këtij rendi:

pjesa (a) > pjesa (b) pjesa (c) > pjesa (d). Kjo tregon që aktiviteti enzimatik është përcaktuar

në mjedisin natyral të enzimës si dhe procesi i inkorporimit të saj në brendësi të pastës së

karbonit nuk ndikon në aktivitetin e saj.


2014

50

8.2.4 Përgjigja e elektrodës EPKKa kundrejt komponimeve të ndryshme fenolike

Biosensori pastë karboni përgatitur më pudër karboni me granulometri të optimizuar (0.09 -

0.071 mm), i modifikuar me ind kërpudhe të marrë nga pjesa fundore (a), e trupit të

kërpudhës (fig 8.8), u testua kundrejt komponimeve të ndryshme fenolike. Me anë të teknikës

SCV (voltametri ciklike me shkallë kuadratike) janë kryer matjet elektrokimike në kushte

pune të optimizuara. Në tabelën e mëposhtme janë listuar parametrat analitikë për të gjithë

analititët e studiuar si ndjeshmëria, kufiri i diktimit, koeficienti korrelacionit, zona lineare e

punës etj.

Tabela 8.6. Parametrat analitikë të biosensorit në komponime të ndryshme fenolike

Analiti Ndjeshmëria

(µA/ppm)

R2 KD

(mg/L)

Zona

lineare

(ppm)

Përgjigja

Relative

(%)

Hidrokinon 2.04 0.9997 0.75 1.4-15.7 100

Katekol 1.54 0.9999 0.50 1.4- 15.7 75

Fenol 1.87 0.9849 0.40 1.4-9.4 92

m-krezol 1.89 0.9969 0.79 1.4-6.6 93

4-klorofenol 1.00 0.9920 0.63 1.4- 15.7 49

p-krezol 1.24 0.9957 0.56 1.4-9.4 60

4-nitrofenol 0.77 0.9921 3.03 3.3-6.6 37

3- nitrofenol 0.70 0.9405 7.02 3.3-6.6 34

4-aminofenol - - - -

Vihet re që biosensori i eksperimentuar përgjigjet ndaj hidrokinonit, katekolit, fenolit, m-

krezol, 4-klorfenol, p-krezol, 3-nitrofenol dhe 4-nitrofenol por nuk përgjigjet ndaj 4-

aminofenolit. Ndjeshmëria e EPKKa për komponime të ndryshme fenolike të studiuara

varion nga 0.70 µA/ppm në 2.04 µA/ppm. Ky ndryshim mund të jetë i lidhur me reaksionet

enzimatike të formimit të produkteve (o-kinoneve)(Ozoner et al, 2011). Ndjeshmëri

maksimale ky biosensor ka shfaqur për hidrokinonin. Për komponimet e tjera ruhet pothuajse

e njëjta renditje si në rastin e modifikuesit ind banane cila lidhet edhe me të njëjtin

mekanizëm të reaksionit elektrodik (Mayer, 2006). Komponimet fenolike renditen për nga

ndjeshmëria e biosensorit sipas kësaj radhe: hidrokinon > m-krezol > fenol ˃ katekol > p-

krezol ˃ 4-klorfenol > 4-nitrofenol ˃ 3-nitrofenol. Ky trend është shprehur dhe si përgjigje

relative në % duke ju referuar 100% përgjigjes maksimale ndaj hidrokinonit.


2014

51

8.3 BIOSENSORI PASTË KARBONI MODIFIKUAR ME IND MOLLE

Është përgatitur elektroda pastë karboni e modifikuar me ind molle EPKM sipas procedurës

treguar në pargrafin 7.4.2 dhe elektroda e pamodifikuar (7.4.1) për të studiuar ndikimin e

modifikuesit ind molle në sjelljen e elektrodave pastë karboni. Sjellja e biosensorit EPKM

është studiuar në të njëtat kushte eksperimentale si në rastin biosensoreve EPKB dhe EPKK.


(EPKM)

Është studiuar raporti ndërmjet komponentëve përbërës të materialit elektrodik në

performancën e sensorit të modifikuar me ind molle. Në secilën pastë është përdorur e njëjta

sasi e pudrës së karbonit 1.000 g duke ndryshuar sasinë e parafinës dhe të indit të mollës.

Janë eksperimentuar materialet elektrodike me sasi parafine 320, 300, 280, 250 µl dhe ind

molle 0.05, 0.1, 0.15, 0.3 g. Në tabelën mëposhtme (tab 8.7) jepen raportet sasiore të

komponentëve të materialit elektrodik të eksperimentuar si dhe parametrat analitike për çdo

rast.

Tabela 8.7 Raportet e komponentëve përbërës të elektrodave dhe parametrat analitikë

përftuar nga lakorja e kalibrimit të ndërtuar për çdo rast.

Eshtë përcaktuar raporti optimal ndërmjet komponentëve të materialit elektrodik bazuar në

performancën e biosensorit (pozicioni i piqeve të oksido-reduktimit, rryma e sfondit,

koeficienti i korrelacionit të lakores së kalibrimit dhe ndjeshmëria). Elektroda pastë karboni e

modifikuar përgatitur nga homogjenizimi i 280 µl parafin, 0.1 g ind molle dhe 1.00 g pudër

karboni rezultoi me ndjeshmëri më të lartë (b=1.18 µA/ppm) në përcaktimin e fenolit.

Vërehet që korelacion më i mirë është fituar me elektrodën e pamodifikuar (R2=0.9999). Pra

modifikuesi rrit rreth 2 herë ndjeshmërinë duke e përkeqësuar koeficientin e korrelacionit të

lakores kalibrimit. Kjo mund të jetë pasojë e pranisë së komponimeve fenolike tek

modifikuesi (Subaric et al, 2005 ; Yoruk and Marshall, 2003).

Elektroda Pudër

Karboni

(g)

Parafin

(μl)

Ind Molle

(g)

R2 b

(µA/ppm)

1 1.00 320 0 0.9999 0.60

2 1.02 300 0.05 0.9513 0.61

3 1.00 280 0.10 0.9523 1.18

4 1.01 250 0.15 0.9213 1.16

5 1.02 250 0.30 - -


2014

52

8.3.2 Përgjigja e elektrodës EPKM kundrejt komponimeve të ndryshme fenolike

Është studiuar përgjigja e biosensorit EPKM kundrejt analiteve: fenol, 4-klorfenol,

hidrokinonin, katekol, p-krezol, m-krezol, 3-aminofenol, 3-nitrofenol, 4-nitrofenol me

teknikën e voltametrisë ciklike (SCV), në pH 7 dhe në intervalin e ndryshimit të potencialit

nga 0.0-0.8V dhe shpejtësi skanimi 50 mV/s. Biosensori EPKM nuk dha sinjal për

komponimet m-krezol, 3-aminofenol, 3-nitrofenol, 4-nitrofenol. Është raportuar dhe më parë

që komponimet fenolike me një elektron-dhurues të zëvendësuar në pozicionin orto dhe meta

nuk japin përgjigje (Vedrine, 2003; Xavier 2011). Në tabelën 8.8 janë dhënë parametrat e

performancës së biosensorit për komponimet fenolike për të cilat biosensori përgjigjet

elektrokimikisht si ndjeshmëria, kufiri i diktimit, zona lineare dhe përgjigja relative në (%).

Tabela 8.8 Parametrat të performancës analitike të EPKM në komponime të ndryshme

fenolike.

Komponime

fenolike

Ndjeshmëria

b

(µA/ppm)

KD

(mg/L)

Zona

Lineare

(ppm)

Përgjigja

Relative

%

4-Klorfenol 1.35 0.48 1.4-9.4 100

Fenol 1.18 1.01 1.4-6.6 87

Katekol 1.17 1.80 3.3-6.6 86

Hidrokinon 0.59 4.00 3.3-9.4 61

p-Krezol 0.48 2.60 3.3-6.6 31

Kufiri i diktimit (KD=3xSb/b) luhatet nga 0.48 mg/L deri në 4.00 mg/L, realtivisht i lartë për

hidrokinonin dhe p-krezolin, kjo tregon se me biosensorin EPKM nuk mund të përcaktohen

nivele të ulëta të këtyre komponimeve.

Ndjeshmëria e cila rezulton me pjerrësinë e lakores së kalibrimit në zonën lineare (b) varion

ndërmjet 0.48-1.35 µA/ppm. Ndjeshmëria maksimale rezultoi 1.35 µA/ppm për analitin 4-

klorfenol. Ndryshimi i ndjeshmërisë ndaj komponimeve të ndryshme mund të shpjegohet me

karakteristikat hidrofobike të pastës së karbonit të diktuara nga modifikuesi (Cummings et al

1998).

Zona lineare e matjeve ka rezultuar më e vogël (3.3-6.6 ppm) po të krahasohet me

biosensorët EPKB dhe EPKKa pra kjo tregon se enzima që përmban indi i mollës e

inkorporuar në pastën e karbonit inhibohet në përqendrime më të ulëta të analitëve.

Në tabelë është treguar gjithashtu edhe përgjigja relative në (%) e biosensorit EPKM, në të

njëjtat kushte eksperimentale, në tretësirat 4-klorfenol, fenol, katekol, hidrokinon, p-krezol.

Vlerat janë llogaritur duke konsideruar si 100% përgjigjen e biosensorit EPKM në tretësirë 4-

klorfenol i cili është analiti që jep sinjalin më të lartë në të njëjtat kushte. Përgjigja e

ndryshme ndërmjet këtyre komponimeve fenolike vjen për shkak të grupeve të ndryshme

zëvendësuese dhe pozicionit të tyre.


2014

53

8.4 BIOSENSORI PASTË KARBONI MODIFIKUAR ME IND DARDHE

Dardha gjithashtu është një frut tjetër e cila përmban enzimën PPO. Për këtë arsye është

studiuar elektroda pastë karboni e modifikuar me ind nga fryti i dardhës EPKD duke

respektuar raportet e komponentëve përbërës të optimizuar më parë: 1.000 g pudër karboni,

280 µL parafinë dhe 0.100 g ind dardhe. Gjithashtu janë ruajtur të njëjtat kushte

eksperimentale në regjistrimin e voltamogramave në voltametrinë ciklike (SCV), në mungesë

dhe në prani të fenolit. Ne tabelën 8.9 jepen parametrat analikë të lakores së kalibrimit të

sensorit të pamodifikuar dhe të modifikuar me ind dardhë.

Tabela 8.9 Parametrat analitikë të ekuacionit të vijës për EPK dhe EPKD

Vihet re që prania e modifikuesit e rrit ndjeshmërinë e sensorit ndaj fenolit rreth 2 herë në

krahasim me sensorin e pamodifikuar ndërkohë që edhe rryma e sfondit rritet gjë e cila

rrjedhimisht çon në rritjen e “a” në ekuacionin e lakores së kalibrimit dhe gjithashtu paraqet

një koeficient korrelacioni jo të mirë. Kufiri i diktimit për EPK dhe EPKD (llogaritur 3Sb/b

ku Sb është shmangia standarde për përqendrimin 3.3 ppm (n=3/SbEPK= 1.15, SbEPKP=0.97)

rezultoi përktësisht 5.7 mg/L dhe 3.17 mg/L.

8.5 BIOSENSORI PASTË KARBONI MODIFIKUAR ME IND PATATE

Patatia përmban shumë enzima ndër to është edhe enzima PPO e cila duke u inkorporuar në

pastën e karbonit rrit sinjalin anlitik kundrejt analitëve kryesisht fenolikë. Edhe në këte rast

për të studiuar ndikimin e këtij lloj modifikuesi është ndërtuar biosensori në të njëjtën mënyrë

siç përshruhet në procedurën e përgjithshme të ndërtimit të biosensoreve të modifikuar me

ind bimor (7.4.2). Raporti i materialit elektrodik të përdorur është 1.000 g pudër karboni -

0.100 g ind patate - 280 µL parafinë. Matjet janë kryer duke përdorur teknikën elektrokimike

SCV në tretësirë buferike pH 7, në të njëjtat kushte eksperimentale si në eksperimentet e

mësipërme. Përgjigja e biosensorit të modifikuar me ind patate është testuar kundrejt analitit

fenol dhe përgjigja e tij është krahasuar me elektrodën e pamodifikuar. Janë rregjistruar

voltamogramat ciklike në çdo rast në bufer fosfat e më pas në tretësira standarde me

përqendrime të ndryshme të fenolit.

Në figurën e mëposhtme jepen voltamogramat cilkike regjistruar me 2 elektrodat EPK dhe

EPKP në tretësirë me përqendrim të fenolit 3.3 ppm.

Elektroda

a

b

(µA/ppm)

R2

EPK

0.0627

0.597

0.9991

EPKD 0.1602 0.952 0.9643


2014

54

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

-4

-2

0

2

4

6Fenol 3.3 ppm

i (m

ikro

A)

E (V)

EPKP

EPK

Figura.8.10 Voltamogramat ciklike regjistruar me EPK dhe EPKP, teknika SCV në tretësirë

fenoli 3.3 ppm, shpejtësi skanimi 50 mV/s.

Nga voltamogramat vihet re qartë se oksidimi i fenolit në prani të enzimës PPO në elektrodën

e modifikuar ndodh në potenciale më pak pozitive E= 0.55V se në elektrodën e pamodifikuar

përkatësisht E= 0.65 V. Gjithashtu rryma e përftuar për të njëjtin përqendrim të fenolit

rezulton më e lartë në rastin e elektrodës së modifikuar me ind patate. Nga voltamogramat e

regjistruara me EPKP në përqendrime të ndryshme të fenolit janë ndërtuar lakoret e

kalibrimit.

Tabela 8.10 Parametrat analitikë të lakores së kalibrimit për EPK dhe EPKP ku si analit i

studiuar është fenoli.

Elektroda

a b

(µA/ppm)

R2

EPK

0.0627

0.597

0.9991

EPKP

0.4871 0.907 0.9860

Vihet re që modifikimi me ind patate rrit ndjeshmërinë e biosensorit EPKP kundrejt EPK-së

përkatësisht nga 0.597 µA/ppm në 0.907 µA/ppm. Por edhe në këtë rast kjo rritje e

ndjeshmërisë shoqërohet edhe me rritjen e rrymës së sfondit e cila sjell dhe përkeqësim të

prametrave të tjerë analitikë (korrelacionit). Kufiri i diktimit për EPKP (llogaritur 3Sb/b ku Sb

është shmangia standarde për përqendrimin 1.4 ppm (n=3/ SbEPKP=0.40) rezultoi 1.3 mg/L.


2014

55

8.6 KRAHASIMI I BIOSENSORËVE PASTË KARBONI TË MODIFIKUAR ME

INDE BIMORE QË PËRMBAJNË ENZIMËN PPO

Në këtë punim janë përgatitur dhe studiuar biosensorë me bazë pastë karboni të modifikuar

me inde bimore që përmbajnë enzimën polifenoloksidazë: banane, mollë, kërpudhë, patate

dhe dardhë. Karakteristikë e këtyre biosensorëve enzimatikë është se ata janë përgatitur duke

përdorur burime të ndryshme të enzimës dhe duke ruajtur mjedisin e saj natyror. Është

punuar në të njëjtat kushte eksperimentale duke përdorur katekolin dhe fenolin si analitë. Në

tabelën 8.11 janë pasqyruar parametrat analitikë të secilit biosensor enzimatik të studiuar në

këto kushte: si ndjeshmëria, kufiri i diktimit (3Sb/b), zona lineare, shmangia standarde etj.

Tabela 8.11 Parametrat e performancës së metodës për secilin biosensor të përdorur dhe

rezultatet statistikore të llogaritura nga matjet eksperimentale në tretësira standarde katekol

dhe fenol respektivisht.

Parametrat EPKKa EPKB EPKM EPKD EPKP EPK

Analiti katekol katekol katekol Fenol Fenol Fenol

Nr matjeve 4 4 3 3 3 3

Vlera mesatare

I ( µA)

5.3 2.5 7.5 4.4 3.6 2.4

Shmangia standarde

Sb (ppm)

0.26 0.08 0.70 0.97 0.40 1.15

Shmangia standarde

relative , SHSR

0.049 0.032 0.093 0.220 0.111 0.470

Shmangia standarde

relative në (%),

SHSR

4.9 3.2 9.3 22 11,1 47

Zona lineare

(ppm)

1.4-15.7 1.4-15.7 3.3-6.6 3.3-6.6 3.3-6.6 3.3-6.6

Ndjeshmëria

(µA/ppm)

1.54 2.32 1.17 0.95 0.91 0.60

Kufiri i Diktimit

(mg/L)

0.5 0.1 1.8 3.1 1.3 5.7

Siç mund të vihet re në tabelën e mësipërme biosensori pastë karboni modifikuar me ind

banane ka dhënë një performancë analitike më të mirë sikurse është raportuar edhe në

studime të tjera (Palmer, 2007). Ai karakterizohet nga një ndjeshmëri më e lartë (b=2.32

µA/ppm), shmangie standarde më e vogël (Sb=0.08) dhe kufi diktimi më të ulët (KD=0.1

mg/L). Gjithashtu edhe biosensori modifikuar me ind kërpudhe EPKKa ka dhënë rezultate të

përafërta me biosensorin EPKB në lidhje me ndjeshmërinë (b=1.54 µA/ppm) dhe kufirin e

diktimit (KD=0.5 mg/L). Këto dy biosensorë karakterizohen nga një zonë lineare e punës dy

herë më e gjerë se ajo e biosensorëve të tjerë të studiuar.

Ndryshimi i parametrave analitikë ndërmjet biosensorëve enzimatikë lidhet me nivelin e

aktivitetit enzimatik në këto bimë i cili është i ndryshëm në bimë të ndryshme.


2014

56

Në tabelën 8.12 janë krahasuar biosensorët e studiuar duke ju referuar vlerave të

ndjeshmërisë së tyre ndaj të njëjtit analit (fenolit), 100% është konsideruar ndjeshmëria më e

lartë (EPKKa).

Tabela 8.12 Përgjigjia relative në (%) duke ju referuar ndjeshmërisë që shfaqin këto 6

elektroda kundrejt fenolit.

Elektrodat

Ndjeshmëria

b

(µA/ppm)

Përgjigja

relative

(%)

EPKKa 1.87 100

EPKB 1.65 88

EPKM 1.18 63

EPKD 0.95 51

EPKP 0.91 49

EPK 0.60 32

Në tabelën e mësipërme janë dhënë ndjeshmëria dhe përgjigja relative në përqindje për EPK,

EPKB, EPKKa, EPKM, EPKP, EPKD kundrejt analitit fenol.

Vihet re qartë se biosensori i modifikuar me ind kërpudhe dhe ai me ind banana kanë dhënë

përgjigje analitike më të mirë kundrejt analitit fenol në lidhje me biosenorët e tjerë të

studiuar. Kjo shpjegohet me faktin se komponimet që ndodhen në indin e bananes dhe të

kërpudhës nuk shfaqin interferencë të rëndësishme në matje (Yoruk and Marshall, 2003;

Navaratne, 1992) dhe si rrjedhojë kemi një rrymë sfondi më të ulët dhe parametra analitikë

më të mirë.

Përsa i përket biosensorëve të modifikuar me inde të papërpunuara të patates dhe frytit

dardhës mund të themi se rezultuan shumë të ngjashëm në ndjeshmëri përkatësisht me

përgjigje relative EPKP 49%, EPKD 51%. Ndërsa biosensori i modifikuar me ind molle

EPKM shfaqet me ndjeshmëri pak më të lartë (63%), por prania e një sfondi rryme të lartë

çon në një korrelim jo të mirë të parametrave analitikë dhe një shmangie standarde të lartë

(Sb=0.7 ppm). Indet e marra në studim kanë përmbajtje të komponime fenolike të ndryshme,

që variojne si nga sasia dhe nga lloji i tyre (Sagıroglu, 2009) dhe pikërisht kjo ndikon në

ndryshimet që kanë rezultuar kundrejt të njëjtit analit. Kështu psh në rastin e frytit të mollës

përmbahen shumë (acide klorogjenike, katekin, etj) (Yoruk and Marshall, 2003) të cilat

interferojnë në përcaktimin e fenoleve.


2014

57

8.7 STUDIMI I BIOSENSORIT ENZIMATIK TË MODIFIKUAR ME ng-Au

Performanca analitike e biosensorëve ndikohet edhe nga imobilizimi i një modifikuesi të dytë

inorganik në përbërje të tij. Ështe raportuar (Viveket al, 2009; Zeng et al, 2011; Liuand Ju,

2002) se inkorporimi i nanogrimcave të Au (ng-Au) në elektrodat pastë karboni modifikuar

me ind bimor (burim enzimatik) çon në përmirësimin e sinjalit analitik. Nisur nga kjo për të

rritur performancën dhe selektivitetin e biosensorit EPKKa kundrejt komponimeve fenolike

është studiuar ndikimi i nanogrimcave të arit si një modifikues i dytë në këtë biosensor. Është

përgatitur biosensori pastë karboni i modifikuar me: material biologjik indin e kërpudhës i

marrë në pjesën fundore (fig 8.8 a) që shërben si burim i enzimës polifenol oksidazë dhe

tretësirë e nanogrimcave të arit. Për të parë efektin e nanogrimcave janë përgatitur 4 sensorë

me përbërje të ndryshme të materialit elektrodik (tab 8.13): sensori pastë karboni i

pamodifikuar, sensori i modifikuar vetëm me ind kërpudhe, sensori i modifikuar vetëm me

ng-Au dhe sensori i modifikuar me ind kërpudhe dhe ng-Au.

Tabela 8.13 Ndërtimi i elektrodave me pastë karboni të pamodifikuara ose të modifikuara në

raporte të caktuara të matrialeve përbërse të tyre.

Elektrodat Pudër

karboni

(g)

Koloid ari

(ml)

Parafinë

(µl)

Ind

kërpudhe

(g)

EPK 1.0 - 320 -

EPK-Ka 1.0 - 280 0.1

EPK-nAu 1.0 2 300 -

EPK-Ka-nAu 1.0 2 280 0.1

Procedura e përgatitjes së elektrodave është e njëjtë në të gjitha rastet (procedura e

përgjithshme 7.4.2 – 7.4.3) ku përzihen mekanikisht deri në formimin e një mase homogjene

të gjithë komponentët sipas kësaj rradhe: fillimisht në një havan agati është përzier pudra e

karbonit me tretësirën koloidale të arit deri në homogjenizim të plotë të 2 fazave (koloid-

ngurtë) dhe largimin e ujit në kushte mjedisore nga kjo përzierje, më pas është shtuar pulpa e

indit të kërpudhës (pjesa a, fig 8.8) dhe është homogjenizohet sërish. Së fundmi shtohet

parafinë si lidhës i pastës, përzihet deri në formimin e një mase homogjene kompakte.

Procedura e ruajtjes së pastës së përgatitur dhe paketimi e saj në elektrodë zhvillohet e njëjtë

si në të gjitha rastet e përgatitjes së elektrodave të punës. Matjet janë kryer në celulën

elektrokimike 15 ml, në tretësirë bufer fosfati 0.1 M (pH=7). Voltamogramat ciklike u

rregjistruan me teknikën elektrokimike SWV (voltamogramë me valë kuadratike). Matjet

voltametrike me valë kuadratike u kryen në këto kushte pune:

Potenciali fillestar -0.4 V

Potenciali përfundimtar 1.0 V

Perioda e valës kuadratike 500ms

Amplituda e valës kuadratike 30 mV

Fillimisht regjistrohet voltamograma në tretësirë bufer fosfat 0.1M (pH=7) për të matur

rrymën e sfondit si dhe pas shtesave të katekolit. Matjet u kryhen në temperaturën e mjedisit.


2014

58

8.7.1 .Efekti i Nanogrimcave të Au si Komponent Modifikues në Biosensorët Enzimatikë

Në këtë punim efekti i nanogrimcave të arit të inkorporuara në pastën e karbonit u testua duke

krahasuar voltamogramat e marra në të njëjtat kushte për katër elektrodat: elektroda me pastë

karboni të pamodifikuar (EPK), elektroda me pastë karboni të modifikuar me ind kërpudhe

(EPK-Ka), elektroda pastë karboni të modifikuar me nanogrimca ari (EPK-nAu), elektroda të

modifikuar me nanogrimca ari dhe ind kërpudhe (EPK-Ka-nAu).

a) b)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-9000

-8000

-7000

-6000

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

e

aI (n

A)

E(V)

o ppm

1.4 ppm

3.3 ppm

6.6 ppm

9.4 ppm

15.7 ppm

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

-14000

-12000

-10000

-8000

-6000

-4000

-2000

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

I (n

A)

E(V)

0 ppm

1.4 ppm

3.3 ppm

6.6 ppm

9.4 ppm

15.7 ppm

c) d)

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

-16000

-14000

-12000

-10000

-8000

-6000

-4000

-2000

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

i

a

0 ppm

1.4 ppm

3.3 ppm

6.6 ppm

9.4 ppm

15.7 ppm

18.7 ppm

22.1 ppm

25.45 ppm

I(n

A)

E(V)

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

i

a

I (n

A)

E(V)

0 ppm

1.4 ppm

3.3 ppm

6.6 ppm

9.4 ppm

15.7 ppm

18.7 ppm

22.1 ppm

25.45 ppm

Figura 8.11 Voltamogramat me valë kuadratike të: EPK, EPK-Ka, EPK-nAu, EPK-Ka-nAu,

në përqendrime të ndryshme të katekolit nga 1.4-25.45 ppm, në bufer fosfati 0.1 M ( pH=7),

amplituda e valës kuadratike 30mV.


2014

59

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-9000

-8000

-7000

-6000

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

43

2

1

I (n

A)

E(V)

1-EPK

2-EPK-K

3-EPK-Au

4-EPK-K-Au

Figura 8.12 Voltamograma me valë kuadratike të elektrodës (EPK-Ka-nAu), (EPK-nAu),

(EPK-Ka) dhe (EPK,) në përqendrimin e katekolit 9.4 ppm, në bufer fosfat 0.1M (pH=7) dhe

amplitudë të valës kuadratike 30 mV.

Në figurën 8.12 jepen voltamogramat me valë kuadratike përftuar me 4 elektrodat në tretësirë

katekoli me përqendrim 9.4 ppm. Vihet re se për të njëjtin përqendrim të katekolit intesiteti i

rrymës së oksido-reduktimit ndryshon sipas këtij rendi rritës: IEPK < IEPK-Ka<IEPK-nAu < IEPK-Ka-

Au. Gjithashtu rezulton një zhvendosje e potencialit të oksido-reduktimit drejt vlerave më të

ulëta në rastin e elektrodave të modifikuara me nanogrimca ari (EPK-Ka-nAu, EPK-nAu) në

krahasim me elektrodat të pa modifikuara me nanogrimca ari (EPK, EPK-Ka), respektivisht

nga potenciali 0.42V në elektrodat të pamodifikuara me nanogrimca ari në 0.38V për

elektrodat e modifikuara me nanogrimca ari. Pra mund të thuhet në këtë rast se imobilizimi i

nanogrimcave të arit në elektrodat pastë karboni të modifikuara edhe me enzimë rrit

shpejtësinë e trasmetimit të elektronit ndërmjet enzimës dhe sipërfaqes së elektrodës.

8.7.2 Përgjigja e elektrodave të modifikuara

Në bazë të matjeve përftuar me këto 4 tipe elektrodash në tretësira standarde të katekolit janë

llogaritur disa parametra anlitikë si ndjeshmëria, koficienti korelacionit, shmangia standarde,

zona lineare e punës dhe kufiri i diktimit.


2014

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18 EPK

EPKKa

EPK-nAu

EPKKa-nAu

i (m

ikro

A)

C (ppm)

Figura 8.13 Lakoret e kalibrimit përkatësisht për 4 elektrodat, përftuar në tretësirë

standarde të katekolit me përqendrime të ndryshme për, EPK-EPK-Ka (1.4-15.7 ppm) dhe

për EPK-nAu-EPK-Ka-nAu (1.4-25.45 ppm).

Në figurën 8.13 tregohen lakoret e kalibrimit përftuar me elektrodat EPK, EPK-Ka, EPK-

nAu, EPK-Ka-nAu. Vihet re dukshëm nga pjerrësia e lakores kalibrimit se elektroda pastë

karboni modifikuar me ind kërpudhe dhe nanogrimca ari ka rezultuar me një ndjeshmëri më

të lartë kundrejt katekolit.

Tabela 8.14 Parametrat analitikë që karakterizojnë ekuacionin e vijës së drejtë të lakores së

kalibrimit përftuar me elektrodat (EPK), (EPK-Ka), (EPK-nAu), (EPK-Ka-nAu) në tretësirë

standarde katekol.

Elektroda

Ndjeshmëria

b

(µA/ppm)

Zona linare

(mg/L)

R2

EPK 0.30 1.4-15.7 0.9956

EPK-Ka 0.42 1.4-15.7 0.9988

EPK-nAu 0.55 1.4-25.45 0.9957

EPK-Ka-nAu 0.64 1.4-25.45 0.9983

Në tabelën 8.14 paraqitet përmbledhja e parametrave analitikë që karakterizojnë ekuacionin e

vijës së drejtë të lakores së kalibrimit përftuar kur përdoren elektroda me pastë karboni të

pamodifikuar (EPK), të modifikuar me ind kërpudhe (EPK-Ka), të modifikuar me


2014

61

nanogrimca ari (EPK-nAu) dhe elektroda me pastë karboni të modifikuar me ind kërpudhe

dhe nanogrimca ari (EPK-Ka-nAu). Nga tabela shihet qartë se ndjeshmëria e metodës

ndryshon sipas këtij rendi rritës: bEPK < bEPK-Ka< bEPK-nAu < bEPK-Ka-nAu. Ndjeshmëri më të lartë

ka shfaqur elektroda pastë karboni e modifikuar me ind kërpudhe dhe nanogrimca ari (b=0.64

µA/ppm) me koeficient korrelacioni R2=0.9983 dhe me ndjeshmëri më të ulët rezultoi

elektroda me pastë karboni e pamodifikuar (b =0.30 µA/ppm) me koeficient korrelacioni

R2=0.9956. Ndjeshmëria e lartë tek biosensorët enzimatikë të modifikuar me nanogrimca të

arit mund të lidhet me rritjen e shpejtësisë të trasmetimit të elektronit kur në pastën e karbonit

inkorporohen nanogrimcat e arit dhe nga afiniteti i lartë që ka enzima polifenol oksidazë

kundrejt katekolit. Së dyti, vihet re se zona linare rritet kur në pastën e karboni inkorporohen

nanogrimcat e arit (EPK-nAu, EPK-Ka-nAu) përkatësisht 1.4-25.45 ppm, ndërsa me

elektrodat e pamodifikuar me nanogrimca ari (EPK, EPK-Ka) rezulton nje zonë lineare më e

ngushtë 1.4-15.7 ppm. Është llogaritur kufiri i diktimit (3Sb/b) për 4 elektrodat e testuara me

analitin katekol, vlerat e të cilit tregohen në tabelën 8.15 shoqëruar me shmangien standarde

(Sb) për përqendrimin 1.4 ppm.

Tabela 8.15 Parametra analitikë si kufiri diktimit dhe shmangia standarde për 4 elektrodat e

studiuara

Elektrodat

Kufiri

diktimit

(mg/L)

Sb

(n=4)

EPK 1.20 0.12

EPK-Ka 0.78 0.11

EPK-nAu 0.22 0.04

EPK-Ka-nAu 0.14 0.03

Kufiri i diktimit në biosensorët e testuar luhatet nga 0.14 mg/L në 1.20 mg/L. Ku kufiri i

diktimit më i ulët i përket biosensorit enzimatik të modifikuar me nanogrimca ari (EPK-Ka-

nAu).

8.7.3 Vlerësimi i parametrave të performancës së EPK-Ka-nAu

Në tabelën 8.16 janë përmbledhur parametrat e vlerësimit të performancës së biosensorit

enzimatik të modifikuar me nanogrimca ari. Vlerësimi i përpikmërisë së metodës është bërë

në kushtet e riprodhueshmërisë brenda laboratorit, sipas të cilit janë kryer matje për tre nivele

përqendrimesh (tretësirë standard katekol) përkatësisht 3.3 ppm, 9.4 ppm dhe 25.45 ppm në

ditë të ndryshme, në një laborator nga i njëjti analist. Nga tabela e mëposhtme tregohet qartë

se shmangia standarde e matur në kushtet e riprodhushmërisë brenda laboratorit që

karakterizojnë këto tre nivele përqendrimesh është e ulët, pra mund të themi se kjo metodë

duke përdorur biosensorin EPK-Ka-nAu ka një përpikmëri të mirë.


2014

62

Tabela 8.16 Parametra të performancës së biosensorit enzimatik i modifikuar me nanogrimca

ari, për tre përqendrime të katekolit në 3.3 ppm, 9.4 ppm dhe 25.45 ppm , në tretësirë bufer

fosfat 0.1M (pH=7), amplitudë me valë kuadratike 30 mV.

Parametrat

Analitikë

3.3 ppm

Katekol

9.4 ppm

25.45 ppm

Numër i matjeve

paralele 8 8 8

Vlera mesatare

(µA) 1.56 4.37 14.08

Shmangia standarde

(ppm) 0.10 0.18 0.57

Shmangia standarde

relative (%) 6.4 4.1 4.0

Kufiri i

përsëritshmërisë

(ppm)

0.3065 0.5132 1.6041

Intervali i

besushmërisë për

vlerën mesatare

(ppm)

1.56 ± 0.31 4.37±0.23 14.08 ± 0.48

8.7.4 Përgjigja e Biosensorit Enzimatik të modifikuar me Nanogrimca të Au (EPK-Ka-

nAu) kundrejt Komponimeve të ndryshme Fenolike

Biosensorit EPK-Ka-nAu i cili rezultoi me një performancë më të mirë kudrejt 3 elektrodave

të tjera u testua për komponime fenolike të ndryshme, në të njëtat kushte eksperimentale. Në

tabelën e mëposhtme janë përmbledhur rezulatet dhe parametrat analitikë të llogaritura nga

ekuacioni i vijës së drejtë të lakores së kalibrimt të një sërë komponimesh fenolike të matur

nga biosensori enzimatik i modifikuar me nanogrinmca ari (EPK-Ka-Au).


2014

63

Tabela 8.17 Parametrat analitikë që karakterizojnë ekuacionin e vijës së drejtë në lakoren e

kalibrimit kur përdoret elektroda e modifikuar me ind kërpudhe dhe nanogrimca ari (EPK-

Ka-nAu) në përcaktimin e një sërë komponimesh fenolike, në tretësirën bufer fosfat 0.1M

(pH=7), në amplitudë 30 mV.

Analiti

Zona linare

(ppm)

KD

(mg/L)

Ndjeshmëria

(b)

(µA/ppm)

Katekol 1.4-24.45 0.14 0.64

Hidrokinon 1.4-25.45 0.14 0.52

4-Klorofenol 1.4-15.7 0.23 0.51

m-krezol 1.4-6.6 1.13 0.46

o-krezol 3.3-9.4 2.43 0.44

4-Nitrofenol 0.7-9.4 0.57 0.45

3-Nitrofenol 0.7-6.6 0.34 0.49

Nga tabela 8.17 shihet qartë se ndjeshmëria për komponimet fenolike luhatet nga 0.44-0.64

µA/ppm. Ndjeshmërinë më të ulët e ka o-krezoli b=0.44 µA/ppm me koeficient korrelacioni

R2=0.9802 dhe më të lartë e ka katekoli b=0.64 µA/ppm me koeficient korrelacioni

R2=0.9987. Kjo mund të lidhet me afinitetin e ndryshëm të enzimës polifenol oksidazë

kundrejt komponimeve të ndryshme fenolike. Sinjali analitik i ulët qe vihet re tek o-krezoli

mund të lidhet me okupimin e pozicionit orto tek ky komponim duke vështirësuar

hidroksilimin dhe oksidimin e tij nga polifenol oksidazat. Kufiri i diktimit për komponimet

fenolike luhatet nga 0.14-2.43 mg/L, ku kufiri i diktimit më i ulët i korespondon katekolit dhe

hidrokinonit ndërsa më i larti i korespondon o-krezolit.

Përgjigja e biosensorit e shprehur si përgjigje relative në (%) kundrejt analitëve të ndryshëm

duke konsideruar si maksimale përgjigjen ndaj katekolit tregohet në tabelën 8.18.


2014

64

Tabela 8.18 Përgjigja relative e elektrodës EPK-Ka-nAu shprehur në përqindje për

komponimet fenolike të studiuara

Analiti

Përgjigja Relative

(%)

Katekol 100

Hidrokinon 80.3

4-klorofenol

m-krezol

3-nitrofenol

4-nitrofenol

o-krezol

80.1

71.7

77.0

70.0

58.1

Vihet re se përgjithsisht komponimet fenolike japin një përgjigje relativisht të mirë në matjet

e kryera me biosensorin enzimatik të modifikuar me nanogrimca ari. Vlerat janë llogaritur

duke kosideruar si 100% përgjigjen e EPK-Ka-nAu kundrejt katekolit. Përgjigja relative e

ndryshme për komponimeve fenolike të mësipërme varet nga prania e grupeve të ndryshme

zëvendësuese dhe pozicionet përkatëse të tyre në komponimet fenolike. Rrjedhimisht, sinjal

më i mirë merret në komponimet fenolike ku grupi hidroksil ndodhet në pozicionin orto ose

para.

8.7.5 Studimi i stabilitetit të biosensorit enzimatik të modifikuar me nanogrimca Au

Stabiliteti i biosensorit është një parametër i rëndësishëm që karakterizon qëndrushmërinë e

metodës gjatë procedurës së analizës me qëllim që rezultati i marrë të mos ndikojë në

besueshmërinë e analizës. Stabiliteti është matur për një periudhë kohe prej 36 ditësh duke

matur intesitetin e rrymës në përqendrimin e katekolit 9.4 ppm.

0 5 10 15 20 25 30 35 40

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

I (µ A)

koha( dite)

Figura 8.14 Sinjali i matur (rryma mesatare (n=3)) me elektrodën pastë karboni të modifikuar

me nanogrimca ari dhe ind kërpudhe (EPK-Ka-nAu) në funksion të kohës (në ditë), në

përqendrim të katekolit 9.4 ppm, në bufer fosfat 0.1M pH=7, amplitudë të valës kuadratike

30mV.


2014

65

Në figurën 8.14 është treguar stabiliteti i elektrodës si funksion i intesitetit të rrymës

(mesatare) kundrejt kohës (në ditë) në përqendrim të katekolit 9.4 ppm. Vihet re se intesiteti i

rrymës i matur për 36 ditë ndryshon në një zonë të ngushtë në intervalin ndërmjet 4.4-4.9 µA.

Kjo tregon qartë se biosensori enzimatik i modifikuar me nanogrimca ari ka qëndrueshmëri

për përiudhën gjatë së cilës u kryhen matjet.

8.8 APLIKIMI I BIOSENSORIT EPKB PËR PËRCAKTIMINE KOMPONIMEVE

FENOLIKE NË MOSTRA REALE

Biosensori pastë karboni i modifikuar me ind banane (EPKB), i cili rezultoi me një

performancë analitike më të mirë dhe ndjeshmëri më të lartë ndaj komponimeve fenolike

është aplikuar në 3 matrica të ndryshme mostrash. Analitët e preferuar për këtë biosensor

kanë rezultuar komponimet mono dhe difenolike të zëvendësuara në pozicionin orto dhe para.

Biosensori EPKB u testua për përcaktimin e komponime fenolike të ndryshme në mostra:

Çaj jeshil

Kafe

Ujëra nëntokësorë

Për shkak të ngjashmërisë së matricës së mostrave eksperimenti ndahet në dy pjesë:

1. Përcaktimi i katekolit në mostra çaji jeshil dhe kafe pasi është raportuar (Apetrei et al,

2012) se përmbahet një sasi e konsiderueshme e katekinës, një makromolekulë që

përmban molekula të katekolit (orto-difenol) i cili ka rezultuar me një afinitet

elektrokimik të lartë për biosensorin EPKB.

2. Përcaktimi i komponimeve fenolike në mostra ujërash nëntokësorë marrë në zona

naftëmbajtësë.

8.8.1 Përcaktimi i katekolit në çaj dhe kafe me EPKB

Katekoli është një komponim i pranishëm në shumë bimë, kryesisht ai bën pjesë në grupin e

antioksidantëve. Në shumë studime ky komponim përcaktohet në çajra sidomos në çajin

jeshil (Melaket al, 2013; Apetrei1et al, 2012) pasi komponimet kryesore që gjënden aty janë

antioksidantët dhe komponimi kryesorë me përmbajtje më të madhe është katekina. Struktura

e së cilës jepet në figurën e mëposhtme.

Figura 8.15 Struktura kimike e katekinës

http://www.scirp.org/journal/articles.aspx?searchCode=Fekadu++Melak&searchField=authors&page=1


2014

66

Siç tregohet edhe në figurë (8.15) molekula e katekinës është e ndarë në 2 pjesë, në unazën B

ku ndodhet molekula e katekolit (i cili është edhe substrati i preferuar i enzimës PPO) dhe në

unazën A e cila është e kondesuar me një unazë tjetër benzoike C që përmban grupin OH në

pozicionin 3. Enzima polifenoloksidazë (ose siç quhet ndryshe Tirozinazë) përmban atome

bakri në strukturën e saj, ku në prani të oksigjenit molekular katalizon (Apetrei1 et al, 2012)

oksidimin e orto-difenoleve në orto-kinone. Në mënyrë skematike mekanizmi i reaksioneve

enzimatike në sipërfaqe të elektrodës paraqitet në figurën 8.16.

Figura 8.16 Mekanizmi i veprimit të enzimës PPO në sipërfaqe të elektrodës mbi substrate

fenolike si katekina që ndodhet në çaj

Mënyra e ekstraktimit të mostrave (Mënyra 1 dhe 2) është treguar në paragrafin 7.6.

Mostrat janë analizuar me teknikën voltametrike SWV.

Në figurën e mëposhtme janë dhënë disa prej voltamogramave të rregjistruara me biosensorin

EPKB në mostër (1)-përgatitur me ekstraktim në bufer (ku në celulë përmbahet 15 ml bufer

fosfat + 100 µl mostër), e më pas (2)-voltamograma e rregjistruar pas shtesës së katekolit 50

µL.

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

-4

-3

-2

-1

0

2

1

(A)

i (m

ikro

A

)

E (V)

0.0 0.2 0.4 0.6

-4

-2

0

2

1

(B)

i (m

ikro

A)

E (V)

0.0 0.2 0.4

-3

-2

-1

0

2

1

Kafe

i (m

ikro

A)

E (V)

Figura 8.17 Voltamogramat rregjistruar me anë të biosensorit EPKB në 1.mostrat çaji jeshil

(A), (B) dhe kafe. 2. pas shtesës së 50 µL standard katekol, me amplitudë Sw= 30 mV, me

potencial 0.0 - 1.0 V.


2014

67

Nga voltamogramat e mësipërme (fig 8.17) shihet se katekoli është i pranishëm në këto

mostra, këtë e konfirmon shfaqia e një piku rryme me formë dhe potencial të përafërt me atë

të standardit të katekolit. Në rastin e çajit jeshil A dhe kafesë vërehen piqe të ngushtë dhe të

thellë gjë që na tregon se komponimet e tjera të pranishme në çaj nuk na japin ndonjë

interferencë të rëndësishme, në të kundërt do të përftoheshin piqe të gjerë. Në çajin jeshil B

vërehet një zgjerim i pikut të rrymës kjo për shkak të interferimit të matricës së mostrës.

Në rastin e mostrës së kafesë shihet qartë se ka përmbajtje të katekolit (orto-difenolit). Kafeja

(Svorc, 2013) përmban komponime aromatike polifenolike (si Acide klorogjenike) që

përmbajnë katekolin si monomer, kështu ky grup (dy –OH) është elektroaktiv në prani të

enzimës (PPO) të pranishme në elektrodë dhe oksidohen në kinone në mënyrë të kthyeshme

duke dhënë pik rryme oksidimi siç tregohet edhe në fig 8.17.

Në tabelën e mëposhtme janë dhënë rezultatet në lidhje me përmbajtjen e katekolit të

ekstraktuar me tretësirë ujore (mënyra 1) dhe me tretësirë buferike (mënyra 2) duke përdorur

EPKB.

Tabela 8.19 Përmbajtja e katekolit në mostra çaji jeshil A, B dhe kafe ekstraktuar me

tretësirë ujore dhe bufer fosfat, analizuar me biosensorin EPKB

Katekol (mg/L ) (n=3)

Mostra Mënyra 1 Mënyra 2

Çaj A 226.5±33.7 366.5± 31.8

Çaj B 141.0 ± 8.3 478.5±6.8

Kafe 146.5 ± 61 253.5 ±45

Nga të dhënat vihet re se sasia e katekolit e ekstraktuar me dy mënyra të ndryshme rezulton e

ndryshme. Mund të themi se në rastin e përgatitjes së mostrave të çajit me infusion në ujë të

nxehtë sasia e katekolit të gjetur është më e ulët shoqëruar kjo dhe me një shmangie standarde

të lartë. Ndërkohë vlerat e marra në mostrat e ekstraktuar në bufer tregojnë për një përmbajtje

më të lartë të katekolit, gati sa dyfishi i vlerës. Kjo mund të jetë rezultat i dy faktorëve:

katekoli ka një tretshmëri më të lartë në bufer fosfat se sa në tretësirë ujore, si dhe biosensori

është me selektiv ndaj katekolit në këtë matricë.

Për të vlerësuar përpikmërinë e metodës dhe praninë e gabime sistemtike propocionale është

përdorur metoda e rikuperimit të shtesave, e cila konsiston në shtimin e një sasie të njohur të

analitit të pastër mbi mostrën reale. Për 2 mostrat e çajit dhe të kafesë përgatitur sipas

Mënyrës 2 është llogaritur rikuperimi i shtesave të tretësirës standarde të shtuar. Rezultatet

paraqiten në tabelën 8.20.


2014

68

Tabela 8.20 Rezultatet për rikuperimin e shtesës së katekolit në (%) përftuar me biosensorin

EPKB në 2 mostrat e çajit dhe të kafesë (përgatitur sipas mënyrës 2).

Biosensori EPKB

Mostra

Mënyra 2 C katekolit, të shtuar

(mg/L) C katekolit, të gjetur

(mg/L)

Rikuperimi

(%)

Çaj A 1.8 1.60 89

Çaj B

3.6

1.8

3.6

3.20

1.30

2.54

89

72

71

Kafe 1.8

3.6

2.02

2.60

112

72

Nga tabela 8.20 vihet re se rikuperimi i shtesës për standardin katekol analizuar me EPKB në

tre mostrat e (Çaj A, B dhe Kafe ) varion nga 71% deri në 112 %. Këto vlera mund të jenë të

pranueshme në rastin e përcaktimit të komponimeve organike (70-130%) (Harvey, 2000). Në

këtë rast mund të thuhet se kemi një rikuperim të mirë përsa i përket katekolit në mostrën e

çajit A, pra kjo konfirmon se biosensoret enzimatikë mund të përdoren për këtë qëllim duke

respektuar fushën e tyre të përdorimit.

Sipas literaturës (Melak, 2013) bazuar në mënyrën e tretjes dhe ekstraktimit të çajit jeshil,

sasia e katekolit e përcaktuar përgjithësisht shtrihet rreth zonës lineare të metodës së

përdorur. Pra katekoli në mostra çaji jeshil mund të përcaktohet me metoda të ndryshme

elektrokimike. Në tabelën e mëposhtme janë dhënë parametra analitikë të ndryshme që kanë

rezultuar në elektrodat të ndryshme të testuara për përcaktimin e katekolit në çaj jeshil me

metoda të ndryshme korresponduar me referencën e dhënë.

Tabela 8.21 Krahasimi i metodave të ndryshme të përcaktimit të katekolit

Metoda Elektroda/modifikuesit KD Zona Lineare Referena

ose biosensori i përdorur

SWV GCE modif me argjilë 0.10 nmolL-1

0.7-15μmolL-1

[Zen et al, 2002]

me preanodizim

DPV EPK modifikuar me mesopore 0.1 μmolL-1

0.5-50 μmolL-1

[Lin et al, 2009]

të Alumin/silicë (Al/SiO2)

SWV EPK modifikuar me Antrakinon 0.21μmolL-1

6-80 μmolL-1

[Melak et al, 2013]

SWV Elektroda modif NTC të shumëfishtë 0.25 μmolL-1

- [Lin et al, 2009]

DPV Elektrodë e zhveshur Indumi mod 1 μmolL-1

20-100 μmol-1

[Aziz et al, 2007]

me oksid kallai duke përdorur

një cikël red-oks të hidrazinës

Amperometri Elektroda të printuara 1.66 μmolL-1

10-160μmolL-1

[Sun et al, 2000]

modif me tirozinazë

SCV EPK modifikuar me ind banane (1 μmolL-1

) (12.7-100 μmolL-1

) ky punim

SCV EPK modifikuar me ind kërpudhë (5 μmolL-1

) (12.7-100 μmolL-1

) ky punim

SWV EPK modifikuar me ind kërpudhe (1 μmolL-1

) (12.7-162 μmolL-1

) ky punim

dhe nanogrimca Au



2014

69

E treguar edhe në tabelën e mësipërme, përcaktimi i katekolit me elektrodë karboni të

qelqëzuar (GCE) të modifikuar me argjilë me anodizim paraprak është një metodë me

ndjeshmëri të lartë. Gjithashtu përcaktimi me metodën voltametrike me puls diferencial

(DPV) duke përdorur elektrodën pastë karboni (EPK) të modifikuar me material mesoporoz

të Al/SIO2 rezulton me ndjeshmëri më të lartë nga të gjitha, por modifikuesi i përdorur është

shumë i kushtueshëm dhe kjo përbën disavantazh për këtë metodë. Ndërsa elektrodat e

studiuara në këtë punim mund të themi se kanë ndjeshmëri të afërt me metodën DPV e cila

përdor elektrodën indiumit me oksid kallai duke ndërfutur si modifikues hidrazinën. Në

elektrodat e studiuara në këtë punim EPKK, EPKB rezulton një zonë lineare e punës e gjerë

që përbën avantazh për këtë metodë elektrokimike, ndërsa në elektrodën pastë karboni

modifikuar me ind kërpudhe dhe nanogrimca ari është rritur edhe me shume lineariteti i zonës

në lidhje me dy elektrodat e tjera studiuar me teknikën SCV. Por mund të themi se elektrodat

e studiuara kundrejt analitit katekol në këtë punim kanë përparësi në përcaktimet voltametrike

të komponimeve fenolike duke marrë parasysh faktin se ato përgatiten shumë lehtësisht, janë

të thjeshta për tu përdorur dhe kanë kosto shumë të ulët. Enzima që përdoret si material

biologjik modifikues merret në frutin e bananes dhe aplikohet direkt e papërpunuar.

8.8.2 Aplikimi i Biosensorit EPKB në mostra ujërash nëntokësorë

Komponimet fenolike janë konsideruar si ndotësit dhe speciet më toksike të cilët gjenden

shpesh në mjedis: si në bojra, vajra, ushqime, pije, ujëra (Ren et al, 2011; Hristov et al

2003;Cummings et al, 1998). Përcaktimi i tyre me anë të metodave të thjeshta, të ndjeshme

dhe me kosto të ulët ka qenë objekt studimi për shumë studiues (Palmer 2007;Oncari et al

2011). Nga Biosensorët e studiur EPKB rezultoi më i përshtashëm për përcaktimin e disa

komponimeve fenolike, nisur nga kjo për ta bërë të aplikueshëm këtë biosensor është testuar

për përcaktimin e komponimeve fenolike në mostra ujëra (puse) nëntokësorë. Në studim janë

marrë në mënyrë rastësore mostra ujërash nëntokësorë, në zonën naftëmbajtëse Patos-

Marinëz e cila është menduar të jetë e ndotur nga komponime fenolike. Janë analizuar 3

mostra të marrë në 3 puse të ndryshme në këtë zonë, të cilat janë analizuar për praninë e disa

prej komponimeve fenolike të cilët bioisensori EPKB i përgjigjet elektrokimikisht. Janë kryer

matje paralele për çdo rast.

Mostrat janë analizuar me të njëjtën teknikë elektrokimike (SWV) si në rastin e

mostrave të çajit dhe kafesë. Matjet janë kryer në temperaturë mjedisi, ku në secilin

rast, fillimisht është rregjistruar sinjali analitik në tretësirën buferike, pas shtesës së 5

ml mostër uji si dhe pas çdo shtese standarde mbi mostër. Mostrat janë testuar për

praninë e fenolit, m-krezol, p-krezol, 4-klorfenol, hidrokinon, 3-nitrofenol, 4-

nitrofenol, katekol. Nga matjet eksperimentale përftuar nga mostrat e testuar, është

marrë sinjal elektrokimik për komponime fenolike të ndryshme të cilat ndryshojnë si

nga sasia edhe nga larmia e tyre. Disa prej voltamogramave të rregjistruara me

biosensorin EPKB në mostrat e studiuara për praninë e disa komponimeve fenolike

janë dhënë në figurat e mëposhtme.


2014

70

0.2 0.4 0.6 0.8

-4

-3

-2

-1

0

i(m

ikro

A)

E (V)

Mostra 1

0.54 ppm m-kresol

1.08 ppm m-kresol

0.2 0.4 0.6 0.8

-4

-3

-2

-1

0

i (m

ikro

A)

E (V)

Mostra 2

0.54 ppm p-kresol

1.08 ppm p-kresol

0.4 0.6 0.8 1.0

-4

-3

-2

-1

0

i (m

ikro

A)

E (V)

Mostra 3

0.99 ppm fenol

1.99 ppm fenol

0.2 0.4 0.6 0.8

-4

-3

-2

-1

0

i (m

ikro

A)

E (V)

Mostra 1

0.64 ppm 4-klorfenol

1.28 ppm 4-klorfenol

Figura 8.18 Voltamogramat e rregjistruara me EPKB në mostrat 1,2,3 dhe pas shtesave mbi

to të standardeve të komponimeve fenolike.

Në figurën 8.18 janë treguar disa prej voltamogramave të rregjistruara për 3 mostrat të marrë

në studim me biosensorin EPKB. Ajo çfarë vihet re në çdo rast është shfaqia e një piku rryme

të afërt me komponimet fenolike të studiuara, dhe me lartësi të pikut që ndryshon në mostra

të ndryshme. Nga shtesat e standardeve të ndryshme si: m-krezol, p-krezol, fenol, 4-klorfenol

mbi mostër shihet se biosensori i përgjigjet shtesës së standardit në secilin rast duke dhënë

një pik rryme i cili rritet me rritjen e përqendrimit të shtuar. Në tabelën e mëposhtme

përmblidhen rezultatet e marra për analitë të ndryshëm fenolikë në mostrat e analizuara.

Tabela 8.22 Rezultatet eksperimentale të përftuara nga analiza e tre mostrave ujore (n=3).

Biosensori Analiti

(µg/ml)

Mostra 1

Mostra 2

Mostra 3

EPKB

4-klorfenoli 1.30±0.2 1.86±0.02 1.65±0.1

p-krezoli 2.03±0.1 2.27±0.1 0.85±0.06

m-krezoli 1.70 ±0.02 - -

Fenol 3.40 ±0.1 2.40 ±0.06 -


2014

71

Nga të dhënat e tabelës 8.22 vihet re se në mostrën 3 komponimet fenolike rezultojnë në një

sasi më të vogël se tek mostra 1 dhe 2, ku rezultuan si ujëra me përmbajtje më të lartë të

komponime si fenol, 4-klorfenol, m-krezol, p- krezol.

Sërisht në këtë studim për të vlerësuar përpikmërinë e metodës dhe praninë e gabimeve

sistematike është përdor metoda e rikuperimit të shtesave, ku mbi mostrën reale është shtuar

një sasi e njohur e analitit të pastër. Për 3 mostrat është llogaritur rikuperimi i shtesave të

tretësirës standarde të shtuar. Rezultatet paraqiten në tabelën 8.23.

Tabela 8.23 Rezultatet për rikuperimin e shtesës në (%) përftuar me biosensorin EPKB në 3

mostra ujore të analizuara dhe për 3 tretësirat standarde: 4-klorfenol, p-krezol, m-krezol.

Biosensori EPKB

Mostra

Ujore

C 4-klorfenol, të shtuar

(mg/L) C 4-klorfenol, të gjetur

(mg/L) Rikuperimi

(%)

Mostra 1 0.64 0.62 96.9

Mostra 2

0.64

1.28

0.58

1.09

90.6

85.2

Mostra 3 0.64

1.28

0.69

1.29

107.8

100.7

Mostra

Ujore

C p-kresol, të shtuar

(mg/L) C p-kresol, të gjetur

(mg/L) Rikuperimi

(%)

Mostra 1 0.54

1.08

0.49

0.92

90.7

85.1

Mostra 2 0.54

1.08

0.53

0.90

98.1

83.3

Mostra 3 0.54

1.08

0.49

1.09

90.7

100.9

Mostra

Ujore

C m-kresol, të shtuar

(mg/L) C m-kresol, të gjetur

(mg/L) Rikuperimi

(%)

Mostra 1 0.54

1.08

0.51

1.05

94.4

97.2

Nga tabela e mësipërme vihet re se rikuperimi i shtesës për 4-klorfenol dhe p-krezol duke

përdorur EPKB mbi tre mostrat e analizuara varion nga 83% deri në 107%. Megjithatë këto

janë vlera të pranueshme në rastin e përcaktimit të komponimeve organike (70-130%)

(Harvey, 2000). Mund të thuhet në këtë rast se kemi një rikuperim të mirë përsa i përket

këtyre komponimeve fenolike, pra kjo konfirmon se biosensorët enzimatikë mund të përdoren

për këtë qëllim.


2014

72

KAPTULLI IX

9. KONKLUZIONE

Biosensorët enzimatikë pastë karboni modifikuar me inde bimore sigurojnë përcaktime

analitike me selektivitet dhe ndjeshmëri të mirë. Qellimi i kësaj teme doktorature ka qenë

përgatitja e disa biosensorëve të modifikuar me inde bimore të ndryshme për të përcaktuar

komponimet fenolike. Për ndërtimin e biosensoreve u përdorën inde bimore nga 5 bime të

ndryshme si burim i enzimës PPO: banane, mollë, dardhë, patate, kërpudhë pa përdorur

procedura paratrajtimi. Efekti i enzimës tek çdo ind bimor është vlerësuar duke studiuar dhe

krahasuar sjelljen e çdo tip biosensori me elektrodën e pamodifikuar pastë karboni.

Nga krahsimi i këtyre elektrodave është konstatuar se ndjeshmëria rritet dhe varet nga

lloji i indit modifikues dhe substrati i studiuar. Elektrodat modifikuar me ind të

kërpudhës, bananes dhe mollës kanë rezultuar me një ndjeshmëri të lartë kundrejt

analitit fenol, ndaj studimi i këtyre elektrodave është thelluar më tej duke optimizuar

kushtet dhe parametrat e punës. Zvogëlimi i potencialit të oksidimit të analitit të

studiuar me këto biosensorë rrit dhe selektivitetin e tyre. Pra zvogëlon mundësinë e

oksidimit të komponimeve të tjera të pranishëm në matricën e mostrës.

Është konstatuar se optimizimi raportit të komponentëve të materialit elektrodik

(pudër karboni-parfinë-ind bimor) luan një rol të rëndësishëm në përgjigjen e

biosensorëve enzimatikë. Përgjithsisht duke u bazuar në ndjeshmërinë, koeficientët e

korrelacionit në lakoret e kalibrimit dhe rrymës së sfondit, raporti optimal i

komponentëve elektrodik në të 6 tipet e biosensorëve ka rezultuar 1.000 g pudër

karboni-280 μl parafinë-0.100 g ind bimor. Sinjal më i mirë merret në një celulë

elektrokimike me pH 7 (bufer fosfat) si dhe duke përdorur shpejtësi skanimi 50 mV/s

gjatë matjeve voltametrike.

Nga studimi i madhësisë së grimcës së pudrës së karbonit në përgjigjen e

biosensorëve enzimatik rezultoi se për përftimin e një sinjali analitik të lartë me një

rrymë sfondi sa më të ulët duhet përdorur pudër karboni me madhësi të grimcës 0.09-

0.071 mm.

Nga studimi i efektit të enzimës bimore në elektrodat EPK ka rezultuar se jo vetëm

sasia e indit bimor por edhe pozicionimi i saj në trupin e bimës, ku aktiviteti paraqitet

maksimal, luan një rol të rëndësishëm në sjelljen e këtyre biosensorëve enzimatik.

Nga studimi i biosensorëve të modifikuar me ind kërpudhe të marrë nga 4 pjesë

kryesorë të trupit (a, b, c, d fig 8.8) të kërpudhës, rezultoi se biosensori EPKK

modifikuar me indin e marrë në pjesën a shfaq një aktivitet enzimatik dhe

rrjedhimisht ndjeshmëri më të lartë kundrejt substratit katekol (b = 1.42µ A/ppm).

Është vlerësuar vlefshmëria e metodës duke krahasuar parametrat e performancës të 5

tipeve (EPKB, EPKKa, EPKM, EPKD, EPKP) të biosensorëve të studiuar kundrejt

analitëve fenol dhe katekol. Biosensori pastë karboni modifikuar me ind banane ka

dhënë një performancë analitike më të mirë përsa i përket ndjeshmërisë, kufirit më të

ulët të diktimit dhe shmangies standarde, kundrejt analitit katekol. Gjitahshtu edhe


2014

73

biosensori modifikuar me ind kërpudhe EPKKa ka dhënë rezultate të përafërta me

biosensorin EPKB.

Sjellja e biosensorëve të ndryshëm ka qenë e ndryshme për substrate fenolike të

ndryshme pra nuk ka rezultuar i njëjti analit i preferuar në të gjitha rastet. Por ajo

çfarë mund te nxirret si konkluzion në këtë rast është se substrate të preferuara për

enzimën PPO e marrë nga inde të ndryshme bimore si modifikues në elektrodat pastë

karboni janë komponimet mono dhe difenolike zëvendësuar kryesisht në pozicionin

orto dhe para.

Inkorporimi i nanogrimcave të arit në pastën e karbonit rezultoi me rritje të

ndjeshmërisë së sinjalit analitik (b=0.64 µA/ppm me kufi diktimi më të ulët 0.14

mg/L) e shoqëruar gjithashtu edhe me zhvendosje të potencialit të oksidimit drejt

vlerave më të ulëta. Nga vlerësimi i parametrave të përformancës së biosensorit

enzimatik të modifikuar me nanogrimca ari rezultoi se kjo metodë elektrokimike ka

qëndrushmëri dhe përpikmëri të mirë.

Nga vlerësimi i parametrave të përformancës së biosensorit enzimatik të modifikuar

me nanogrimca ari rezultoi se kjo metodë elektrokimike ka qëndrushmëri dhe

përpikmëri të mirë.

Si përfundim mund të themi biosensorët përgatitur me inde të ndryshme bimore të

papërpunuar si burim i enzimës PPO ofrojnë një alternativë të mirë në përcaktime të

ndryshme analitike pasi nuk lind nevoja për procedura paratrajtimi të modifikuesve biologjik,

ka një kosto të ulët dhe përgjigje të shpejtë krahasuar me metoda të tjera analitike. Ato kanë

rezultuar të qëndrueshëm për aq kohë sa ne përcaktojmë analitë të ndryshëm, në raste të

analizave të mëtejshme rekomandohet të përgatiten të freskët. Elektrodat pastë karboni të

modifikuara me indin e bananes EPKB dhe kërpudhës EPKKa kanë rezutuar me një

performancë të mirë analitike dhe mund të themi se janë të përshtatshme për tu aplikuar në

mostra reale për përcaktimin e komponimeve fenolike.


2014

74

KAPITULLI X

10. Bibliografia

Adams, R. N. (1958): Carbon Paste Electrodes. Anal. Chem. 30 (9): 1576–1576

DOI: 10.1021/ac60141a600.

Svancara, I.; Vytras, K.; Kurt, K.; Alain, W and Wang,J. (2009): Carbon Paste Electrodes in

Facts, Numbers, and Notes: A Review on the Occasion of the 50-Years Jubilee of

Carbon Paste in.Electroanalysis.Volume 21, (1): 7–28.

Svancara. I; Kalcher, K.; Walcarius, A.; Vytras, K. (2011): Electroanalysis with Carbon Paste

Electrodes. ISBN: 978-3019-2.

Kuwana, T.; French, W. G. (1964): Electrooxidation or Reduction of Organic Compounds

into Aqueous Solutions Using Carbon Paste Electrode.Anal. Chem. 36, 241.241–242.

Marcoux, L.S.; Prater, K.G.; Prater, B.G.; Adams, R.N. (2009): Carbon Paste Electrodes

Anal. Chem. 1965, 37, 1446.

Bauer, D.; Gaillochet, M. P; (1974): Etude du comportement de la pate de carbone a compose

electroactif incorpore. Electrochim. Acta. 19, 597.

Scholz, F.; Meyer B.(1997): Voltammetry of solid microparticles immobilized on electrode

surfaces. Journal of Solid State Electrochemistry. Springer. Reviews..

Wang, J.; Naser, N.; Angnes, L.; Wu, H.; Chen, L. (1992): Metal-dispersed carbon paste

electrodes. Anal. Chem., 1992, 64 (11): 1285–1288.

Kalcher, K. (1990): Electroanalysis., 2, 419.

Svancara, I.; Vytras, K.; Renger, F.; Smyth, M. R. (1992): Sb. Ved. Pr., Vys.Sk.

Chemickotechnol., Pardubice. 93, 56, 21.

Ulakhovich, N. A. ; Medyantseva, E. P.; Budnikov, G. K. (1993): Zh. Anal. Khim., 48, 980.

Kalcher, K.; Kauffmann, J.-M.; Wang, J.; Svancara, I.; Vytras, K.; Neuhold, C.; Yang, Z.

(1995): Sensors based on carbon paste in electrochemical analysis: A review with

particular emphasis on the period 1990–1993. Electroanalysis.Volume 7, (1): 5–22.

Svancara I.; Vytras, K.; Barek J. & Zima J. (2010): Carbon Paste Electrodes in Modern

Electroanalysis.Critical Reviews in Analytical Chemistry. 31, (4): 311-345.

Kalcher, K.; Schachl, K.; Svancara, I.; Vytras, K.; Alemu, H. (1997): Sci. Pap. Univ.

Pardubice, Ser. A , 3, 57.

Matuszewski, W.; Trojanovicz, M. (1990): Enzyme entrapped polypyrrole modified electrode

for flow-injection determination of glucose. Elsevier, Biosensors and

Bioelectronics.5, (2): 149–156.

Ruzgas, T.; Gorton, L.; Emnéus, J.; Marko-Varga G. (1995): Kinetic models of horseradish

peroxidase action on a graphite electrode.Journal of Electroanalytical Chemistry.391,

(1–2): 41–49.

Svancara, I.; Vytras, K.; Barek, J. and Zima J. (2001): Carbon Paste Electrodes in Modern

Electroanalysis. Critical Reviews in Analytical Chemistry. 31, (4): 311-345.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/elan.v21:1/issuetoc

http://pubs.acs.org/action/doSearch?action=search&author=Naser%2C+Najih&qsSearchArea=author

http://pubs.acs.org/action/doSearch?action=search&author=Angnes%2C+Lucio&qsSearchArea=author

http://pubs.acs.org/action/doSearch?action=search&author=Wu%2C+Hui&qsSearchArea=author

http://pubs.acs.org/action/doSearch?action=search&author=Chen%2C+Liang&qsSearchArea=author

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/elan.v7:1/issuetoc


http://www.tandfonline.com/action/doSearch?action=runSearch&type=advanced&searchType=journal&result=true&prevSearch=%2Bauthorsfield%3A(Vyt%C5%99as%2C+K)

http://www.tandfonline.com/action/doSearch?action=runSearch&type=advanced&searchType=journal&result=true&prevSearch=%2Bauthorsfield%3A(Barek%2C+J)

http://www.tandfonline.com/action/doSearch?action=runSearch&type=advanced&searchType=journal&result=true&prevSearch=%2Bauthorsfield%3A(Zima%2C+J)

http://www.tandfonline.com/loi/batc20?open=31#vol_31

http://www.tandfonline.com/toc/batc20/31/4

http://www.sciencedirect.com/science/journal/09565663

http://www.sciencedirect.com/science/journal/09565663

http://www.sciencedirect.com/science/journal/09565663/5/2








http://www.tandfonline.com/action/doSearch?action=runSearch&type=advanced&searchType=journal&result=true&prevSearch=%2Bauthorsfield%3A(Vyt%C5%99as%2C+K)

http://www.tandfonline.com/action/doSearch?action=runSearch&type=advanced&searchType=journal&result=true&prevSearch=%2Bauthorsfield%3A(Barek%2C+J)

http://www.tandfonline.com/action/doSearch?action=runSearch&type=advanced&searchType=journal&result=true&prevSearch=%2Bauthorsfield%3A(Zima%2C+J)

http://www.tandfonline.com/loi/batc20?open=31#vol_31

http://www.tandfonline.com/toc/batc20/31/4


2014

75

Pandey, P. C; Panwar, P. (1998): Preparation, characterization, and in vitro release study of

albendazole-encapsulated nanosize liposomes. International Journal of

Nanomedicine, Methods Biotechnol. 5. 101-108.

http://wos.isitrial.com/ (2000, December 18)

Svancara, I.; Hvizdalova, M.; Vytras, K.; Kalcher, K.; Novotny, R. (1996):Electroanalysis. 8,

61.

Anonymous (1995): Spectral coal—powder, ―RW-B‖ product, the highest purity.

Characterization & guarantee certificate (in German). Bonn, Germany: Ringsdorff–

Werke GmbH.

Svancara, I.; Hvizdalova, M.; Vytras, K.; Kalcher, K. and Novotny, R. (1996): A microscopic

study on carbon paste electrodes. Electroanalysis.8:61–65.

Wang, J.; Martinez, T.; Yaniv, D.R. and McCormick, L. (1990): Characterization of the

micro-distribution of conductive and insulating regions of carbon paste electrodes

with scanning tunneling microscopy. J. Electroanal. Chem. 286:265–272.

Svancara, I.; Baldrianova, L; Tesarova, E.; Vlcek, M.; Vytras, K. and Sotiropoulos. S. (2007):

Microscopic studies with bismuth-modified carbon paste electrodes: Morphological

transformations of bismuth microstructures and related observations. In Sensing in

Electroanalysis, Vol. 2, Eds. K. Vytras and K. Kalcher, 35–58.

Svancara, I.; Kalcher, K.; Diewald, W.; Vytras, K. Electroanalysis. 1996, 8, 336.

Cheng, I.F. and Martin, C.R. (1988): Ultramicrodisk electrode ensembles prepared by

incorporating carbon paste into a microporous host membrane. Anal. Chem. 60:2163–

2165.

Hocevar, S.B. and Ogorevc, B. (2007): Preparation and characterization of carbon paste

micro-electrode based on carbon nanoparticles. Talanta 74:405–411.

Svancara, I. and Schachl, K. (1999): Testing of unmodified carbon paste electrodes. Chem.

Listy 93:490–499.

Svancara, I.; Konvalina, J.; Schachl, K.; Kalcher, K.; Vytras, K. (1998). Electroanalysis. 10,

435.

Svancara, I., Zima, J.; Schachl, K. (1998): The testing of carbon paste electrodes: An

example on the characterisation of a carbon paste electrode prepared from newly used

graphite powder. Sci. Pap. Univ.Pardubice Ser. A 4:49–63.

http://www.sigma-aldrich.com/saws.nsf/FluProducts?OpenFrameset; download: May 15,

2004.

Anonymous. (1995). Sigradur® Pulver: Characterization & Guarantee Certificate (in

German). Meitingen, Germany: HTW-Hochtemperatur-Werkstoffe GmbH.

Adams, R.N. (1969): Electrochemistry at Solid Electrodes. 26–27, 30, 55, 100, 125–130,

280–283, 330–367.

Kalcher, K.; Svancara, I.; Metelka, R.; Vytras, K. and Walcarius A. (2006): Heterogeneous

electrochemical carbon sensors. The Encyclopedia of Sensors, Vol. 4, Eds. C.A.

Grimes, E.C. Dickey, and M.V. Pishko, pp. 283–429.

Schmid, G.M. and. Bolger, G.W. (1973): Determination of gold in drugs and serum by use of

anodic stripping voltammetry. Clin. Chem. 19:1002–1005.


2014

76

Svancara, I. and Vytras, K. (1993): Voltammetry with carbon paste electrodes containing

membrane plasticizers used for PVC-based ion-selective electrodes. Anal.Chim. Acta

273:195–204.

Svancara, I.; Zima J.; Schachl, K. (1998): Sci. Pap. Univ. Pardubice, Ser. A. , 4, 49.

Sagar, K., Fernandez Alvarez, J.H., Hua, C.; Smyth, M.R. and. Munden R. (1992):

Differential pulse voltammetric determination of Sumatriptan succinate (1–1) in a

tablet dosage. J. Phar. Biomed. Anal. 10:17–21.

Hattori, T.; Kato, M.; Tanaka, S. and Hara, M. (1997): Adsorptive stripping voltammetry of

anionic surfactants on a carbon paste electrode using ferrocenyl cationic surfactant as

an analytical electrochemical probe. Electroanalysis 9:722–725.

Olson, C. and Adams, R.N. (1960): Carbon paste electrodes: Application to anodic

voltammetry. Anal.Chim.Acta.22:582–589.

Olson, C. and Adams, R.N. (1963): Carbon paste electrodes: Application to cathodic

reductions and anodic stripping voltammetry. Anal.Chim. Acta 29:358–363.

Papouchado, L.; Bacon, J. and Adams, R.N. (1970): Potential-step cyclic voltammetry for the

study of electrode reaction mechanisms. J. Electroanal. Chem. 24:1–5.

Neeb, R.; Kiehnast, I. and Narayanan. A. (1972): On the use of carbon paste electrodes in

voltammetry. Fresenius Z. Anal. Chem. 262:339–343.

Soderhjelm, P. (1976): A comparison of the analytical utility of three different potential ramp

techniques in voltammetry, using a carbon-paste electrode. J. Electroanal. Chem.

71:109–115.

Kingsley, E.D. and Curran, D.J. (1988): Some observations on carbon paste electrodes in

AC-voltammetry. Anal.Chim. Acta 206:385–390.

Curran, D.J., Gelbert, M.B. and Kingsley, E.D. (1990): An instrument for alternating current

voltammetry featuring a digital phase-sensitive detector: Application to flow-injection

analysis using ac amperometry. Electroanalysis. 2:435–442.

Ravichandran, K. and Baldwin, R.P. (1984): Enhanced voltammetric response by

electrochemical pretreatment of carbon paste electrodes. Anal. Chem. 56:1744–1747.

Albahadily, F.N. and Mottola, H.A. (1987): Improved response of carbon-paste electrodes for

electrochemical detection in flow systems by pretreatment with surfactants. Anal.

Chem. 59:958–962.

Stulik, K. and Pacakova, V. (1981): Comparison of several voltammetric detectors for high-

performance liquid chromatography. J. Chromatogr. A 208:269–278.

Petek, M.; Bruckenstein, S.; Feinberg, B. and Adams, R.N. (1973): Anodic oxidation of

substituted methoxyphenols: MS-identification of methanol formed. J. Electroanal.

Chem. 42:397–401.

Adams, R.N.; Murrill, E.; McCreery, R.; Blank, L. and Karolczak, M. (1972): 6-Hydroxy-

dopamine: A new oxidation pathway. Eur. J. Pharmacol. 17:287–289.

Bauer, D. and Gaillochet, P. (1974): Behavior of carbon pastes containing an electro-active

compound (in French). Electrochim. Acta, 19:597–606.

Brainina, Kh.Z. and Ashpur, V. (1979): Phase electrochemical analysis with a carbon paste

electricallyactive electrode. Zavod. Lab. (U.S.S.R.) 45:10–20.


2014

77

Kissinger, P.T.; Refshauge, C.; Dreiling, R. and Adams, R.N. (1973): Electrochemical

detector for liquid chromatography with picogram sensitivity. Anal.Lett. 6:465–477.

Vytras, K. and Svancara, I. (2007): Carbon paste-based ion-selective electrodes. Sensing in

Electroanalysis, 2: 7–22.

Zakharchuk, N.F. (1991): Personal communication.

http://www.merck.de/english/services/chemdat/english/index.htm; download: May 30, 2004.

Adams, R.N. (1963): Carbon paste electrodes. A review. Rev. Polarog. (Jpn.) 11:71–78.

Ulakhovich, N.A.; Medyantseva, E.P. and Budnikov, G.K. (1993): Carbon-paste electrodes

as chemical sensors in voltammetry. J. Anal. Chem.48:980–998.

Kalcher, K.; Kauffmann, J.-M.; Wang, J.; Svancara, I.; Vytras, K.; Neuhold, C. and Yang, Z.

(1995): Sensors based on carbon paste in electrochemical analysis: A review with

particular emphasis on the period 1990–1993. Electroanalysis 7:5–22.

Svancara, I.; Vytras K.; Barek, J. and Zima, J. (2001): Carbon paste electrodes in modern

electroanalysis (a review). Crit. Rev. Anal. Chem. 31:311–345.

Wang, C.; Creasy, K.; Shaw, B. (1991): J. Electroanal. Chem., 300, 365.

Zima, J; Svancara, I.; Barek, J.; and Vytras, K. (2009): Recent advances in electroanalysis of

organic and biological compounds at carbon paste electrodes. Crit. Rev. Anal. Chem.

39:204–227.

O’Neill, R.D. (1993): Sensor–tissue interactions in neurochemical analysis with carbon paste

electrodes in vivo (a review). Analyst (U.K.) 118:433–438.

Svancara, I. and Vytras, K. (1994): Preparation and properties of carbon paste electrodes (a

review, part I; in Czech). Chem. Listy 88:138–146;

Vytras, K. and Svancara, I. (1994): Applications of carbon paste electrodes in electroanalysis

(a review, Part II; in Czech). Chem. Listy 88:412–422.

Svancara, I.; Vytras, K.; Kalcher, K; Walcarius, A. and Wang, J. (2009): Carbon paste

electrodes in facts, numbers, and notes: A review on the occasion of the 50-years

jubilee of carbon paste in electrochemistry and electroanalysis. Electroanalysis 21:7–

28.

Svancara, I.; Vytras, K; Renger, F. and Smyth, M.R. (1992-1993): Application of carbon

paste electrodes in electroanalysis. A review.Sb.Ved.Pr.,Vys.Sk. Chemickotechnol.,

Pardubice 56:21–57.

Dryhust, G. and McAllister, D.L. (1985): Carbon electrodes. In Laboratory Techniques in

Electroanalytical Chemistry, Chapter 10-III, Eds. P.T. Kissinger and W.R. Heineman,

Orig. Edn. pp. 294–301.

McCreery, R.L. and Cline, K.K. (1996): Carbon electrodes. In Laboratory Techniques in

Electroanalytical Chemistry, Chapter 10-III, Eds. P.T. Kissinger and W.R. Heineman,

Revised and Expanded Edn. 311–312, 816-817.

Hvizdalova, M. (1994): A study on applicability of carbon paste electrodes in voltammetry.

MSc dissertation, University of Pardubice, Pardubice, Czech Republic.

Kalcher, K. (1990): Chemically modified carbon paste electrodes in voltammetric analysis.

Electroanalysis 2:419–433.


2014

78

Gorton, L. (1995): Carbon paste electrodes modified with enzymes, tissues, and cells. A

review.Electroanalysis 7:23–45.

Zhang, Z.-Q.; Liu, H.; Zhang, H. and Li, Y.-F. (1996): Simultaneous cathodic stripping

voltammetric determination of mercury, cobalt, nickel, and palladium by mixed

binder carbon paste electrode containing dimethylglyoxime. Anal.Chim. Acta

333:119–124

Li, Y.-F.; Xiao, Z.-L.; Liu, X.-Y.and Zhang. Z.-Q. (1998): Voltammetric characteristics of

chlordiazepoxide at the mixed binder carbon paste electrode. Fenxi Kexue Xuebao

14:106–109.

Lutz, M.; Burestedt, E.; Emneus, J.; Liden, H.; Gobhadi, S.; Gorton L. and Marko Varga, G.

(1995): Effects of different additives on a tyrosinase based carbon paste electrode.

Anal.Chim. Acta 305:8–17.

Spohn, U., Narasaiah, D.; Gorton, L. and Pfeiffer D. (1996): A bienzyme modified carbon

paste electrode for the amperometric detection of L-lactate at low potentials.


Miland, E.; Miranda Ordieres, A.J.; Tunon Blanco, P.; Smyth, M.R. and Fagain, C.O. (1996):

Poly(oaminophenol)- modified bienzyme carbon paste electrode for the detection of

uric acid. Talanta 43:785–796

Huang, T.; Warsinke, A.; Koroljova Skorobogatko, O.V.; Makower, A.; Kuwana, T. and

Scheller, F.W. (1999): A bienzyme carbon paste electrode for the sensitive detection

of NADPH and the measurement of glucose-6-phosphate dehydrogenase.

Electroanalysis 11:295–300

Wang, J. and Lin, M.-S. (1989): Dual electrode configurations with a plant tissue as generator

reactor. Anal.Chim. Acta 218:281–290.

Zhang, X. and Rechnitz, G.A. (1994): Simultaneous determination of glucose and sucrose by

a dualworking electrode multienzyme sensor flow-injection system. Electroanalysis

6:361–367

Sapio, J.P.; Colaruotolo, J.F. and Bobbitt, J.M. (1973): Universal ion-selective electrode

based on graphite paste. Anal.Chim. Acta 67:240–242

Wu, W.-S., Uddin, M.S. and Hua, C. (1995): Cation exchange based chemically modified

electrodes. Bull. Electrochem. 11:402–406.

Svancara, I.; Ogorevc, B.; Hocevar, S.B. and Vytras, K. (2002): Perspectives of carbon paste

electrodes in stripping potentiometry. Anal. Sci. (Jpn.) 18:301–305.

Vytras, K.; Khaled, E.; Jezkova, J.;.Hassan, H.N.A and Barsoum, B.N. (2000). Studies on the

potentiometric thallium (III)-selective carbon paste electrode and its possible

applications. Fresenius J. Anal. Chem. 367:203–207.

Svancara, I.; Ogorevc, B.; Novic, M .and Vytras, K. (2002): Simple and rapid determination

of iodide in table salt by stripping potentiometry at a carbon-paste electrode.

Anal.Bioanal. Chem. 372:795–800.

Ulakhovich, N.A., Medyantseva, E.P. and Mashkina, S.V (1997): Electroactive carbon-paste

electrode for determining iridium(III). J. Anal. Chem. (Russ.)/transl. of Zh. Anal.

Khim 52:331–333.


2014

79

Tomcik, P.; Banks, C.E.; Davies, T.J. and Compton, R.G. (2004): A self-catalytic carbon

paste electrode for the detection of vitamin B12. Anal. Chem. 76:161–165.

Svancara, I.; Kalcher, K. and Vytras, K. (1997): Solid electrodes plated with metallic films.

Sci. Pap. Univ. Pardubice Ser. A 3:207–225.

Kauffmann, J.-M.; Laudet, A.; Patriarche, G.J. and Christian. G.D. (1982): The graphite

spray electrode and its application in the anodic stripping voltammetry of bismuth.


Kauffmann, J.-M.; Laudet, A. and Patriarche. G.J. (1982): The modified carbon paste

electrode. On its use by differential pulse anodic stripping voltammetry in the

presence of a mercury film (in French). Anal.Lett. l5:763–774.

Svancara, I.; Pravda, M.; Hvizdalova, M; Vytras, K. and Kalcher. K. (1994): Voltammetric

investigations on carbon paste electrodes as supports for mercury films.


Navratilova, Z. and Vaculikova. (2006): Electrodeposition of mercury film on electrodes

modified with clay minerals. Chem. Pap. 60:348–352.

Svancara, I.; Vytras, K.; Bobrowski, A. and Kalcher, K. (2002): Determination of arsenic at a

gold-plated carbon paste electrode using constant current stripping analysis. Talanta

58:45–55.

Svancara, I.; Matousek, M.; Sikora, E.; Schachl, K.; Kalcher, K. and Vytras, K. (1997):

Carbon paste electrodes plated with a gold film for the voltammetric determination of

mercury(II). Electroanalysis 9:827–833.

Chadim, P.; Svancara, I.; Pihlar, B. and Vytras, K. (2000): Gold-plated carbon paste

electrodes for anodic stripping determination of arsenic. Collect. Chem.

Czech.Commun.65:1035.

Wang, J.; Lu, J.-M.; Hocevar, S.B.; Farias, P.A.M. and Ogorevc, B. (2000): Bismuth-coated

carbon electrodes for anodic stripping voltammetry. Anal. Chem. 72:3218–3222.

Wang, J. (2005): Stripping analysis at bismuth electrodes: A review. Electroanalysis

17:1341–1346.

Economou, A. (2005): Bismuth-film electrodes: Recent developments and potentialities for

electroanalysis. Trends Anal. Chem. 24:334–340.

Kokkinos, C. and Economou, A. (2008).Stripping analysis at bismuth-based electrodes (a

review).Curr.Anal. Chem. 4:183–190.

Krolicka, A.; Pauliukaite, R.; Svancara, I.; Metelka, R.; Bobrowski, A.; Norkus, E.; Kalcher,

K. and Vytras, K. (2002): Bismuth film-plated carbon paste electrodes.

Electrochem.Commun. 4:193–196.

Pauliukaite, R.; Metelka, R.; Svancara, I.; Krolicka, A.; Bobrowski A.; Vytras, K.; Norkus, E.

and Kalcher, K. (2002): Carbon paste electrodes modified with Bi2O3 as sensors for

the determination of cadmium and lead. Anal.Bioanal. Chem. 374:1155–1158

Hocevar, S.B.; Svancara, I.; Ogorevc, B. and Vytras, K. (2005): Novel electrode for

electrochemical stripping analysis based on carbon paste modified with bismuth

powder. Electrochim. Acta 51:706–710.


2014

80

Cao, L-Y.; Jia, J-B. and Wang, Z-H. (2008): Sensitive determination of Cd and Pb by

differential pulse stripping voltammetry with in-situ bismuth-coated zeolite doped

carbon paste electrodes. Electrochim.Acta 53:2177–2182.

Svancara, I.; Prior, C.; Hocevar, S.B. and Wang, J. (2010): A decade of bismuth-modified

electrodes in electroanalysis (a review). Electroanalysis 22:1405–1420.

Sopha, H.; Baldrianova, L.; Tesarova, E.; Grinciene, G.; Weidlich, T.; Svancara, I. and

Hocevar, S.B. (2010): A new type of bismuth electrode for electrochemical stripping

analysis based on the ammonium tetrafluorobismuthate bulk-modified carbon paste.


Gardea T. J.; Darnall, D. and Wang, J. (1988): Bioaccumulation and voltammetric behavior

of gold at alga-containing carbon paste electrodes. J. Electroanal. Chem. 252:197–

208.

Connor, M.; Dempsey, E.; Smyth, M.R.; Richardson. D.H. (1991): Determination of some

metal ions using lichen-modified carbon paste electrodes. Electroanalysis 3:331–336.

Ramos, J.A.; Bermejo, E.; Zapardiel, A.; Perez, J.A. and Hernandez, L. (1993): Direct

determination of lead by bioaccumulation at a moss-modified carbon paste electrode.


Navaratne, A. and Rechnitz, G.A. (1992).Improved plant tissue-based biosensor using in-

vitro cultured tobacco callus tissue. Anal.Chim. Acta 257:59–66.

Wijesuriya, D. and Rechnitz, GA. (1991): Mixed carbon paste-pea seedling electro-chemical

sensor for measuring plant growth-regulating activity of amines. Anal.Chim. Acta

243:1–8.

Ouangpipat, W.; Lelasattarathkul, T.; Dongduen, C. and Liawruangrath. S. (2003):

Bioaccumulation and determination of lead using treated-Pennisetum-modified

carbon paste electrode. Talanta 61:455–464

Wang, J. and Lin, M.-S. (1988): Mixed plant tissue carbon paste bioelectrode. Anal. Chem.

60:1545–1548

Horie, H. and. Rechnitz, G.A (1995): Hybrid tissue/enzyme biosensor for pectin. Anal.Chim.

Acta .306:123–127.

Cummings, E.A.; Mailley, P.; Linquette Mailley, S.; Eggins, B.R.; McAdams, E.T. and

McFadden, S. (1998): Amperometric carbon paste biosensor based on plant tissue for

the determination of total flavanol contentin beers. Analyst (U.K.) 123:1975–1980.

Forzani, E.S.; Rivas, G.A. and Solis, V.M. (1997): Amperometric determination of dopamine

on vegetal-tissue enzymic electrodes. Analysis of interferents and enzymic selectivity.

J. Electroanal. Chem. 435:77–84.

Fatibello Filho, O.; Lupetti, K.O. and Vieira, L.D. (2001): Chronoamperometric

determination of paracetamol using an avocado tissue (Persea americana) biosensor.

Talanta 55:685–692.

Bezerra, V.S.; Lima Filho, J.L.; Montenegro, M.C.; Araujo, A.N. and Lins da Silva, V.

(2003): Flow injection amperometric determination of dopamine in pharmaceuticals

using a polyphenol oxidase biosensor obtained from soursop pulp. J. Pharm. Biomed.

Anal. 33:1025–1031.


2014

81

Mojica Elmer, R.E.; Gomez, J S.P.; Micor, R.L. and. Deocaris, C.C. (2006): Lead detection

using a pineapple bioelectrode. Philipp. Agricult. Sci. 89:134–140.

Kozan, J.V.B.; Silva, R.P.; Serrano, S.H.P.; Lima, A.W.O. and Angnes, L. (2010):

Amperometric detection of benzoyl peroxide in pharmaceutical preparations using

carbon paste electrodes with peroxidases naturally immobilized on coconut fibers.

Biosens.Bioelectron. 25:1143–1148.

Skladal, P. (1991): Mushroom tyrosinase-modified carbon paste electrode as an

amperometric biosensor for phenols. Collect. Czech. Chem. Commun. 56:1427–1433.

Moressi, M.B.; Zon, A.; Fernández, H.; Rivas, G.A. and Solis.V. (1999): Amperometric

quantification of Alternaria mycotoxins with a mushroom tyrosinase modified carbon

paste electrode.Electrochem.Commun. 1:472–476.

Lei, C.-X.; Gong, F.-C.; Shen, G.-L.and Yu, R.-Q. (2003): Amperometric immunosensor for

Schistosoma japonicum sp. antigen using antibodies loaded on a nano-gold monolayer

modified chitosan-entrappedcarbon paste electrode. Sensors Actuators B 96:582–588.

Sugawara, K.; Matsui, H.; Hoshi, S. and Akatsuka, K. (1998): Voltammetric detection of

Ag(I) at carbon paste electrode modified with keratin. Analyst (U.K.) 123:2013–2016.

Ito, Y.; Yamazaki, S.; Kano, K. and Ikeda, T. (2002): Escherichia coli and its application in a

mediated amperometric glucose sensor. Biosens.Bioelectron. 17:993–998.

Erdem, A.; Kerman, K.; Meric, B.; Akarca, U.S. and Ozsoz. M. (2000): Novel hybridization

indicator methylene blue for the electrochemical detection of short DNA sequences

related to the hepatitis-B virus. Anal.Chim. Acta 422:139–149.

Torimura, M.; Miki, A.; Wadano, A.; Kano, K. and Ikeda. T. (2001): Electrochemical

investigation of photoreduction catalyzed by cyanobacteria Synechococcus sp.

PCC7942 in exogenous quinones and photoelectrochemical oxidation of water. J.

Electroanal. Chem. 496:21–28.

Kim, E.J.; Haruyama, T.; Yanagida, Y.; Kobatake, E. and Aizawa, M. (1999). Disposable

creatinine sensor based on thick-film hydrogen peroxide electrode system. Anal.Chim.

Acta 394:225–231.

Wang, J.; Liu, J. and Cepra, G. (1997): Thermal stabilization of enzymes immobilized within

carbon paste electrodes. Anal. Chem. 69:3124–3127.

Korbut, O.; Buckova, M. Tarapcik, P.; Labuda, J. and Grundler, P. (2001): Damage to DNA

indicated by an electrically heated DNA-modified carbon paste electrode. J.

Electroanal. Chem. 506:143–148.

Korbut, O.; Buckova, M.; Labuda, J. and Gruendler, P. (2003): Voltammetric detection of

antioxidative properties of flavonoids using electrically heated DNA modified carbon

paste electrode. Sensors 3:1–10.

Flechsig, G.-U.; Korbout, O.; Hocevar, S.B.; Thongngamdee, S.; Ogorevc, B.; Gruendler, P.

and Wang, J. (2002): Electrically heated bismuth-film electrode for voltammetric

stripping measurements of trace metals. Electroanalysis 14:192–196.

Svancara, I.; Kotzian, P.; Metelka, R.; Bartos, M.; Foret, P. and Vytras, K. (2002): Plastic

bars with carbon paste: A new type of the working electrode in electroanalysis. In

Monitoring of Environmental Pollutants, Vol. IV (in Czech), Eds. K. Vytras, J.

Kellner, and J. Fischer, 145–158.


2014

82

Svancara, I.; Hradilova, S.; Nepejchalova, L. and Bartos. M. (2009): Temperature-controlled

processes at carbon paste-based electrodes: Possibilities and limitations in

electroanalytical measurements. Sensing in Electroanalysis, Vol. 4, Eds. K. Vytrˇas,

K. Kalcher, and I. Švancara. 7–26.

Lopes da Silva, W.T., Thobie Gautier, C.; Rezende, M.O.O. and El Murr, N. (2002):

Electrochemical behavior of Cu(II) on carbon paste electrode modified by humic acid.

A cyclic voltammetry study.Electroanalysis 14:71–77.

Svancara, I. et al. (1985–2010): Unpublished results.

Wang, J.; Kawde, A.N.; Erdem, A. and Salazar, M. (2001): Magnetic bead-based label-free

electrochemical detection of DNA hybridization. Analyst (U.K.).126:2020–2024.

Wang, J. and Kawde, A.N. (2002): Magnetic-field stimulated DNA oxidation.

Electrochem.Commun. 4:349–352.

Dunwoody, D.C.; Unlu, M.; Wolf, A.K.H.; Gellett, W.L. and Leddy, J. (2005): Magnet

incorporated carbon electrodes: Methods for construction and demonstration of

increased electrochemical flux. Electroanalysis 17:1487–1494.

Tang, D.-P.; Yuan, R. and Chai, Y.-Q. (2006): Direct electrochemical immunoassay based on

protein-magnetic nanoparticle composites on to magnetic electrode surfaces by

sterically enhanced magnetic field force. Biotechnik.Lett. 28:559–565.

Liu, Z.-M., Yang, H.-F.; Li, Y.-F.; Liu, Y.-L.; Shen, G.-L.and Yu, R.-Q. (2006): Core-shell

magnetic nanoparticles applied for immobilization of antibody on carbon paste

electrode and amperometric immunosensing. Sens. Actuators B. 113:956–962.

Tang, D.-P.; Yuan, R. and Chai, Y.-Q. (2006): Magnetic core-shell Fe3O4 at Ag nano-

particles coated carbon paste interface for studies of carcinoembryonic antigen in

clinical immunoassay. J. Phys. Chem. B. 110:11640–11646.

Hulanicki, A.; Glab, S. and Ingman, F.A. (1991): Chemical sensors-Definitions and

classification. Pure Appl. Chem. 63:1247–1250.

Thevenot, D.R.; Toth, K.; Durst, R.A. and Wilson.G.S. (1999). Electrochemical biosensors:

Recommended definitions and classification. Pure Appl. Chem. 71:2333–2348.

Ramachandra Rao, C.N.; Kulkami, Giridhar U.; Jonhn Thamasa, P.; Edwards Peter, P.

(2000): Metal nano particles and their assemblies, Chem. Soc.Rev., 2000, 29: 27-35.

Schuhmann, W. (2002): Amperometric enzyme biosensors based on optimzed electron-

transfer pathways and non-manual immobilisation procedures. Reviews in Molecular

Horozova, E.; Dodevska,T. and Dimcheva. (2009): Modified graphites: application to the

development of enzyme-based amperometric biosensors. Bioelectrochemistry. 74, (2):

260-264.

Vivek, Sh.; Kyoungweo, P.; Mohan, S. (2009): Collidal dispersion of gold nanorods:

Historical backgroud, optical properties, seed-medated synthesis, shape separation

and self-assembly”. Material Science and Engineering Reports. 65(1-3): 1-38.

Zeng, S.; Ken-Tye, Y.; Indrajit, R.; Dinh, X-Q; Xia, Y.; Feng, L. (2011): “ A review on

functionalized gold nanoparticles for biosensing application” . Plasmonics. 6 (3): 491-

506


2014

83

Turkevich, J.; Stevevson, P.C.; Hillier, J. (1951): The nucleation and growth processes in the

synthesis of colloidal gold, Discussions Faraday Soc. 11: 55-75

Amendoila, V; Meneghetti, M. (2009): “ Laser ablation synthesis in solution and size

manipulation of noble metal nanoparticles”, Phys. Chem . Phys.11: 3805-3821.

Hanifah, Sh. A.; Heng, L.Y.and Ahmad, M. (2008): Effects of Gold Nanoparticles on the

Response of Phenol Biosensor Containing Photocurable Membrane with

Tyrosinase.Sensors, 6407-6416.

Simic, A. (2007): Electrochemical Behavior and Antioxidant and Prooxidant Activity of

Natural Phenol. Molecules, 12, 2327-2340.

Sagıroglu, A.; Ozcan, H. M.; Hasancebi, O; (2009): Scanning of Some Herbal Tissues to be

Used ëith Biosensors as Polyphenol Oxidase Enzyme Source;Haceteppe Journal of

Biology and Chemistry. 37 (4); 303-312.

Xavier, J. L. N. (2011):An electrochemical Study of Phenol Oxidation in Acidic

Medium;International Journal of Electrochemical Science.

Fatibello-Filho, O. (2007): Determination of total phenols in ëasteëaters using a biosensor

based on carbon paste modified ëith Crude extract of jackfruit (Artocarpus integrifolia

L.), Comprehensive Analytical Chemistry 49 Alegret and Merkoc¸ i (Eds) Volume 49.

Akyılmaz, E.andImer, O. (2011): Voltammetric Determination of Ethanol by Using

Mushroom (Agaricus bisporus) Tissue Homogenate-Based Biosensor. Hacettepe J.

Biol. & Chem.39.

Ozoner1, S. K.; Erhan, E. and Yilmaz, F. (2011): Enzyme Based Phenol Biosensors. Gebze

Institute of Technology, Gebze, Kocaeli.

Mayer, A.M. (2006): Polyphenol oxidases in plants and fungi: Phytochemistry. 67: 2318–

2331.

Vedrine, CH.; Fabiano, S.; Tran-Minh, C. (2003): Amperometric tyrosinase based biosensor

using an electrogenerated polythiophene film as an entrapment support.emse-

00520263, version 1.

Hristov, S. M.; Boukoureshtlieva, R. I.; Kaisheva, A. R.; Iliev, I. D. (2003): Tyrosinase

Sensor for Amperometric Detection of phenol.Impedance Contributions Online 1.

Ren, J.; Kang, T-F.; Xue, R.; Ge, Ch-N.; Cheng, Sh-Y. (2011): Biosensor based on a glassy

carbon electrode modified with tyrosinase immmobilized on multiwalled carbon

nanotubes. Microchim Acta. 174:303–309.

Rajesh T.W.; Kaneto, K. (2004): Amperometric phenol biosensor based on covalent

immobilization of tyrosinase onto an electrochemically prepared novel copolymer

poly (N-3-aminopropyl pyrrole-co-pyrrole) film. Sens Actuators B Chem. 102:271–

277.

Buckee G.K. (1992): Determination of the volatile components of beer. J. Inst. Brew. 98, 78.

Apetrei, C.; Apetrei, I. M.; De Saja, J. A. and Rodriguez-Mendez, M. L. (2011): Carbon

Paste Electrodes Made from Different Carbonaceous Materials: Application in the

Study of Antioxidants . Sensors. 11: 1328-1344.

Rodrıguez, M.C.; Rivas, G.A. (2002): Glassy carbon paste electrodes modified with

polyphenol oxidase Analytical applications. Analytica Chimica Acta 459.


2014

84

Palmer, J.K. (2007): Banana Polyphenoloxidase. Preparation and Properties. Plant

Physiology.

Oncari, N.; Bozic, N.; Andelcovici, I.; Milovanovic, A.; Dojnov, B.; Vujcic, M.; Roglici,

G. and Vujcici, Z. (2011). Removal of aqueous phenol and phenol derivatives by

immobilized potato polyphenol oxidase. J. Serb. Chem. Soc. 76,(4) :513–522 .

Vedrine, Ch.; Fabiano, S.; Tran-Minh, C. (2003):Amperometric tyrosinase based biosensor

using an electrogenerated polythiophene film as an entrapment support. emse-

00520263, version 1.

Wade, L.G. (1999): Phenol. Encyclopedia Britannica Online. Available:

http://search.eb.com/eb/article-9059614. Accessed 14 January 2010.

Quideau, S. P,; Deffieux, D.; Douaut-Casassus, C. L.; Pouysegu, L. (2011) : Plant

polyphenols: Chemical Properties, Biological Activities, and Syntesis”. Chemie

International Edition. 50(3): 586.

Anderson, J.V.; Morris, C.F.; (2003): Purification and analysis of wheat grain polyphenol

oxidase (PPO) protein. Cereal Chem. 80: 135–143

Yoruk, R.; Marshall, M.R. (2003): Physiochemical properties and functionof plant

polyphenol oxidase: a review. J. Food Chem. 27: 361–422.

Delsignore, A.; Romeo, F.; Giaccio, M. (1997): Content of phenolic substances in

basidiomycetes. Mycological Research. 101: 552–601.

Quesnel, V.C.; Jugmohunsingh, K.; (2006): Browning reaction in drying cacao. Journal of

the Science of Food and agriculture. 21 (10): 537-541.

Stulik, K. and V, Pacakova. (1981): Comparison of several votammetric detetors for high-

performaceliquid chromatography. J. Chromatogr. A. 208: 269-278

Vasjari, M. (2002): “Metoda te avancuara te elektrodave te elektroanalizes kimike” cikel

leksionesh.

Vasjari, M. “Sensoret elektrokimik dhe biosensoret” cikel leksionesh.

Parroj, N and Vasjari, M. (2011): Development of the biosensor for phenolic compounds

based on carbon paste electrode modified with banana fruit tissue. Artikull në "

Buletini i Shkencave te Natyres " Special (628-636). ISSN: 224-1779.

Broli, N. and Vasjari, M. (2013): A Modified Carbon Paste Biosensor for Phenolic

Compounds. J. Int. Environmental Application & Science. Vol. 8; (3): 412-418.

Broli, N. and Vasjari, M. (2013): Different Part of Mushroom Tissue used as Modifier in

Carbon Paste Sensor.Hacettepe J. Biol. & Chem., 2013, 41; (3):187-193.

Parroj. N. and Vasjari, M. (2012): Përcaktimi elektrokimik i komponimeve fenolike duke

përdorur biosensorin pastë karboni modifikuar me ind kërpudhe. Artikull në " Buletini

e Shkencave të Natyrës ".Botimi Nr 14; (109-122). ISSN: 2305-882X.

Parroj, N. and Vasjari, M. (2013): Përgatija e biosensorit elektrokimik për përcaktimine

komponimeve fenolike bazuar në pastën e karbonit të modifikuar me inde bimore. "

Buletini e Shkencave të Natyrës ".Botimi Nr 15; (205-214). ISSN: 2305-882X.

Navaratne, A.N. (1992): Construction and characterization of novel amperometric plant

tissue-based biosensors. Dissertation.

http://search.eb.com/eb/article-9059614.%20Accessed%2014%20January%20%202010


2014

85

Wang, J.; Kane, S.A.; Liu, J.; Smyth, M.R. and Rogers, K. (1996): Mushroom tissue- based

biosensor for Inhibitor monitoring. Food Technology and Biotechnology 34; (1): 51-

55.

Subarik, D.; Pilizota, V.; Lovric, T.; Vukovic, R. and Erceg,A. (2005): Effectiveness of some

crown compounds on inhibition of polyphenoloxidase in model systems and in apple.

Acta Alimentaria Journal. 30; (1): 81-87. ISSN 0139-3006.

Bora, P.S.; Holschuh, H.J.; da-Silva-Vasconelos, M.A.; (2004): The characterization of

polyphenol oxidase of soursop (Anona muricata L.) fruit and a comparative study of

its inhibition in enzyme extractand in pulp. Cienc.Technol. Aliment. 4: 267–273.

Szot, K. (2012): Electrodes modified with carbon nanoparticles and enzymes.Institute of

Physical Chemistry.PhD thesis.

Liu, S-Q. and Ju, H-X. (2002): Renewable reagentless hydrogen peroxide sensor based on

direct electron transfer of horseradish peroxidase immobilized on colloidal gold-

modified electrode. Analytical Biochemistry 307: 110–116.

Apetrei, I.M.; Tutunaru, D.; Rodriguez-Mendez, M.L.(2012): Electrochemical determination

of catechin in pharmaceutical dosage forms. Analele Universitat. ―Dunareade Jos‖

Galati Medicina Fascicula XVII, no 1, 53-58.

Melak, F.; Redi, M.; Tessema, M.; Alemayehu, E. (2013): Electrochemical determination

of catechol in tea samples using anthraquinone modified carbon paste

electrode.Natural Science.Vol.5, No.8, 888-894.

Svorc, L. (2013): Determination of Caffeine: A Comprehensive Review on Electrochemical

Methods.Review.Int. J. Electrochem. Sci. 8: 5755 – 5773

Zen, J.-M.; Chung, H.-H.; Kumar, A.S. (2002): Anal. Chem.74:1202-1206.

Lin, H.; Gan, T.; Wu, K. (2009): J. food chem; Elsevier: Wuham, China. 113: 701-704.

Aziz, Md.A.; Selvaraju, T.; Yang, H. (2007). Electroanalysis, 19, No. 14,1543-1546.

Sun, Y.-G.; Cui, H.;.Li, Y.-H.; Lin, X.-Q. (2000) Talanta 53: 661-666.

Vedrine, CH.: Fabiano, S.; Tran-Minh, C. (2003): Amperometric tyrosinase based biosensor

using an electrogenerated polythiophene film as an entrapment support. Talanta. 59.

(3): 535-444.

Harvey, D. (2000): Modern Analytical Chemistry. United States of America. ISBN 0-07-

237547-7.


http://www.scirp.org/journal/articles.aspx?searchCode=+Mesfin++Redi&searchField=authors&page=1

http://www.scirp.org/journal/articles.aspx?searchCode=+Merid++Tessema&searchField=authors&page=1

http://www.scirp.org/journal/articles.aspx?searchCode=+Esayas++Alemayehu+&searchField=authors&page=1

Documents

Përdorimi i teknikave elektrokimike efikase për përcaktimin e