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Applications électrochimiques de spectroscopie d'impédance

La spectroscopie électrochimique d'impédance (EIS) est une méthode d'analyse employée pour des études des surfaces, des batteries, des systèmes photovoltaïques, et de quelques applications des sciences de la vie. Elle est basée sur introduire une perturbation dans le système étant étudié au moyen d'un courant d'onde sinusoïdale ou d'un petit potentiel d'amplitude. L'instrument éteint un tableau d'impédance qui fournit les informations utiles.

L'EIS a des applications en travers de beaucoup de secteurs scientifiques, y compris des sciences physiques, la science des matériaux, la biologie, et le médicament.

Applications sans enzymes

L'EIS est utilisé généralement pour étudier la corrosion. Le courant est proportionnel à la quantité de corrosion sur la surface du métal. Cette approche a l'installation dans un certain nombre d'endroits. L'EIS peut être employé pour observer la résistance de la corrosion des alliages dentaires en salive artificielle, les régimes de corrosion des implants médicaux biodégradables, et les cellules à lithium-ion de surveillance et à combustible.

Applications biologiques

L'EIS a des possibilités d'application larges dans la biologie. Quelques exemples des applications biologiques comprennent :

  1. Étude du grippement d'anticorps-antigène : Siddiqui et autres ont interprété un mécanisme de liaison d'anticorps-antigène par l'EIS combiné avec le choix de micro-électrode de diamant d'ultrananocrystalline, apparence que l'anticorps grippant sur la surface d'électrode introduit la résistance de transfert des charges au système.
  2. Dépistage de la tuberculose : Mathebula et autres ont développé une méthode nouvelle auto-pour monter une couche d'antigène sur une électrode d'or, puis ont utilisé l'électrode dans des expériences d'EIS en sérums humains positifs et négatifs de VIH et de TB pour trouver la tuberculose par l'intermédiaire de la liaison d'un anticorps sur la surface d'électrode.
  3. Dépistage de HbA1C : Développement d'une analyse compétitive d'inhibition pour trouver le HbA1C, un type d'hémoglobine qui est liée à la concentration en glucose sanguin. La méthode a pu être employée pour développer un système de dépistage plus précis de glucose pour des diabétiques.
  4. Étude des mécanismes de transfert d'électron de peroxydase de raifort sauvage : Santos et autres a joint la résistance de transfert des charges au l'électron-tronçonnement entre le centre de fer de la molécule de HRP et les molécules-cible O2 et H2O2, constatant que la résistance de transfert des charges diminue avec le recyclage dans le système électrochimique dû à un taux de transfert lent d'électron entre l'enzyme et l'O2.

Étude des tissus

L'EIS peut être employé pour étudier la structure des tissus et pour la différencier entre la normale et le tissu cancéreux, et peut caractériser les changements cellulaires d'une façon quantitative. Des informations sur une population cellulaire peuvent être rassemblées en mesurant l'impédance électrique. L'EIS peut fournir des caractéristiques d'impédance sur une grande plage de fréquence, qui n'est pas traversante procurable d'autres techniques non envahissantes.

Quelques exemples d'EIS utilisés pour l'étude des cellules et des tissus comprennent :

  1. Différenciation de tissu normal et malin de prostate par Halter et autres : Une impédance de sonde mesurant des spectres sur une gamme de 10 kilohertz à 1 mhz a été employée pour acquérir des spectres de cinq échantillons radicaux de prostatectomie, trouvant une conductivité et une constante diélectrique plus élevées en tissus normaux de prostate qu'en tissu malin, effectuant ces paramètres adaptés pour la différenciation de tissu.
  2. Étude de tissu malin et normal de sein : L'EIS a été employé au tissu de sein d'image de 26 femmes, recensant 83 pour cent de lésions d'ACR 4-5 utilisant des critères visuels, et 67 pour cent utilisant des critères numériques. L'EIS a le potentiel comme technologie pour le dépistage des malignités de sein.
  3. Détermination de la condition des organes : Gersing et autres avaient l'habitude l'EIS pour trouver les modifications cellulaires liées à l'ischémie, y compris l'accumulation de métabolites, le gonflement de cellules provoqué par osmose, et les jonctions se fermantes d'écartement.

Sources

  1. Application de la spectroscopie électrochimique d'impédance (EIS) pour surveiller la corrosion du béton armé : Une approche neuve, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061816301064
  2. Spectroscopie électrochimique d'impédance : une synthèse des applications bioanalytical, pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/ay/c3ay26476a#!divAbstract
  3. Une étude quantitative de mécanisme de dépistage d'un biocapteur marque marque d'impédance utilisant le choix de micro-électrode de diamant d'ultrananocrystalline, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22456097
  4. Reconnaissance d'anti-mycolic anticorps acide aux antigènes acides mycolic auto-montés sur une électrode d'or : une plate-forme immunosensing impedimetric potentielle pour la tuberculose active, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19503865
  5. Un immunosensor électrochimique d'impédance basé sur les électrodes nanoparticle-modifiées par or pour le dépistage du HbA1C dans le sang humain, onlinelibrary.wiley.com/.../elan.201200233#support-information-section
  6. Spectroscopie électrochimique d'impédance : une synthèse des applications bioanalytical, www.researchgate.net/.../235982768_Electrochemical_impedance_spectroscopy_An_overview_of_bioanalytical_applications
  7. Spectroscopie électrique d'impédance de la prostate humaine, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17605363/
  8. Spectroscopie électrique d'impédance du sein : résultats cliniques de représentation dans 26 sujets, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12166860/
  9. Spectroscopie d'impédance sur le tissu vivant pour la détermination de la condition des organes, www.researchgate.net/.../223047407_Impedance_spectroscopy_on_living_tissue_for_determination_of_the_state_of_organs

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Last Updated: Aug 23, 2018

Dr. Catherine Shaffer

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Dr. Catherine Shaffer

Catherine Shaffer is a freelance science and health writer from Michigan. She has written for a wide variety of trade and consumer publications on life sciences topics, particularly in the area of drug discovery and development. She holds a Ph.D. in Biological Chemistry and began her career as a laboratory researcher before transitioning to science writing. She also writes and publishes fiction, and in her free time enjoys yoga, biking, and taking care of her pets.

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