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Aplicações electroquímicas da espectroscopia da impedância

A espectroscopia electroquímica da impedância (EIS) é um método de análise usado para estudos das superfícies, das baterias, de sistemas fotovoltaicos, e de algumas aplicações da ciência da vida. É baseada em introduzir uma perturbação no sistema que está sendo estudado por meio de um potencial actual ou pequeno da onda de seno da amplitude. O instrumento põe para fora um diagrama da impedância que forneça dados úteis.

O EIS tem aplicações através de muitas áreas de ciência, incluindo ciências físicas, a ciência material, a biologia, e a medicina.

Aplicações Não-Biológicas

O EIS é de uso geral estudar a corrosão. A corrente é proporcional à quantidade de corrosão na superfície do metal. Esta aproximação tem o serviço público em um número de áreas. O EIS pode ser usado para observar a resistência de corrosão de ligas dentais na saliva artificial, as taxas de corrosão de implantes médicos biodegradáveis, e o lítio-íon da monitoração e as células combustíveis.

Aplicações biológicas

O EIS tem a aplicabilidade larga na biologia. Alguns exemplos de aplicações biológicas incluem:

  1. Estudando o emperramento do anticorpo-antígeno: Siddiqui e outros interpretaram um mecanismo obrigatório do anticorpo-antígeno pelo EIS combinado com a disposição do microelétrodo do diamante do ultrananocrystalline, a exibição que o anticorpo que liga na superfície do eléctrodo introduz a resistência de transferência de carga ao sistema.
  2. Detecção de tuberculose: Mathebula e outros desenvolveram um método novo auto-para montar uma camada do antígeno em um eléctrodo do ouro, a seguir usaram o eléctrodo em experiências do EIS em soros humanos positivos e negativos do VIH e da TB para detectar a tuberculose através do emperramento de um anticorpo na superfície do eléctrodo.
  3. Detecção de HbA1c: Revelação de um ensaio competitivo da inibição para detectar HbA1c, um tipo de hemoglobina que é relacionada à concentração da glicemia. O método podia ser usado para desenvolver um sistema de detecção mais exacto da glicose para diabéticos.
  4. Estudo de mecanismos de transferência do elétron da peroxidase do armorácio: Santos e outros ligou a resistência de transferência de carga à elétron-lupulagem entre o centro do ferro da molécula de HRP e moléculas do alvo O2 e H2O2, encontrando que a resistência de transferência de carga diminui com ciclismo no sistema eletroquímico devido a uma taxa de transferência lenta do elétron entre a enzima e o O2.

Estudo dos tecidos

O EIS pode ser usado para estudar a estrutura dos tecidos e para diferenciar-se entre o tecido normal e cancerígeno, e pode caracterizar mudanças celulares em uma maneira quantitativa. A informação sobre uma população da pilha pode ser recolhida medindo a impedância elétrica. O EIS pode fornecer dados da impedância sobre uma escala de freqüência larga, que não seja directa disponível outras técnicas não invasoras.

Alguns exemplos do EIS usados para o estudo das pilhas e dos tecidos incluem:

  1. Diferenciação do tecido normal e maligno da próstata por Cabeçadas e outros: Uma impedância da ponta de prova que mede espectros sobre uma escala de 10 quilohertz a 1 megahertz foi usada para adquirir espectros de cinco amostras radicais do prostatectomy, encontrando uma condutibilidade e uma permitividade mais altas em tecidos normais da próstata do que no tecido maligno, fazendo estes parâmetros apropriados para a diferenciação do tecido.
  2. Estudo do tecido maligno e normal do peito: O EIS foi usado a um tecido do peito da imagem de 26 mulheres, identificando 83 por cento de lesões do ACR 4-5 usando critérios visuais, e 67 por cento usando critérios numéricos. O EIS tem o potencial como uma tecnologia para a detecção de malignidades do peito.
  3. Determinação do estado de órgãos: Gersing e outros usaram o EIS para detectar as mudanças celulares associadas com a isquemia, incluindo a acumulação de produtos metabólicos, inchamento da pilha causado pela osmose, e fechando junções da diferença.

Fontes

  1. Aplicação da espectroscopia electroquímica da impedância (EIS) para monitorar a corrosão do concreto reforçado: Uma aproximação nova, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061816301064
  2. Espectroscopia electroquímica da impedância: uma vista geral de aplicações bioanalytical, http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/ay/c3ay26476a#!divAbstract
  3. Um estudo quantitativo do mecanismo da detecção de um biosensor etiqueta-livre da impedância usando a disposição do microelétrodo do diamante do ultrananocrystalline, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22456097
  4. Reconhecimento do anti-mycolic anticorpo ácido em antígenos ácidos mycolic auto-montados em um eléctrodo do ouro: uma plataforma immunosensing impedimetric potencial para a tuberculose activa, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19503865
  5. Um immunosensor eletroquímico da impedância baseado nos eléctrodos nanoparticle-alterados ouro para a detecção de HbA1c no sangue humano, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/elan.201200233#support-information-section
  6. Espectroscopia electroquímica da impedância: uma vista geral de aplicações bioanalytical, https://www.researchgate.net/publication/235982768_Electrochemical_impedance_spectroscopy_An_overview_of_bioanalytical_applications
  7. Espectroscopia elétrica da próstata humana, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17605363/ da impedância
  8. Espectroscopia elétrica da impedância do peito: resultados clínicos da imagem lactente em 26 assuntos, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12166860/
  9. Espectroscopia da impedância em tecido vivo para a determinação do estado de órgãos, https://www.researchgate.net/publication/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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