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Quelle est spectroscopie électrochimique d'impédance ?

La spectroscopie électrochimique d'impédance (EIS) est une méthode d'analyse a employé les surfaces des systèmes variés, des batteries, des systèmes photovoltaïques, et de quelques applications des sciences de la vie.

Crédit : Sven Hoppe/Shutterstock.com

Il est basé sur introduire une perturbation dans le système étant étudié à l'aide d'un courant d'onde sinusoïdale ou d'un petit potentiel d'amplitude. L'instrument détecte les modifications donnantes droit sous forme de tableau d'impédance qui fournit les informations utiles.

L'EIS peut être divisé en méthodes équilibrées et méthodes non-régulières de condition. Dans l'EIS équilibré, une perturbation continuelle est imposée au système. La potentiométrie et la voltamétrie sont des méthodes équilibrées. Dans l'EIS de non-régulier-condition, la perturbation varie dans le temps qu'elle est imposée au système.

Applications d'EIS

les biocapteurs EIS basés sur sont populaires dans des applications de biologie telles que les sciences de l'alimentation, le médicament, et l'analyse environnementale, puisque l'instrument peut être miniaturisé utilisant la technologie microelectromechanical des systèmes (MEMS).

Des réactions biomoléculaires sont alors converties en caractéristiques de tableau d'impédance. les détecteurs EIS basés sur pour ces applications ont habituellement une cellule électrochimique se composer de deux électrodes remplies de solution d'électrolyte.

Les électrodes sont équipées des récepteurs d'objectif-détail pour des biomolécules. Le biomolécule d'objectif modifie les propriétés dièdres de l'électrode, ayant pour résultat des modifications aux valeurs d'impédance. Les exemples des événements qui peuvent être surveillés utilisant l'EIS sont la formation des composés d'antigène-anticorps, de l'hybridation d'ADN, et des réactions enzymatiques.

Faradaic et détecteurs non-Faradaic

Il y a deux types de biocapteurs EIS basés sur : Faradaic (f-EIS) et détecteurs (N-F-EIS) non-Faradaic. La différence entre les deux types est l'utilisation d'une réduction/de réactif d'oxydation (redox).

La solution d'électrolyte pour un détecteur basé sur N-F ne contient pas un réactif redox. Au lieu de cela, elle dépend d'une modification de capacité à la surface adjacente entre l'électrode et l'électrolyte.

Le détecteur basé sur f emploie le transfert des charges entre l'électrode et un réactif redox. Le détecteur f-EIS a une sensibilité plus élevée qu'un détecteur N-F-EIS. Cependant, il peut être difficile de trouver certains biomolécules spécifiques utilisant le détecteur f-EIS dû aux interactions avec la molécule-cible.

Par exemple, le réactif redox contient des ions en métal comme l'aluminium, le fer, et le zinc. Ces ions en métal peuvent introduire la totalisation du bêta amyloïde, qui est la composante principale des plaques amyloïdes trouvées dans le cerveau dans la maladie d'Alzheimer. Cette totalisation peut nuire le dépistage précis des bêta amyloïdes. Une autre application biologique d'EIS est décrite dans une étude des propriétés électriques d'impédance du poumon de rat et d'autres tissus.

L'impédance électrique d'un tissu est un fonctionnement de sa structure et peut être employée pour différencier la normale et les tissus cancéreux. L'EIS peut être employé pour caractériser ces changements cellulaires d'une façon quantitative, et représente pour cette raison une méthode potentielle pour recueillir des informations pronostiques pour un état de la maladie.

Dans des systèmes biologiques aimez le corps humain, conduction électrique est provoqué par le mouvement des ions dans un support biologique aqueux. Le courant dans un tissu est lié au teneur ionique et à la mobilité ionique. Les caractéristiques de la cellule qui affectent l'impédance comprennent l'intégrité de la membrane de plasma, du volume de cellules, et des intra- et extracellulaires conductivités.

Les chercheurs pouvaient étudier les propriétés électriques du poumon de rat et déterminer la partie de l'impédance liée aux voies résistives et capacitives en travers du tissu. Les résultats étaient utiles en comprenant la variation des paramètres d'électroperméabilisation de différents tissus, et comment les optimiser ont basé sur des conditions physiologiques, morphologiques, et pathologiques.

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Last Updated: Feb 26, 2019

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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