Que é espectroscopia electroquímica da impedância?

A espectroscopia electroquímica da impedância (EIS) é um método de análise usou as superfícies de vários sistemas, de baterias, de sistemas fotovoltaicos, e de algumas aplicações da ciência da vida.

Crédito: Sven Hoppe/Shutterstock.com

É baseado em introduzir uma perturbação no sistema que está sendo estudado usando um potencial actual ou pequeno da onda de seno da amplitude. O instrumento detecta as mudanças resultantes sob a forma de um diagrama da impedância que forneça dados úteis.

O EIS pode ser dividido em métodos de estado estacionário e em métodos não-constantes do estado. No EIS de estado estacionário, uma perturbação constante é impor no sistema. O Potentiometry e o voltammetry são métodos de estado estacionário. No EIS do não-constante-estado, a perturbação varia dentro do tempo que está impor no sistema.

Aplicações do EIS

os biosensors EIS-baseados são populares em aplicações da biologia tais como a ciência alimentar, a medicina, e a análise ambiental, desde que o instrumento pode ser miniaturizado usando a tecnologia microelectromechanical dos sistemas (MEMS).

As reacções biomoleculares são convertidas então em dados do diagrama da impedância. os sensores EIS-baseados para estas aplicações têm geralmente uma pilha electroquímica consistir em dois eléctrodos enchidos com a solução do eletrólito.

Os eléctrodos são cabidos com os receptors alvo-específicos para biomoléculas. A biomolécula do alvo altera as propriedades interfacial do eléctrodo, tendo por resultado mudanças aos valores da impedância. Os exemplos dos eventos que podem ser monitorados usando o EIS são a formação de complexos do antígeno-anticorpo, de hibridação do ADN, e de reacções enzimáticos.

Faradaic e sensores non-Faradaic

Há dois tipos de biosensors EIS-baseados: Faradaic (f-EIS) e sensores (N-F-EIS) non-Faradaic. A diferença entre os dois tipos é o uso de uma redução/reagente da oxidação (redox).

A solução do eletrólito para um sensor N-F-EIS-baseado não contem um reagente dos redox. Em lugar de, depende de uma mudança da capacidade na relação entre o eléctrodo e o eletrólito.

O sensor f-EIS-baseado usa transferência de carga entre o eléctrodo e um reagente dos redox. O sensor f-EIS tem uma sensibilidade mais alta do que um sensor N-F-EIS. Contudo, pode ser difícil detectar determinadas biomoléculas específicas usando o sensor f-EIS devido às interacções com a molécula do alvo.

Por exemplo, o reagente dos redox contem íons do metal como o alumínio, o ferro, e o zinco. Estes íons do metal podem promover a agregação do amyloid beta, que é o componente principal das chapas do amyloid encontradas no cérebro na doença de Alzheimer. Esta agregação pode interferir com a detecção exacta de amyloid beta. Uma outra aplicação biológica do EIS é descrita em um estudo das propriedades elétricas da impedância do pulmão do rato e dos outros tecidos.

A impedância elétrica de um tecido é uma função de sua estrutura e pode ser usada para diferenciar tecidos normais e cancerígenos. O EIS pode ser usado para caracterizar aquelas mudanças celulares em uma maneira quantitativa, e representa conseqüentemente um método potencial para recolher a informação prognóstica para uma condição da doença.

Em sistemas biológicos goste do corpo humano, condução elétrica é causado pelo movimento dos íons em um media biológico aquoso. A corrente em um tecido é relacionada ao índice iónico e à mobilidade iónica. As características da pilha que afectam a impedância incluem a integridade da membrana de plasma, do volume da pilha, e das condutibilidades intra e extracelulares.

Os pesquisadores podiam estudar as propriedades elétricas do pulmão do rato e determinar a parte da impedância associada com os caminhos resistive e capacitivos através do tecido. Os resultados eram úteis em compreender a variação nos parâmetros do electroporation de tecidos diferentes, e como aperfeiçoá-los baseou em circunstâncias fisiológicos, morfológicas, e patológicas.

Fontes:

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Last Updated: Feb 26, 2019

Dr. Catherine Shaffer

Written by

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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