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¿Cuál es espectroscopia electroquímica de la impedancia?

La espectroscopia electroquímica de la impedancia (EIS) es un método de análisis utilizó las superficies de diversos sistemas, de baterías, de sistemas fotovoltaicos, y de algunos usos de las ciencias de la vida.

Haber: Sven Hoppe/Shutterstock.com

Se basa en la introducción de una perturbación en el sistema que es estudiado usando un potencial actual o pequeño de la onda sinusoidal de la amplitud. El instrumento detecta los cambios resultantes bajo la forma de diagrama de la impedancia que ofrezca datos útiles.

El EIS se puede dividir en métodos de estado estacionario y métodos no-constantes del estado. En el EIS de estado estacionario, una perturbación constante se impone ante el sistema. La potenciometría y la voltametría son métodos de estado estacionario. En el EIS del no-constante-estado, la perturbación varía dentro del tiempo que está impuesta ante el sistema.

Usos del EIS

los biosensores EIS-basados son populares en usos de la biología tales como ciencia de la alimentación, remedio, y análisis ambiental, puesto que el instrumento se puede miniaturizar usando tecnología microelectromecánica de los sistemas (MEMS).

Las reacciones biomoleculares entonces se convierten en datos del diagrama de la impedancia. los sensores EIS-basados para estos usos tienen generalmente una célula electroquímica el consistir en de dos electrodos llenados de la solución del electrólito.

Los electrodos se ajustan con los receptores objetivo-específicos para las biomoléculas. La biomolécula del objetivo modifica las propiedades de cara a cara del electrodo, dando por resultado cambios a los valores de la impedancia. Los ejemplos de las acciones que se pueden vigilar usando el EIS son la formación de complejos del antígeno-anticuerpo, de hibridación de la DNA, y de reacciones enzimáticas.

Faradaic y sensores non-Faradaic

Hay dos tipos de biosensores EIS-basados: Faradaic (f-EIS) y sensores non-Faradaic (N-F-EIS). La diferencia entre los dos tipos es el uso de una reducción/de un reactivo de la oxidación (redox).

La solución del electrólito para un sensor N-F-EIS-basado no contiene un reactivo redox. En lugar, depende de un cambio de la capacitancia en el interfaz entre el electrodo y el electrólito.

El sensor f-EIS-basado utiliza transferencia de carga entre el electrodo y un reactivo redox. El sensor f-EIS tiene una sensibilidad más alta que un sensor N-F-EIS. Sin embargo, puede ser difícil descubrir ciertas biomoléculas específicas usando el sensor f-EIS debido a las acciones recíprocas con la molécula del objetivo.

Por ejemplo, el reactivo redox contiene los iones del metal como el aluminio, el hierro, y el cinc. Estos iones del metal pueden ascender la agregación de beta amiloideo, que es el componente principal de las placas amiloideas encontradas en el cerebro en enfermedad de Alzheimer. Esta agregación puede interferir con la detección exacta de beta amiloideo. Otro uso biológico del EIS se describe en un estudio de las propiedades eléctricas de la impedancia del pulmón de la rata y de otros tejidos.

La impedancia eléctrica de un tejido es una función de su estructura y se puede utilizar para distinguir tejidos normales y cacerígenos. El EIS se puede utilizar para caracterizar esos cambios celulares en una manera cuantitativa, y por lo tanto representa un método potencial para recopilar la información pronóstica para una condición de la enfermedad.

En sistemas biológicos tenga gusto del cuerpo humano, conducción eléctrica es causado por el movimiento de iones en un ambiente biológico acuoso. La corriente en un tejido se relaciona con el contenido iónico y la movilidad iónica. Las características de la célula que afectan a impedancia incluyen la integridad de la membrana de plasma, del volumen de la célula, y de las conductividades intra y extracelulares.

Los investigadores podían estudiar las propiedades eléctricas del pulmón de la rata y determinar la parte de la impedancia asociada a caminos resistentes y capacitivos a través del tejido. Los resultados eran útiles en la comprensión de la variación en los parámetros de la electroporación de diversos tejidos, y cómo optimizarlos basaron en condiciones fisiológicas, morfológicas, y patológicas.

Fuentes:

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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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