Towards electrochemical surface plasmon resonance sensor based on the molecularly imprinted polypyrrole for glyphosate sensing.
Talanta · 2022 · 241:123252 · PMID 35121544 · 등급8 기타 분석법개발 · 농업과 정책 > 기타·종설
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본 연구에서는 글리포세이트에 민감한 층을 형성하기 위해 분자 본뜨기 기술(molecular imprinting technology)을 적용하였다. 글리포세이트 본뜨 전도성 고분자인 폴리피롤(MIPpy)을 금 나노칩/전극에 증착하여 전기화학적 표면 플라즈몬 공명(ESPR) 센서로 사용하였다. 본 연구에서 기술된 결과는 분자 본뜨 고분자 개발 단계에 기반한 글리포세이트 ESPR 센서 개발 과정에서 발생하는 일부 제한점과 어려움을 보여준다. 글리포세이트가 전극 위의 분자 본뜨 고분자의 전기화학적 증착 과정에 유의미하게 영향을 미칠 수 있음이 입증되었다. 순환 전압-전류 곡선(CV), 전기화학 임피던스 분광법(EIS), 및 표면 플라즈몬 공명(SPR) 결과는 글리포세이트 분자가 맨 금 전극과 상호작용하는 경향이 있어 폴리피롤 증착을 방해함을 보여주었다. 가능한 해결책으로, MIPpy와 NIPpy의 전기화학적 증착 전에 11-(1H-Pyrrol-1-yl)undecane-1-thiol (PUT)의 자가조립 단분자층(SAM) 형성이 적용되었다. 글리포세이트가 MIPpy 및 글리포세이트 본뜨를 하지 않은 Ppy(NIPpy)와 상호작용할 때의 해리 상수($K_D$) 및 깁스 자유 에너지($\Delta G^0$) 값이 계산되었다. 글리포세이트와 MIPpy의 상호작용에 대해 $K_D$는 $38.18 \pm 2.33 \times 10^{-5}$로, $\Delta G^0$은 $-19.51 \pm 0.15 \text{ kJ/mol}$로 결정되었다.ORIGINAL ABSTRACT
In this research the molecular imprinting technology was applied for the formation of glyphosate-sensitive layer. The glyphosate imprinted conducting polymer polypyrrole (MIPpy) was deposited on a gold chip/electrode and used as an electrochemical surface plasmon resonance (ESPR) sensor. The results described in this study disclose some restrictions and challenges, which arise during the development of glyphosate ESPR sensor based on the molecularly imprinted polymer development stage. It was demonstrated, that glyphosate could significantly affect the electrochemical deposition process of molecularly imprinted polymer on the electrode. The results of cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and surface plasmon resonance (SPR) have demonstrated that glyphosate molecules tend to interact with bare gold electrode and thus hinder the polypyrrole deposition. As a possible solution, the formation of a self-assembled monolayer (SAM) of 11-(1H-Pyrrol-1-yl)undecane-1-thiol (PUT) before electrochemical deposition of MIPpy and NIPpy was applied. Dissociation constant (KD) and free energy of Gibbs (ΔG0) values of glyphosate on MIPpy and Ppy without glyphosate imprints (NIPpy) were calculated. For the interaction of glyphosate with MIPpy the KD was determined as 38.18 ± 2.33⋅10-5 and ΔG0 as -19.51 ± 0.15 kJ/mol.| 저자 | Balciunas, D.; Plausinaitis, D.; Ratautaite, V.; Ramanaviciene, A.; Ramanavicius, A. |
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| 저널 | Talanta |
| 권·호·쪽 | 241, 123252 |
| PMID | 35121544 |
| DOI | 10.1016/j.talanta.2022.123252 |
| MeSH | Electrochemical Techniques; Electrodes; Glycine; Molecular Imprinting; Polymers; Pyrroles; Surface Plasmon Resonance; Glyphosate |