Adilah Mohamed Nageib;Amanatuzzakiah Abdul Halim;Anis Nurashikin Nordin;Fathilah Ali
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.14
no.1
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pp.1-14
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2023
The overuse of pesticides in agricultural sectors exposes people to food contamination. Pesticides are toxic to humans and can have both acute and chronic health effects. To protect food consumers from the adverse effects of pesticides, a rapid monitoring system of the residues is in dire need. Molecularly imprinted polymer (MIP) on a screen-printed electrode (SPE) is a leading and promising electrochemical sensing approach for the detection of several residues including pesticides. Despite the huge development in analytical instrumentation developed for contaminant detection in recent years such as HPLC and GC/MS, these conventional techniques are time-consuming and labor-intensive. Additionally, the imprinted SPE detection system offers a simple portable setup where all electrodes are integrated into a single strip, and a more affordable approach compared to MIP attached to traditional rod electrodes. Recently, numerous reviews have been published on the production and sensing applications of MIPs however, the research field lacks reviews on the use of MIPs on electrochemical sensors utilizing the SPE technology. This paper presents a distinguished overview of the MIP technique used on bare and modified SPEs for the detection of pesticides from four recent publications which are malathion, chlorpyrifos, paraoxon and cyhexatin. Different molecular imprint routes were used to prepare these biomimetic sensors including solution polymerization, thermal polymerization, and electropolymerization. The unique characteristics of each MIP-modified SPE are discussed and the comparison among the findings of the papers is critically reviewed.
JuKyung Lee;Hye Bin Park;Chae Won Seo;Chae Won Seo;SangHee Kim
Journal of Sensor Science and Technology
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v.32
no.6
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pp.412-417
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2023
There is increasing interest in the rapid and highly sensitive monitoring of cell viability in biological and toxicological research. Conventional methods depend on optical assays using Water Soluble Tetrazolium-8 (WST-8) or 3-(4,5-dimethylthiazolyl-2)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay, which requires a large volume of samples and special instruments, necessitating shipment of clinical samples to laboratories. This paper reports on the development of a rapid and sensitive electrochemical (EC) sensor using screen printed electrode (SPE) and surface modification using 4'-mercapto-N-phenylquinone diamine (4'-NPQD), as double electron mediators, for monitoring cell viability via the measurement of nicotinamide adenine dinucleotide (NADH). We used the sensor to observe the viability of MCF-7 and doxorubicin (Dox)-treated cells. The oxidation current of NADH was measured via chronoamperometry (CA), and the EC results showed a good linear relationship when compared with NADH quantification using WST-8 assay. The analysis time was only 10 s and limit of detection (LOD) of NADH was 1.78 µM. Our EC method has the potential to replace conventional WST assays for cell viability and cytotoxicity experiments.
In this study, the development of biosensors capable of bi-enzyme reactions by including Horseradish peroxidase and glucose oxidase was carried out for detection of glucose. The sensors were manufactured using electro deposition method to reduce production time, and screen printed electrodes (SPE) were used to produce economical sensors. To check the bienzyme effect, the sensor was compared and analyzed with single enzyme biosensor. The characteristics of the sensor were evaluated using scanning electron microscopy(SEM), cyclic voltammetry(CV), electrochemical impedance spectroscopy(EIS), chronoamperometry(CA), and flow injection analysis(FIA). Analysis results from SEM, CV and EIS confirmed that the enzymes are well fixed to the electrode surface. In addition, it was confirmed that bi-enzyme biosensors manufactured from the CA method improved signal performance by 200% compared to single enzyme biosensors. From this results, we were able to explain that HRP and GOD react catalyzed to each other. And the results of FIA showed that the intensity of each current signal was constant when the same concentration of glucose was injected four times. In addition, by analyzing the intensity of current signals for glucose concentrations, the biosensors manufactured in this study showed excellent trends in signal sensitivity, reproducibility and stability.
In this study, ZnCo2O4 nanoparticles were synthesized via the coprecipitation method using different annealing temperatures from 200℃ to 800℃. By varying the treatment temperature, the morphology changed from amorphous to tetragonal, and finally to polygonal particles. As temperature increased, the sizes of the nanoparticles also changed from 5 nm at 200℃ to approximately 500 nm at 800℃. The fabricated material was used to modify the working electrode of a screen-printed carbon electrode (SPE), which was subsequently used to survey the detection performance of the antibiotic, chloramphenicol (CAP). The electrochemical results revealed that the material exhibits a good response to CAP. Further, the sample that annealed at 600℃ displayed the best performance, with a linear range of 1-300 μM, and a limit of detection (LOD) of 0.15 μM. The sensor modified with ZnCo2O4 also exhibited the potential for utilitarian application when the recovery in a real sample was above 97%.
Redox complexes to transport electrodes from biomaterial to electrodes are very important part in commercial biosensor industry. A novel osmium redox complex was synthesized by the coordinating pyridine group with osmium metal. A novel osmium complex is described as $[Os(dme-bpy)_2(ap-im)Cl]^{+/2+}$. We have been studied the electrochemical characteristics of this osmium complex with electrochemical techniques such as cyclic voltammetry and chronoamperommetry. In order to immobilize osmium redox complexes on the electrode, we deposited gold nano-particles on screen printed carbon electrode(SPE). The electrical signal converts the osmium redox films into an electrocatalyst for glucose oxidation. The catalytic currents were monitored that the catalytic currents were linearly increased from 1 mM to 5 mM concentrations of glucose.
There is an increasing interest in monitoring of specific biomarker for determining progression of a disease or efficacy of a treatment. Conventional method for quantification of specific biomarkers as enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) has high material costs, long incubation periods, requires large volume of samples and involves special instruments, which necessitates clinical samples to be sent to a lab. This paper reports on the development of an electrochemical biosensor to measure total immunoglobulin E (IgE), a marker of asthma disease that varies with age, gender, and disease in concentrations from 0.3-1000 ng/mL with consuming 20 µL volume of whole blood sample. The sensor provides rapid, accurate, easy, point-of-care measurement of IgE, also, sequential monitoring of total IgE with ovalbumin (OVA) induced mice is another application of sensor. Taken together, these results provide an alternative way for detection of biomarkers in whole blood with low volumes and long-term ex-vivo assessments for understanding the progression of a disease.
Redox complexes to transport electrodes from bioreactors to electrodes are very important part in electrochemical biosensor industry. A novel osmium redox complexes were synthesized by the coordinating pyridine group having different functional group at 4-position with osmium metal. Newly synthesized osmium complexes are described as ${[Os(dme-bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$, ${[Os(dme-bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$, ${[Os(dmo-bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$, ${[Os(dcl-bpy)}_2{(ap-im)Cl]}^{+/2+}$. We have been studied the electrochemical characteristics of these osmium complex with electrochemical techniques such as cyclic voltammetry and chronoamperommetry. Osmium redox complexes were immobilized on the screen printed carbon electrode(SPE) with deposited gold nanoparticles. The electrical signal converts the osmium redox films into an electrocatalyst for glucose oxidation. Each catalytic currents were related with the potentials of osmium complexes.
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