Electrodes for measuring neurotransmitter concentrations with electrochemical techniques

摘要

Työssä tutkittiin hermoston välittäjäainepitoisuuksien sähkökemialliseen mittaamiseen käytettäviä elektrodeja. Välittäjäainepitoisuuksien mittausten perusteella voidaan kehittää tehokkaampia hoitomenetelmiä neurologisille eli hermostollisille sairauksille, joiden hoitomuodot ovat tällä hetkellä vain oireita lieventäviä. Välittäjäaineiden mittaamiseen käytettävien anturien suurin haaste on niiden havaitsemisrajan alentaminen, jotta niillä voidaan havaita pieniäkin konsentraatiomuutoksia elimistössä ilman muiden aineiden vaikutusta mittaukseen. Työssä esitellään välittäjäaineiden ominaisuuksia ja yhteyksiä eri sairauksiin, sähkökemiallisia mittausmenetelmiä ja elektrodimateriaaliratkaisuja välittäjäaineiden mittaamiseksi ja muiden aineiden vasteiden poissulkemiseksi. Työssä tutkittiin syklisellä voltammetrialla (SV) Nafion-polymeerillä pinnoitetun platinaelektrodin antamia vasteita. Nafion valittiin pinnoitteeksi, koska se pystyy estämään negatiivisesti varautuneiden aineiden pääsyn elektrodille. Siten sen tärkein tehtävä on rajata elektrodille pääseviä aineita. Mittaukset tehtiin in vitro fosfaatti-puskuroidussa suolaliuoksessa (PBS), johon lisättiin dopamiinia, jota haluttiin mitata, sekä askorbiinihappoa, joka usein häiritsee välittäjäaineiden mittauksia todellisessa fysiologisessa ympäristössä. SV valittiin mittausmenetelmäksi, sillä sen ajallinen resoluutio on parempi kuin muiden sähkökemiallisten mittausmenetelmien. Tuntemalla välittäjäaineiden hapettumisjännitteet, voidaan aineiden pitoisuudet määrittää SV:n virtavasteesta, kun aine hapettuu positiivisesti varautuneella työelektrodilla. Tulosten perusteella Nafion-pinnoite elektrodilla auttoi pienentämään PBS-liuoksesta saatavia vasteita, kuten vedyn adsorptiota, desorptiota ja oksidin pelkistymistä. Nafion-pinnoite kuitenkin esti myös dopamiinin pääsyä elektrodille, eikä anturi havainnut dopamiinia yhtä herkästi kuin pinnoittamaton elektrodi. Sen sijaan askorbiinihapon lisäys nesteeseen ei vaikuttanut juurikaan Nafion-pinnoitettujen elektrodien vasteeseen, kun taas pinnoittamattomalla elektrodilla vaste nousi 70 %. Nafion-pinnoite siis auttoi askorbiinihapon aiheuttaman häiriön poistamisessa, mutta ei auttanut havaitsemaan dopamiinia yhtä herkästi kuin pinnoittamaton elektrodi.