Électrode modifiée CuONPs/MWCNTs/pâte de carbone pour la détermination du tramadol : étude théorique et expérimentale

Aug 12, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 7999 (2023) Citer cet article

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Une technique pratique a été appliquée pour fabriquer des nanostructures de CuO à utiliser comme électrocatalyseur. La synthèse verte de nanoparticules d'oxyde cuivrique (CuO NPs) par co-précipitation est décrite dans cet article en utilisant un extrait aqueux d'Origanum majorana comme réducteur et stabilisant, accompagné d'une caractérisation via XRD, SEM et FTIR. Le modèle XRD n'a révélé aucune impureté, tandis que SEM a révélé des particules sphériques faiblement agglomérées. Des nanoparticules de CuO et des nanotubes de carbone multi-parois (MWCNT) ont été utilisés pour créer une électrode en pâte de carbone modifiée. Des méthodes voltamétriques ont été utilisées pour analyser le tramadol en utilisant CuONP/MWCNT comme électrode de travail. Le nanocomposite produit a montré une sélectivité élevée pour l'analyse du Tramadol avec des potentiels de pointe de ~ 230 mV et ~ 700 mV et d'excellentes courbes d'étalonnage linéaire pour le Tramadol allant de 0,08 à 500,0 µM avec un coefficient de corrélation de 0,9997 et des limites de détection de 0,025. De plus, le capteur CuO NPs/MWCNT/CPE montre une sensibilité appréciable de 0,0773 μA/μM au tramadol. Pour la première fois, la méthode quantique B3LYP/LanL2DZ a été utilisée pour calculer la DFT afin de déterminer l'énergie connectée et l'énergie de la bande interdite des nanocomposites. Finalement, CuO NPs/CNT s'est avéré efficace pour détecter le tramadol dans des échantillons réels, avec un taux de récupération allant de 96 à 104,3 %.

Le tramadol est un analgésique opioïde synthétique qui agit principalement sur le système nerveux central. Il agit à travers deux mécanismes fondamentaux : la liaison agoniste aux récepteurs opioïdes et le blocage de la recapture de la noradrénaline et de la sérotonine. Les qualités pharmacocinétiques, d'efficacité et d'innocuité du tramadol en ont fait un succès chez les patients souffrant de douleur chronique modérée à sévère qui le prennent trois à quatre fois par jour. Par rapport à la forme habituelle de Tramadol, le Tramadol à libération prolongée, un comprimé à libération modifiée nouvellement créé, serait favorable pour la durée d'une journée et la variance plasmatique mineure du médicament1,2.

Le tramadol est une substance qui agit comme un -agoniste. [2-(diméthylaminométhyl)-1(3-méthoxyphényl)cyclohexanol] est le nom chimique. Il est utilisé pour traiter la plupart des formes de névralgie, y compris la névralgie du trijumeau, ainsi que la douleur modérée à sévère. Plusieurs techniques analytiques pour déterminer le tramadol et d'autres médicaments combinés ont été publiées dans la littérature, y compris la méthode spectrophotométrique3,4 et les approches spectrophotométriques et spectrofluorimétriques5,6,7.

La nanotechnologie est maintenant considérée comme un sujet de recherche de pointe qui implique la création de nanoparticules de différentes tailles, formes et structures chimiques avec un large éventail d'utilisations possibles8. Pour la synthèse et la conception de nanoparticules, de nombreuses procédures ont été rapportées, notamment l'irradiation par micro-ondes9, la photoréduction10, le claquage thermique11 et le broyage mécanique12, mais ces procédures sont principalement coûteuses, consommatrices d'énergie ou dangereuses pour l'homme et l'environnement. Des méthodes respectueuses de l'environnement doivent donc être mises en œuvre. La synthèse verte fait référence au développement de techniques chimiques et physiques respectueuses de l'environnement, économiquement efficaces et pouvant être mises à l'échelle pour une synthèse à grande échelle sans utiliser de haute pression, d'énergie, de température ou de composés nocifs. La bioréduction des ions métalliques utilisant des biomolécules telles que des enzymes, des bactéries et des extraits de plantes est à la fois écologique et chimiquement sophistiquée13. Parmi les nombreuses stratégies de synthèse verte, la synthèse médiée par les plantes semble être une stratégie prometteuse qui permet une production plus rapide de nanoparticules et une synthèse plus stable14. La création de nanoparticules bio-inspirées a suscité beaucoup d'intérêt, ainsi que des approches pour manipuler la taille des nanoparticules6,15.

Origanum majorana est une plante vivace ou un sous-arbuste tolérant au froid avec d'agréables notes de pin et d'agrumes. La marjolaine est parfois confondue avec l'origan dans plusieurs pays du Moyen-Orient, et les termes marjolaine douce et marjolaine torsadée sont utilisés pour la distinguer des autres espèces d'Origanum. Elle est parfois connue sous le nom de marjolaine en pot16, cependant, ce terme est également appliqué à d'autres espèces cultivées d'Origanum. Les soupes, les ragoûts, les vinaigrettes, les sauces et les tisanes bénéficient tous de l'ajout de marjolaine. La marjolaine douce, également connue sous le nom d'Origanum majorana L. (O. majorana, famille des Lamiacées), est une herbe importante utilisée en médecine traditionnelle pour ses qualités curatives dans les problèmes gastro-intestinaux, ophtalmiques, cardiaques et neurologiques. Des éléments bioactifs importants d'O. majorana ont été identifiés et isolés, tels que des composés volatils, des terpénoïdes, des composés phénoliques, des flavonoïdes et des tanins. Les connaissances ethnopharmacologiques de cette plante ont révélé qu'elle possède des propriétés antibactériennes, antifongiques, antiprotozoaires et antioxydantes. La majorité des traitements sont longs, coûteux et nécessitent l'utilisation d'opérateurs qualifiés et d'instruments sophistiqués. Les approches de détermination électrochimique, en revanche, sont préférables pour déterminer plusieurs produits chimiques biologiques, environnementaux et pharmacologiques en raison de leur réaction rapide et de leur facilité d'utilisation5,17,18. Néanmoins, l'oxydation du tramadol à l'aide d'électrodes solides traditionnelles est un processus lent qui nécessite un surpotentiel plus important. En conséquence, une électrode améliorée simple et sensible pour la mesure quantitative du tramadol est nécessaire. Dans la voltamétrie contemporaine, les électrodes modifiées chimiquement sont devenues un sujet brûlant. La mesure d'analyte prévue devient plus spécifique et sensible lorsque ces électrodes sont utilisées. Des matériaux nanostructurés ont été utilisés pour modifier les surfaces des électrodes afin d'améliorer la sensibilité des capteurs électrochimiques au cours des dernières décennies19. Les nanoparticules peuvent être utilisées pour modifier les électrodes, permettant la détection de traces d'analytes en améliorant la sensibilité et la stabilité des capteurs20. Les nanomatériaux métalliques, y compris les métaux de transition (Co/Ni/Cu) et leurs oxydes21, ont attiré beaucoup d'attention ces dernières années en raison de leurs divers avantages d'excellente efficacité électrocatalytique, de stabilité à long terme, relativement peu coûteux et de facilité de fabrication et de construction de capteurs électrochimiques non enzymatiques22, où les nanoparticules d'oxyde cuivrique sont favorables à l'activité électrocatalytique et à la conductivité électrique, ce qui en fait un excellent ingrédient de capteur électrochimique non enzymatique23,24.

L'utilisation des nanotubes de carbone dans les capteurs et les biocapteurs a récemment suscité beaucoup d'intérêt. En raison de leurs capacités physiques et électriques unidimensionnelles exceptionnelles, les nanotubes de carbone à parois multiples (MWCNT) sont largement utilisés en chimie électroanalytique25,26.

Nous utilisons l'approche de co-précipitation pour fabriquer des NP CuO dans cette étude. De plus, les MWCNT sont utilisés pour modifier une électrode en pâte de carbone. L'étude actuelle présente un capteur électrochimique de tramadol à base de CuONPs/MWCNTs qui est à la fois sélectif et sensible. Enfin, des échantillons réels de tramadol et d'acétaminophène analysés à l'aide de cette électrode modifiée. Par conséquent, l'étude actuelle présente un capteur électrochimique de tramadol à base de CuONPs/MWCNTs qui est à la fois sélectif et sensible.

Tous les composés appliqués dans cette étude étaient de qualité analytique et ils ont été utilisés tels quels, sans purification supplémentaire. Des nanotubes de carbone multi-parois (MWCNT) ainsi que du nitrate cuivrique (Cu(NO3)2,5H2O) ont été acquis auprès de Merck en Allemagne pour ce travail. De plus, de l'eau distillée double (DW) a été utilisée dans tous les tests. Un Metrohm 797 a été utilisé pour chaque expérience électrochimique. Dans une cellule électrochimique à un compartiment de 10 ml, SPE (DropSens; DRP-110) utilisait trois électrodes standard : des électrodes actives en carbone (4 mm de diamètre), une contre-électrode en graphite et une électrode de pseudo-référence en argent.

L'espèce végétale Origanum majorana a été obtenue de la banlieue de Kerman et validée par un spécialiste des plantes biosystématiques. Une personne du centre d'herbier de l'université des sciences médicales de Kerman nous a aidés à collecter et à identifier l'Origanum majorana.

L'Origanum majorana est une plante herbacée vivace sensible au froid ou un sous-arbrisseau aux saveurs de pin doux et d'agrumes. Dans certains pays du Moyen-Orient, la marjolaine est synonyme d'origan, et là, les noms de marjolaine douce et de marjolaine nouée sont utilisés pour la distinguer des autres plantes du genre Origanum. On l'appelle aussi marjolaine en pot, bien que ce nom soit également utilisé pour d'autres espèces cultivées d'Origanum. La marjolaine a longtemps été utilisée comme plante médicinale. La marjolaine ou l'huile de marjolaine a été utilisée pour traiter le cancer, le rhume, la toux, les crampes, la dépression, comme diurétique, les otites, les problèmes gastro-intestinaux, les maux de tête et la paralysie, ainsi que l'arthrite, la congestion thoracique et les douleurs musculaires. Il a également été utilisé comme aphrodisiaque, rince-bouche, thé et dans les cataplasmes, les teintures et les infusions. Bien que toutes ses utilisations historiques ne soient pas scientifiquement prouvées, la plante a un usage médical vérifiable. Par exemple, il contient le phénol carvacrol, qui est antibactérien, antifongique et antimicrobien. L'extrait d'éthanol est cytotoxique contre les lignées cellulaires de fibrosarcome, l'extrait d'acétate d'éthyle a des propriétés antiprolifératives contre les cellules C6 et HeLa, tout comme l'hespérétine et l'hydroquinone, qui peuvent être isolées de l'extrait de marjolaine. Des effets cardioprotecteurs, hépatoprotecteurs, antiulcérogéniques, anticholinestérase, anti-SOPK et anti-inflammatoires ont également été trouvés dans la marjolaine séchée, le thé à la marjolaine ou dans des composés extraits de la marjolaine. La marjolaine n'est généralement pas toxique, mais ne doit pas être utilisée par les femmes enceintes ou allaitantes. Cependant, il est toujours important d'être prudent et de consulter un médecin lors de l'utilisation d'herbes médicinales27.

La figure 1 indique l'image d'Origanum majorana. Pour fabriquer l'extrait à base d'eau, les feuilles d'O. majorana ont d'abord été lavées avec de l'eau DW pour éliminer toutes les particules de poussière attachées, puis coupées en très petits morceaux et séchées au soleil. Après avoir chauffé 100 ml d'eau distillée à 100 ° C, 20 g de poudre de feuilles séchées d'O. majorana ont été ajoutés et laissés à incuber pendant 10 min. En conséquence, l'extrait de feuilles fourni a été laissé refroidir à température ambiante avant d'être filtré à l'aide de papier filtre Whatman. 1 mmol de Cu(NO3)02 a été dilué dans de l'eau distillée en une solution transparente pour fabriquer les nanoparticules de CuO. Après cela, une petite quantité d'extrait d'O. majorana a été ajoutée au mélange et agitée rapidement à 80°C pendant 30 min. Les produits résultants après filtration, ont été séchés pendant 2h à 80°C sous vide, puis calcinés pendant 3h à 600°C.

L'image d'Origanum majorana.

Un potentiostat/galvanostat Autolab a été utilisé pour les expériences électrochimiques, et le logiciel General-Purpose Electrochemical System (GPES) régule les paramètres expérimentaux. À 25 ± 1 °C, une cellule standard à trois électrodes a été appliquée. Les électrodes de référence, auxiliaires et de travail étaient une électrode Ag/AgCl/KCl (3,0 M), un fil de platine et une pâte CuONP/MWCNT/carbone. Un pH-mètre Metrohm 710 a été utilisé pour déterminer le pH. Des solutions tampons avec une plage de pH de 2, 0 à 9, 0 ont été préparées via de l'acide orthophosphorique et ses sels. Ensuite, une pâte de CuONP/MWCNT/carbone a été fabriquée en combinant 0,01 g de MWCNT avec 0,95 g de poudre de graphite et 0,04 g de nanoparticules de CuO dans un mortier et un pilon à la main. Le mélange mentionné ci-dessus a ensuite été combiné pendant 20 minutes avec 0,7 ml d'huile de paraffine jusqu'à l'obtention d'une pâte constamment humidifiée. Après cela, la pâte a été fourrée à l'extrémité d'un tube de verre (environ 3,4 mm de diamètre intérieur et 15 cm de long) et un fil de cuivre a été implanté à l'intérieur de la pâte de carbone pour établir la connexion électrique.

Une gamme de technologies utilisées pour caractériser les échantillons synthétisés, y compris les modèles de diffraction des rayons X (XRD). Le modèle FTIR alpha de Bruker utilisé pour enregistrer les spectres infrarouges à transformée de Fourier. De plus, la microscopie électronique à balayage s'est appliquée pour examiner les morphologies des NP générées. Le modèle Vasco du Cordouan Nanosizer utilisé pour déterminer la taille des particules et le potentiel zêta (France). Pour les mesures de pH, un pH-mètre de laboratoire Metrohm 827 a été utilisé.

Tests t de Student et analyse des variances utilisés pour déterminer la signification du groupe. Toutes les données fournies sous forme de moyenne ± SD. Signification statistique définie comme un seuil de probabilité de p = 0,05.

L'énergie d'adsorption (Ead) pour le tramadol sur MWNT calculée à l'aide de calculs DFT à l'aide du logiciel Guassian 03. Calculs DFT effectués uniquement en utilisant 6–311 + (d) pour minimiser les difficultés de calcul et la demande d'un immense potentiel de calcul. Tous les bâtiments construits ont d'abord été géométriquement optimisés. Les structures plus anciennes ont ensuite changé en utilisant les emplacements atomiques géométriquement optimisés, et des algorithmes ont été exécutés pour déterminer les énergies SCF avant que Ead ne soit finalement calculé.

Cette étude a été menée conformément au respect des normes éthiques et n'a pas impliqué de participants humains, d'animaux et de conflits d'intérêts potentiels.

La figure 2A montre le modèle XRD des nanoplaques de CuO produites. Les pics de diffraction des nanoparticules de CuO générées ont été calculés à des valeurs 2θ de 32,34° (110), 35,36° (− 111), 38,56° (111), 48,57° (−202), 53,39° (020), 58,14° (202), 61,40° (−113), 66,17° (− 311), 67,98° (220), 72,48° (311) et 75,02° (004), qui confirme par CuO (JCPDS 80-1916) et indique la formation de nanostructures de CuO28. La taille des cristallites des nanoparticules de CuO a été déterminée à 38,2 nm en utilisant l'équation de Deby-Scherer29. Les nanostructures synthétisées étaient pures et aucune impureté n'a été détectée.

(A) Modèle XRD et (B) spectres FTIR des nanostructures de CuO synthétisées.

La figure 2B montre le spectre FTIR des NP d'oxyde cuivrique synthétisé. Comme on le voit, le spectre du CuO existe dans trois domaines. Dans la première zone, ces pics de 500 à 800 cm−1 présentaient une bande d'absorption plus forte liée à l'étirement vibrationnel des vibrations Cu–O, confirmant la synthèse de nanoparticules de CuO30. Cependant, dans la seconde zone (1350 cm−1 à 1650 cm−1), on peut observer des pics dus à la présence de CO2 dans l'air. Enfin, la troisième zone est comprise entre 2800 et 3500 cm-1. Par conséquent, on pourrait conclure que le CuO et le H2O hydratés dans l'air contribuent à la formation du pic. Par conséquent, les NP CuO synthétisées présentent une phase pure et monolithique selon les spectres FTIR.

La figure 3A, B représente les images SEM de nanoparticules de CuO. Comme présenté sur la figure 3, les nanoparticules étaient de taille uniforme et de forme sphérique. La taille des particules est estimée à environ 52 nm. Il a été constaté que la synthèse biologique des NP CuO produit des particules quasi-sphériques relativement petites de dimension homogène. L'utilisation de composants biologiques dans le processus de synthèse pourrait décrire la légère agglomération dans les nanoparticules telles que synthétisées. Les NP CuO synthétisées à partir d'extrait de feuille avaient une forme sphérique, ce qui était cohérent avec les découvertes précédentes31.

Images SEM de nanostructures de CuO synthétisées.

La figure 4A, B dénonce le SEM des nanotubes de carbone multi-parois. Les images SEM montrent l'intégrité structurale des NTC qui ont des concentrations très élevées de MWCNT.

Images SEM des MWCNT utilisés.

Capteur électrochimique CuONPs/MWCNTs/pâte de carbone examiné dans du PBS 0,1 M (pH 7,0). La figure 5 indique des voltammogrammes cycliques pour les CuONP/MWCNT/pâte de carbone de tramadol ; Les encarts montrent la relation linéaire du courant de crête anodique par rapport à la racine carrée de la vitesse de balayage (v1/2).

Voltammogrammes cycliques de (a) CuONPs/MWCNTs/CPE, (b) MWCNTs/pâte de carbone, (c) CuONPs/électrode de pâte de carbone et (d) électrode de pâte de carbone non modifiée en présence de 400,0 μM tramadol à un pH 7,0 de 0,1 M PBS, respectivement.

Pour les CuONP/MWCNT/pâte de carbone en solution aqueuse, les résultats des tests révèlent des pics anodiques et cathodiques bien définis et reproductibles avec une activité quasi-réversible. La stabilité à long terme des CuONP/MWCNT/pâte de carbone a également été examinée sur une période de trois semaines. Une fois l'électrode de référence maintenue à 20–22 °C, la puissance maximale d'oxydation du tramadol est restée identique. Cependant, les signaux actuels ont diminué de b2,4 % par rapport à la première réponse. Les caractéristiques antisalissures améliorées de l'électrode contre l'oxydation du tramadol et ses métabolites d'oxydation ont été examinées pour évaluer les CV de l'électrode modifiée avant et après l'application dans l'entreprise du tramadol. CV obtenus après avoir cyclé le potentiel 15 fois à une vitesse de balayage de 10 mV s−1 en présence de Tramadol. Les potentiels de pointe étaient constants, tandis que les courants chutaient de 2,4 %. En conséquence, non seulement la sensibilité de l'analyte et de son produit d'oxydation a augmenté à la surface des CuONP/MWCNT/pâte de carbone, mais également l'impact de l'encrassement a également été réduit.

Le niveau de pH de la solution aqueuse influence le comportement électrochimique du tramadol. En conséquence, l'ajustement du pH de la solution semble être nécessaire pour l'oxydation électrocatalytique du tramadol. Par CV, l'activité électrochimique du tramadol examinée à la surface de CuONP/MWCNT/pâte de carbone dans du PBS 0,1 M à des pH variés (2,0 b pH b 9,0). Dans des circonstances neutres, l'oxydation électrocatalytique du tramadol à la surface de CuONP/MWCNT/pâte de carbone s'est avérée plus favorable qu'en milieu acide ou basique. Dans les CV des CuONP/MWCNT/pâte de carbone, cela se manifeste par une augmentation progressive du courant de crête anodique et une chute parallèle du courant de crête cathodique. Ainsi, le pH optimal pour l'électrocatalyse d'oxydation du tramadol à la surface des CuONP/MWCNT/pâte de carbone s'est avéré être de 7,0. Le schéma 1 décrit le mécanisme présumé d'oxydation du tramadol.

Mécanisme d'oxydation probable du tramadol au niveau des CuONP/MWCNT/pâte de carbone.

Pour étudier le comportement du tramadol et également la réponse des électrodes produites pour déterminer le tramadol, les performances des CuONP/MWCNT/CPE ont été comparées à celles des MWCNT/CPE, des CuONP/CPE et des CPE non modifiés. La figure 5 montre les courbes CV obtenues pour CuONPs/MWCNTs/CPE (courbes a), MWCNTs/CPE (courbes b), CuONPs/CPE (courbes c) CPE non modifié (courbes d) en présence de 400,0 μM contenant du tramadol 0,1 M PBS à la vitesse de balayage de 50 mV/s.

Les potentiels de pointe anodiques pour l'oxydation du tramadol à CuONP/MWCNT/pâte de carbone et CPE non modifié sont de 875 et 915 mV, alors que le potentiel équivalent à CuONP/MWCNT/pâte de carbone est de 655 mV. Ces résultats montrent que, par rapport aux CuONP/MWCNT/pâte de carbone et au CPE non modifié, la valeur maximale d'oxydation du tramadol au niveau des électrodes de CuONP/MWCNT/pâte de carbone se déplace de 220 et 260 mV dans le sens des valeurs négatives. Les CuONP/MWCNT/pâte de carbone, d'autre part, ont un courant de crête anodique sensiblement plus élevé pour l'oxydation du tramadol que les CuONP/MWCNT/pâte de carbone.

Les mesures des voltammogrammes à balayage linéaire ont été effectuées pour évaluer l'association du courant de crête avec la vitesse de balayage à des vitesses de balayage variées (10 à 400 mV / s) dans le PBS 0,1 M contenant du tramadol à 400, 0 μM (pH 7, 0) sur les CuONP / MWCNT / CPE (Fig. 6). Comme le montre la figure 6, les courants de crête du tramadol augmentent avec l'augmentation des vitesses de balayage et il existe de bonnes relations linéaires entre les courants de crête (Ip) et la racine carrée de la vitesse de balayage (ν1/2). Les résultats ont également montré que l'action est le transfert de masse du tramadol contrôlé au niveau du processus de diffusion.

Voltammogrammes à balayage linéaire de tramadol (400,0 μM) aux CuONP/MWCNT/CPE à différentes vitesses de balayage de 1, 2, 3, 4, 5 et 6 mV/s dans du PBS 0,1 M (pH 7,0). Insérer : tracé de Ip en fonction de ν1/2 pour l'oxydation du tramadol aux CuONP/MWCNT/CPE.

Pour les différentes doses de Tramadol dans 0,1 MPBS (pH 7,0), des mesures chromatoampérométriques de Tramadol à CuONPs/MWCNTs/pâte de carbone ont été réalisées en plaçant le potentiel de l'électrode de travail à 0,70 V (au premier pas de potentiel) et 0,40 V (au deuxième pas de potentiel) (Fig. 7). À l'aide d'études chronoampérométriques, nous avons déterminé le coefficient de diffusion, D, du tramadol dans une solution tampon.

Chronoampérogrammes obtenus aux CuONP/MWCNT/CPE en présence de (1) 3,0, (2) 6,0, (3) 9,0 et (4) tramadol 1,0 mM dans la solution tampon 0,1 M (pH 7,0). (A) Tracé de I versus t-1/2 pour l'électro-oxydation du tramadol obtenu à partir des chronoampéromes 1–4. (B) Parcelle de pente à partir de lignes droites par rapport au niveau de tramadol.

Pour un médicament électroactif (tramadol dans ce cas) avec un coefficient de diffusion de D, l'équation de Cottrell décrit le courant observé pour le processus électrochimique sous l'état limité de transport de masse.

Les meilleurs ajustements pour diverses doses de tramadol ont été trouvés à l'aide de parcelles expérimentales de I vs t - 1/2. Les pentes des lignes droites ont été tracées sur le niveau de tramadol. Le taux moyen de D trouvé à 6,85 × 10−6 cm2/s en utilisant la pente résultante et l'équation de Cottrell.

La concentration de tramadol a été déterminée à l'aide de la technique de voltamétrie à ondes carrées (SWV) (Fig. 8). Deux segments linéaires avec des pentes de 0,7441 et 0,1378 μA μM ont constitué le tracé du courant de crête par rapport à la dose de tramadol. La restriction cinétique est la plus susceptible d'être responsable de la réduction de la sensibilité du deuxième segment linéaire. La limite de détection du tramadol (3σ) était de 25 ± 2 nM. Ce nombre est comparable aux déterminations de tramadol à l'extérieur d'électrodes modifiées chimiquement publiées par des groupes de recherche similaires.

Courbes SWV des CuONP/MWCNT/CPE dans la solution tampon 0,1 M (pH 7,0) contenant différentes concentrations de tramadol. Encart : tracés du courant de crête électrocatalytique en fonction de la concentration de tramadol.

Ainsi, le tableau 1 montre que les CuONP/MWCNT/pâte de carbone peuvent entrer en compétition avec d'autres capteurs pour le dosage du tramadol.

La figure 8 indique les SWV pour les CuONP/MWCNT/pâte de carbone dans 4 mmol de tramadol L-1 à différents pH (pH 5,5, 7, 8,5, 10) (d à a).

La stabilité des CuONP/MWCNT/CPE a été examinée en stockant l'électrode en laboratoire à température ambiante. Ensuite, l'électrode a été utilisée pour l'analyse de 50 µM de tramadol à des intervalles de 1 à 21 jours dans du PBS 0,1 M (pH 7,0). Les résultats ont montré que le signal de l'électrode conservait 92 % de sa valeur initiale après 7 jours et 90 % de sa valeur initiale après 21 jours. ces résultats ont indiqué que le capteur électrochimique proposé avait une excellente stabilité à long terme.

L'énergie d'adsorption (Ead) pour le tramadol sur MWNT calculée à l'aide de calculs DFT à l'aide du logiciel Guassian 0336. La valeur d'Ead telle que calculée pour l'adsorption du tramadol sur le MWNT était de 5,06 × 10–19 kcal et de 4,94 × 10–19 kcal sur et entre le MWNT, respectivement. Cependant, selon les paramètres d'entrée DFT utilisés, les valeurs Ead peuvent varier considérablement, et les valeurs Ead peuvent également fluctuer pour différentes poses d'un adsorbant pour un adsorbant particulier37. Le signe Ead est fréquemment utilisé pour déterminer si un processus d'adsorption est exothermique ou endothermique. Un signe négatif dans la formule de calcul de Ead dénote une réaction endothermique. Ainsi, les calculs DFT, qui concordent avec les résultats expérimentaux, indiquent également le caractère endothermique du mécanisme d'adsorption (pour être plus précis, les calculs DFT indiquent la caractéristique endothermique de l'adsorption du tramadol sur le MWNT). La figure 9 indique une vue différente du tramadol sur et entre le MWNT et la figure 10 montre différentes vues du tramadol sur et entre le MWNT.

Vue différente du Tramadol sur et entre MWNT.

Vue différente du Tramadol sur et entre MWNT.

L'utilisation d'Origanum majorana comme agent alcalin dans la production verte de nanostructures de CuO a été décrite dans cette étude. L'un des matériaux innovants utilisés pour la détermination du tramadol était une électrode modifiée CuONPs/MWCNTs/pâte de carbone. Le nanocomposite CuONPs/MWCNTs a amélioré la sélectivité et l'activité électrochimique de l'oxydation du tramadol. La courbe d'étalonnage linéaire dans des plages comprises entre 0,07 et 300 µM avec une LOD de 0,01 µM pour MO a été produite en utilisant la condition optimale. Enfin, l'électrode modifiée est essentiellement utilisée pour l'analyse du tramadol dans les vrais spécimens. La méthode proposée offre une approche sensible pour détecter le tramadol dans les formulations médicamenteuses et biologiques. En outre, cette électrode modifiée peut être utilisée pour identifier le tramadol dans le plasma et l'urine humains ainsi que dans des échantillons de médicaments.

Les ensembles de données utilisés et/ou analysés au cours de l'étude en cours sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Barkin, RL Tramadol à libération prolongée (ULTRAM®ER) : Un accent pharmacothérapeutique, pharmacocinétique et pharmacodynamique sur l'efficacité et la sécurité chez les patients souffrant de douleur chronique/persistante. Suis. J. Ther. 15, 157-166 (2008).

Article PubMed Google Scholar

Hair, PI, Curran, MP & Keam, SJ Tramadol comprimés à libération prolongée. Drogues 66, 2017-2027 (2006).

Article CAS PubMed Google Scholar

Kshirsagar, P. et al. Synthèse de nanoparticules d'argent hautement stables par photoréduction et leur fractionnement en taille par méthode de transfert de phase. Colloïdes Surf. Un Physicochem. Ing. Aspic. 392, 264-270 (2011).

Article CAS Google Scholar

Taheran, M. et al. Dégradation de la chlortétracycline à l'aide de laccase immobilisée sur une membrane nanofibreuse composite polyacrylonitrile-biochar. Sci. Environ. 605–606, 315–321 (2017).

Article ADS PubMed Google Scholar

Burgot, G., Auffret, F. & Burgot, JL Détermination du paracétamol par titrimétrie thermométrique. Anal. Chim. Acta 343, 125-128 (1997).

Article CAS Google Scholar

MaryTitus, JF et al. Méthode HPTLC pour l'estimation simultanée du chlorhydrate de tramadol et du paracétamol sous forme posologique combinée. Int. J. Pharma Res. Récente. 1, 22–26 (2009).

Google Scholar

Lai, L., Xie, Q., Chi, L., Gu, W. & Wu, D. Adsorption du phosphate de l'eau par des nanoparticules magnétiques facilement séparables Fe3O4@SiO2 core/shell fonctionnalisées avec de l'oxyde de lanthane hydraté. J. Colloid Interface Sci. 465, 76–82 (2016).

Article ADS CAS PubMed Google Scholar

Beg, M. et al. Synthèse verte de nanoparticules d'argent à l'aide de graines de Pongamia pinnata : Caractérisation, propriété antibactérienne et étude spectroscopique de l'interaction avec l'albumine sérique humaine. J. Mol. Reconnaître. 30, 1 (2017).

Annonces d'article Google Scholar

Gharge, D. & Dhabale, P. Estimation simultanée du chlorhydrate de tramadol et du paracétamol par méthode spectrophotométrique UV à partir de la formulation de comprimés. Int. J. PharmTech. Rés. 2, 1119-1123 (2010).

CAS Google Scholar

Sawant, R., Bhangale, L., Joshi, R. & Lanke, P. Méthodes spectrophotométriques validées pour l'estimation simultanée du paracétamol, de la dompéridone et du tramadol HCl sous forme posologique pure et en comprimés. J. Chem. Métrol. 4, 21–27 (2010).

CAS Google Scholar

Chandra, P., Rathore, AS, Lohidasan, S. & Mahadik, KR Application de la HPLC pour la détermination simultanée de l'acéclofénac, du paracétamol et du chlorhydrate de tramadol sous forme pharmaceutique. Sci. Pharm. 80, 337–351 (2012).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Derikvandi, H. & Nezamzadeh-Ejhieh, A. Augmentation de l'activité photocatalytique de NiO et ZnO dans la photodégradation d'une solution aqueuse de médicament modèle : effet du couplage, du support, de la taille des particules et de la température de calcination. J. Hazard. Mater. 5, 629–638 (2017).

Article Google Scholar

Puranik, M., Hirudkar, A., Wadher, SJ & Yeloe, PG Développement et validation de méthodes spectrophotométriques pour l'estimation simultanée du chlorhydrate de tramadol et de la chlorzoxazone sous forme de comprimés. Indien J. Pharm. Sci. 68, 737–739 (2006).

Article CAS Google Scholar

Amiri, M. & Mahmoudi-Moghaddam, H. Green synthèse de ZnO/ZnCo2O4 et son application pour la détermination électrochimique du bisphénol A. Microchem. J. 160, 105663 (2021).

Article CAS Google Scholar

Vernin, G., Merad, O., Vernin, GMF, Zamkotsian, RM & Párkányi, C. Analyse GC-MS des huiles essentielles d'Artemisia herba alba Asso d'Algérie. Dév. Sci alimentaire. 37, 147-205 (1995).

Article Google Scholar

Liste, B. Société botanique de Grande-Bretagne et d'Irlande. Cambre. d'origine. xls (2007).

Easwaramoorthy, D., Yu, YC & Huang, HJ Détection par chimioluminescence du paracétamol par une réaction à base de luminol-permanganate. Anal. Chim. Acta 439, 95-100 (2001).

Article CAS Google Scholar

Santos, WJR, Lima, PR, Tanaka, AA, Tanaka, SMCN & Kubota, LT Détermination du nitrite dans les échantillons alimentaires par voltamétrie anodique à l'aide d'une électrode modifiée. Chimie alimentaire. 113, 1206-1211 (2009).

Article CAS Google Scholar

Ashrafi, H. et al. Détection sensible et détermination des benzodiazépines à l'aide d'une électrode modifiée à l'encre de nanoparticules d'argent-N-GQD : une nouvelle plate-forme pour l'analyse pharmaceutique moderne. Microchem. J. 145, 1050-1057 (2019).

Article CAS Google Scholar

Rocha-Santos, TAP Sensors et biocapteurs à base de nanoparticules magnétiques. TrAC-Tendances Anal. Chim. 62, 28-36 (2014).

Article CAS Google Scholar

Si, P., Huang, Y., Wang, T. & Ma, J. Nanomatériaux pour biocapteurs de glucose non enzymatiques électrochimiques. RSC Adv. 3, 3487–3502 (2013).

Article ADS CAS Google Scholar

Xu, F., Deng, M., Li, G., Chen, S. & Wang, L. Comportement électrochimique des nanocomposites d'oxyde de graphène réduit en oxyde cuivreux et leur application dans la détection non enzymatique du peroxyde d'hydrogène. Électrochim. Acta 88, 59–65 (2013).

Article CAS Google Scholar

Ibupoto, ZH, Khun, K., Beni, V., Liu, X. & Willander, M. Synthèse de nouvelles nanofeuilles de CuO et leurs applications de détection de glucose non enzymatiques. Capteurs (Suisse) 13, 7926–7938 (2013).

Article ADS CAS Google Scholar

Cao, F. & Gong, J. Capteur de glucose non enzymatique basé sur des microfibres de CuO composées de nanoparticules de CuO. Anal. Chim. Acta 723, 39–44 (2012).

Article ADS CAS PubMed Google Scholar

Trojanowicz, M. Applications analytiques des nanotubes de carbone : Une revue. TrAC-Tendances Anal. Chim. 25, 480–489 ​​(2006).

Article CAS Google Scholar

Govindasamy, M. et al. Composite de nanotubes de carbone multiparois recouvert de nanofeuilles de bisulfure de molybdène pour la détermination très sensible du chloramphénicol dans des échantillons alimentaires de lait, de miel et de lait en poudre. J. Colloid Interface Sci. 485, 129-136 (2017).

Article ADS CAS PubMed Google Scholar

Bina, F. & Rahimi, R. Marjolaine douce : un examen de l'ethnopharmacologie, de la phytochimie et des activités biologiques. J. Complément basé sur des preuves. Alterner. Méd. 22, 175-185 (2017).

Article CAS Google Scholar

Nezamzadeh-Ejhieh, A. & Hushmandrad, SH Photodécoloration solaire du bleu de méthylène par la zéolite CuO/X en tant que catalyseur hétérogène. Appl. Catal. A Gen. 388, 149–159 (2010).

Article CAS Google Scholar

Mohassel, R. et al. Synthèse de Pechini utilisant du propylène glycol et divers acides comme agents stabilisants et caractérisation de nanostructures céramiques Gd2NiMnO6 avec de bonnes propriétés photocatalytiques pour l'élimination des colorants organiques dans l'eau. J. Mater. Rés. Technol. 9, 1720-1733 (2020).

Article CAS Google Scholar

Vishveshvar, K., Aravind Krishnan, MV, Haribabu, K. & Vishnuprasad, S. Synthèse verte de nanoparticules d'oxyde de cuivre à l'aide de feuilles de plantes Ixiro coccinea et sa caractérisation. Bionanoscience. 8, 554–558 (2018).

Article Google Scholar

Tavakolsh, I., Kharaziha, M. & Ahmadi, S. Synthèse verte et activité antibactérienne dépendante de la morphologie des nanoparticules d'oxyde de cuivre. J. Nanostruct. 9, 163-174 (2019).

Google Scholar

Madrakian, T., Alizadeh, S., Bahram, M. & Afkhami, A. Un nouveau capteur électrochimique basé sur des nanoparticules magnéto LDH/Fe3O4 @ électrode de carbone vitreux pour la détermination voltammétrique du tramadol dans des échantillons réels. Ionique 23, 1005-1015 (2017).

Article CAS Google Scholar

Chitravathi, S. & Munichandraiah, N. Détermination voltammétrique du paracétamol, du tramadol et de la caféine à l'aide d'une électrode de carbone vitreux modifié poly (bleu du Nil). J. Electroanal. Chim. 764, 93–103 (2016).

Article CAS Google Scholar

Hassanvand, Z. & Jalali, F. Électrode modifiée par nanoparticules d'or/acide cystéique pour la détermination électrochimique simultanée du tramadol et du paracétamol. Anal. Bioanale. Chim. Rés. 6(2), 393–404 (2019).

CAS Google Scholar

Babaei, A., Taheri, AR & Afrasiabi, M. Une électrode en carbone vitreux modifiée par des nanotubes de carbone à parois multiples comme nouveau capteur pour la détermination simultanée sensible du paracétamol et du tramadol dans les préparations pharmaceutiques et les fluides biologiques. J. Braz. Chim. Soc. 22, 1549-1558 (2011).

Article CAS Google Scholar

Frisch, MJ et al. Guassian 03, Version B (2013).

Dehdashti, A. & Babaei, A. Conception et caractérisation d'une nouvelle plate-forme de détection basée sur un nanocomposite NiO/MWCNT dopé au Pt pour une détermination électrochimique améliorée de l'épinéphrine et du tramadol simultanément. J. Electroanal. Chim. 862, 113949 (2020).

Article CAS Google Scholar

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Les auteurs sont reconnaissants au Neuroscience Research Center, Institute of Neuropharmacology, Kerman University of Medical Science pour leurs efforts incessants pour apporter une aide financière à cette recherche par le biais de la subvention no. (400000415).

Département de chimie, Faculté des sciences, Université de Jiroft, Jiroft, Iran

Razieh Razavi

Centre de recherche en neurosciences, Institut de neuropharmacologie, Université des sciences médicales de Kerman, Kerman, Iran

Mahnaz Amiri et Kouros Divsalar

Département de chimie médicinale, Faculté de pharmacie, Centre de recherche sur la conception et le développement de médicaments, Institut des sciences pharmaceutiques (TIPS), Université des sciences médicales de Téhéran, Téhéran, Iran

Alireza Forumadi

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Tous les auteurs ont écrit le texte principal du manuscrit, réalisé l'expérience, analysé les données et les résultats.

Correspondance à Mahnaz Amiri.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Razavi, R., Amiri, M., Divsalar, K. et al. Électrode modifiée CuONPs/MWCNTs/pâte de carbone pour la détermination du tramadol : étude théorique et expérimentale. Sci Rep 13, 7999 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34569-y

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Reçu : 08 novembre 2022

Accepté : 03 mai 2023

Publié: 17 mai 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-34569-y

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