Detection of antidepressants by voltammetric techniques using carbon electrodes with modified surface

Celem niniejszej pracy magisterskiej było skonstruowanie sensorówelektrochemicznych umożliwiających detekcję wybranych leków antydepresyjnych z grupyinhibitorów wychwytu zwrotnego serotoniny (SSRI) – sertraliny oraz citalopramu, za pomocątechnik woltamperometrycznych. W pracy skupiono się na zweryfikowaniu możliwościwykorzystania dwóch typów węglowych elektrod sitodrukowanych modyfikowanychnanocząstkami metali za pomocą metody Spark Discharge, czyli elektrodepozycjiz wykorzystaniem wyładowań iskrowych.W toku optymalizacji wybrano rodzaj metalu poddawanego elektrodepozycji orazparametry procesu modyfikacji elektrod tj. moc oraz ilość wyładowań. Do detekcji citalopramuwybrano cypryjskie elektrody sitodrukowane, przygotowane w technologii druku 3D, którezmodyfikowano nanocząstkami złota. Natomiast dla sertraliny wybrano komercyjne elektrodyDropSens modyfikowane niklem. Dla każdego czujnika dobrano także warunkieksperymentalne stosowanych technik pomiarowych, czyli woltamperometrii cyklicznej orazwoltamperometrii impulsowej różnicowej. W tym celu zoptymalizowano parametry takie jak:pH elektrolitu podstawowego, szybkość przemiatania potencjałem, czas akumulacji, potencjałschodka czy amplitudę impulsu.Dla obu opracowanych czujników dokonano częściowej walidacji metody wyznaczającpodstawowe parametry analityczne. Skonstruowany sensor elektrochemiczny modyfikowanyzłotem służący do detekcji citalopramu odznacza się czułością wynoszącą 0,055±0,016µA/µM, zakresem liniowości 2-30 µM, akceptowalną powtarzalnością (RSD = 10,38%),a także satysfakcjonującą odtwarzalnością (9,73%). Natomiast czujnik elektrochemicznyzmodyfikowany niklem, którym oznaczano sertralinę, wykazał się czułością o wartości0,203±0,049 µA/µM, zakresem liniowości 0,8-20 µM oraz 50-100 µM, a przy tym bardzo słabąpowtarzalnością (RSD = 43,16%) i przeciętną odtwarzalnością (11,61%).Zbadano także wpływ matrycy preparatów farmaceutycznych oraz syntetycznegomoczu na odpowiedź elektrochemiczną obu czujników. Próby oznaczenia leków w próbkachfarmaceutycznych okazały się niemożliwe i konieczne jest powtórzenie pomiarów. Analizasyntetycznego moczu dowiodła występowania silnych interferencji ze strony matrycybiologicznej, które uniemożliwiają wykonanie wiarygodnego pomiaru za pomocązmodyfikowanych elektrod w bardziej złożonej matrycy.

The aim of the work was to construct electrochemical sensors for the detection ofselected antidepressants from the serotonin reuptake inhibitor (SSRI) group - sertraline andcitalopram, using voltammetric techniques. The study focused on evaluating the feasibility ofusing two types of carbon screen-printed electrodes modified with metal nanoparticles via theSpark Discharge for electrodeposition.During the optimisation process, the type of metal used for electrodepositon and theparameters of the electrode modification process, i.e. power and number of discharges, wereselected. Cypriot screen-printed electrodes prepared using 3D printing technology modifiedwith gold nanoparticles were selected for the detection of citalopram. While for sertralinecommercial DropSens electrodes modified with nickel were used. The experimental conditionsof the used measurement techniques, i.e. cyclic voltammetry and differential pulse voltammetrywere also optimized for each sensor. For this purpose, parameters such as pH of the supportingelectrolyte, potential sweep rate, accumulation time, step potential or pulse amplitude werechosen.For both developed sensors, a partial validation of the method was performed bydetermining the basic analytical parameters. The gold-modified electrochemical sensor forcitalopram detection showed a sensitivity of 0.055±0.016 µA/µM, a linearity range of 2-30 µM,acceptable repeatability (RSD = 10.38%), and satisfactory reproducibility (9.73%). On the otherhand, the nickel-modified electrochemical sensor used to determine sertraline showed asensitivity of 0.203±0.049 µA/µM, a linearity range of 0.8-20 µM and 50-100 µM, with poorrepeatability (RSD = 43.16%) and moderate reproducibility (11.61%).The influence of the matrix of pharmaceutical formulation and synthetic urine on theelectrochemical response of both sensors was also investigated. Attempts to determine drugs inpharmaceutical samples were unsuccessful and repeating the measurements is necessary. Theanalysis of synthetic urine revealed strong interferences from the biological matrix, whichmakes it impossible to perform a reliable measurement using modified electrodes in a morecomplex matrix.