Математичний опис електроокиснення допаміну, що супроводжується його хімічною та електрохімічною полімеризацією
The electrooxidation of dopamine is accompanied by its chemical and electrochemical polymerization, and in which either the monomer or the polymer may be oxidized to the respective quinonic form, was investigated from the theoretical point of view. Dopamine is one of the important neurotransmitters...
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://bioorganica.com.ua/index.php/journal/article/view/8 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainica Bioorganica Acta |
Репозитарії
Ukrainica Bioorganica Acta| id |
oai:ojs2.bioorganica.com.ua:article-8 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Ukrainica Bioorganica Acta |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
dopamine polydopamine electrooxidation electropolymerization mathematical model допамін полідопамін електроокиснення електрополімерізація математична модель |
| spellingShingle |
dopamine polydopamine electrooxidation electropolymerization mathematical model допамін полідопамін електроокиснення електрополімерізація математична модель Tkach, Volodymyr V. Kushnir, Marta V. Ivanushko, Yana G. Lukanova, Svitlana M. Oliveira, Silvio C. de Yagodynets, Petro I. Математичний опис електроокиснення допаміну, що супроводжується його хімічною та електрохімічною полімеризацією |
| topic_facet |
dopamine polydopamine electrooxidation electropolymerization mathematical model допамін полідопамін електроокиснення електрополімерізація математична модель |
| format |
Article |
| author |
Tkach, Volodymyr V. Kushnir, Marta V. Ivanushko, Yana G. Lukanova, Svitlana M. Oliveira, Silvio C. de Yagodynets, Petro I. |
| author_facet |
Tkach, Volodymyr V. Kushnir, Marta V. Ivanushko, Yana G. Lukanova, Svitlana M. Oliveira, Silvio C. de Yagodynets, Petro I. |
| author_sort |
Tkach, Volodymyr V. |
| title |
Математичний опис електроокиснення допаміну, що супроводжується його хімічною та електрохімічною полімеризацією |
| title_short |
Математичний опис електроокиснення допаміну, що супроводжується його хімічною та електрохімічною полімеризацією |
| title_full |
Математичний опис електроокиснення допаміну, що супроводжується його хімічною та електрохімічною полімеризацією |
| title_fullStr |
Математичний опис електроокиснення допаміну, що супроводжується його хімічною та електрохімічною полімеризацією |
| title_full_unstemmed |
Математичний опис електроокиснення допаміну, що супроводжується його хімічною та електрохімічною полімеризацією |
| title_sort |
математичний опис електроокиснення допаміну, що супроводжується його хімічною та електрохімічною полімеризацією |
| title_alt |
The mathematical description of dopamine electrochemical oxidation, accompanied by its chemical and electrochemical polymerization |
| description |
The electrooxidation of dopamine is accompanied by its chemical and electrochemical polymerization, and in which either the monomer or the polymer may be oxidized to the respective quinonic form, was investigated from the theoretical point of view. Dopamine is one of the important neurotransmitters in human and mammal organisms. It is a precursor to epinephrine, which influences the cardiovascular, hormonal and renal functions. Its lack causes diseases like Parkinson, therefore, dopamine has been used as a drug for their treatment. On the other hand, its excess stimulates the sympatic nervous system yielding the metabolic disorders and even schizophrenia. Thus, the development of the rapid and accurate method for its concentration measurement is very important. Dopamine is very popular analyte in electroanalytical systems. The modified electrodes for its determinations have been developed by many researchers. Dopamine is widely used as a monomer for synthesis of a conducting polymer – polydopamine, whis is used as electrodes’ modifier in capacitors and in anticorrosive coatings. The electropolymerization of dopamine into polydopamine proceeds along with its traditional quinone-hydroquinonic oxidation. Both processes give their impact to the electrochemical behavior of dopamine during its electropolymerization. The mechanism’s complexity is also responsible for the electrochemical instabilities during electro-oxidation. In order to understand these instabilities it’s necessary to develop the mathematical model that is capable to describe the behavior of the system. It also helps us to esteem the influence of the electrochemical instabilities, by which it may be accompanied. The goal of this work is to describe an electrochemical oxidation and polymerization of dopamine that will provide an important connection between the electrochemical detection of biologically active compounds and their electropolymerization for electrode modification. |
| publisher |
V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2020 |
| url |
https://bioorganica.com.ua/index.php/journal/article/view/8 |
| work_keys_str_mv |
AT tkachvolodymyrv themathematicaldescriptionofdopamineelectrochemicaloxidationaccompaniedbyitschemicalandelectrochemicalpolymerization AT kushnirmartav themathematicaldescriptionofdopamineelectrochemicaloxidationaccompaniedbyitschemicalandelectrochemicalpolymerization AT ivanushkoyanag themathematicaldescriptionofdopamineelectrochemicaloxidationaccompaniedbyitschemicalandelectrochemicalpolymerization AT lukanovasvitlanam themathematicaldescriptionofdopamineelectrochemicaloxidationaccompaniedbyitschemicalandelectrochemicalpolymerization AT oliveirasilviocde themathematicaldescriptionofdopamineelectrochemicaloxidationaccompaniedbyitschemicalandelectrochemicalpolymerization AT yagodynetspetroi themathematicaldescriptionofdopamineelectrochemicaloxidationaccompaniedbyitschemicalandelectrochemicalpolymerization AT tkachvolodymyrv matematičnijopiselektrookisnennâdopamínuŝosuprovodžuêtʹsâjogohímíčnoûtaelektrohímíčnoûpolímerizacíêû AT kushnirmartav matematičnijopiselektrookisnennâdopamínuŝosuprovodžuêtʹsâjogohímíčnoûtaelektrohímíčnoûpolímerizacíêû AT ivanushkoyanag matematičnijopiselektrookisnennâdopamínuŝosuprovodžuêtʹsâjogohímíčnoûtaelektrohímíčnoûpolímerizacíêû AT lukanovasvitlanam matematičnijopiselektrookisnennâdopamínuŝosuprovodžuêtʹsâjogohímíčnoûtaelektrohímíčnoûpolímerizacíêû AT oliveirasilviocde matematičnijopiselektrookisnennâdopamínuŝosuprovodžuêtʹsâjogohímíčnoûtaelektrohímíčnoûpolímerizacíêû AT yagodynetspetroi matematičnijopiselektrookisnennâdopamínuŝosuprovodžuêtʹsâjogohímíčnoûtaelektrohímíčnoûpolímerizacíêû AT tkachvolodymyrv mathematicaldescriptionofdopamineelectrochemicaloxidationaccompaniedbyitschemicalandelectrochemicalpolymerization AT kushnirmartav mathematicaldescriptionofdopamineelectrochemicaloxidationaccompaniedbyitschemicalandelectrochemicalpolymerization AT ivanushkoyanag mathematicaldescriptionofdopamineelectrochemicaloxidationaccompaniedbyitschemicalandelectrochemicalpolymerization AT lukanovasvitlanam mathematicaldescriptionofdopamineelectrochemicaloxidationaccompaniedbyitschemicalandelectrochemicalpolymerization AT oliveirasilviocde mathematicaldescriptionofdopamineelectrochemicaloxidationaccompaniedbyitschemicalandelectrochemicalpolymerization AT yagodynetspetroi mathematicaldescriptionofdopamineelectrochemicaloxidationaccompaniedbyitschemicalandelectrochemicalpolymerization |
| first_indexed |
2024-09-01T17:43:04Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:43:04Z |
| _version_ |
1809016511276253184 |
| spelling |
oai:ojs2.bioorganica.com.ua:article-82024-07-18T23:01:48Z The mathematical description of dopamine electrochemical oxidation, accompanied by its chemical and electrochemical polymerization Математичний опис електроокиснення допаміну, що супроводжується його хімічною та електрохімічною полімеризацією Tkach, Volodymyr V. Kushnir, Marta V. Ivanushko, Yana G. Lukanova, Svitlana M. Oliveira, Silvio C. de Yagodynets, Petro I. dopamine polydopamine electrooxidation electropolymerization mathematical model допамін полідопамін електроокиснення електрополімерізація математична модель The electrooxidation of dopamine is accompanied by its chemical and electrochemical polymerization, and in which either the monomer or the polymer may be oxidized to the respective quinonic form, was investigated from the theoretical point of view. Dopamine is one of the important neurotransmitters in human and mammal organisms. It is a precursor to epinephrine, which influences the cardiovascular, hormonal and renal functions. Its lack causes diseases like Parkinson, therefore, dopamine has been used as a drug for their treatment. On the other hand, its excess stimulates the sympatic nervous system yielding the metabolic disorders and even schizophrenia. Thus, the development of the rapid and accurate method for its concentration measurement is very important. Dopamine is very popular analyte in electroanalytical systems. The modified electrodes for its determinations have been developed by many researchers. Dopamine is widely used as a monomer for synthesis of a conducting polymer – polydopamine, whis is used as electrodes’ modifier in capacitors and in anticorrosive coatings. The electropolymerization of dopamine into polydopamine proceeds along with its traditional quinone-hydroquinonic oxidation. Both processes give their impact to the electrochemical behavior of dopamine during its electropolymerization. The mechanism’s complexity is also responsible for the electrochemical instabilities during electro-oxidation. In order to understand these instabilities it’s necessary to develop the mathematical model that is capable to describe the behavior of the system. It also helps us to esteem the influence of the electrochemical instabilities, by which it may be accompanied. The goal of this work is to describe an electrochemical oxidation and polymerization of dopamine that will provide an important connection between the electrochemical detection of biologically active compounds and their electropolymerization for electrode modification. Цікавий випадок електроокиснення допаміну, що супроводжується його хімічною та електрохімічною полімеризацією, в умовах якої як мономер, так і полімер можуть електрохімічно окиснюватися, досліджено з теоретичної точки зору. Допамін – один із найважливіших нейротрансмітерів в людських організмах, а також в організмах інших ссавців. Він є прекурсором епінефрину – однієї із найважливіших молекул нейтротрансмітерів з важливими впливами на функції серцево-судинної системи, гормонального апарату, нирок тощо. Його нестача стає причиною ряду хвороб – таких, як хвороба Паркінсона. Відтак, допамін використовується як лікарський препарат при їх лікуванні. З іншого боку, надлишок допаміну призводить до стимулювання симпатичної нервової системи, метаболічних порушень і навіть шизофренії. Відтак, розробка методу його визначення точно і швидко – дійно актуальна задача. Сам по собі допамін є дуже популярним аналітом в електроаналітичних системах. Модифіковані електроди для його визначення були розроблені багатьма вченими. Допамін також широко використовується як мономер провідного полімеру – полідопаміну, який використовується як модифікатор електроду у конденсаторах та як протикорозійне покриття. Оскільки електрополімеризація допаміну іде паралельно з його традиційним окисненням за хінон-гідрохінонним механізмом, обидва процеси вносять свій вклад в електрохімічну поведінку допаміну під час його електрополімеризації. Відтак гібридність механізму теж стає відповідальною за появу електрохімічних нестійкостей при електроокисненні допаміну, що супроводжується його електрополімеризацією. Вони можуть призводити до ускладнення інтерпретації аналітичного сигналу, а також до поломки електрохімічного обладнання. Щоби з’ясувати імовірність появи цих нестійкостей, необхідно апріорно дослідити поведінку у даній системі з теоретичної точки зору, що і відбувається у цій роботі. Для цього поведінка в електроаналітичному процесі описується системою трьох балансових диференціальних рівнянь, аналіз якої показує, що: a). Cтійкість стаціонарного стану, незважаючи на звуження топологічної області параметрів, яка їй відповідає, підтримується легко. Фактори, що забезпечують стійкість стаціонарного стану – відштовхуюча взаємодія адсорбованих молекул мономеру або полімеру, слабкість впливів електрохімічних процесів на подвійний електричний шар та відсутність або слабкість автокаталізу; б). В залежності від концентрації допаміну та активної площі електроду, електроаналітичний процес може бути дифузійно- або адсорбційно-контрольованим; в). Осциляторна поведінка в цьому випадку стає більш імовірною, ніж в загальних випадках електрополімеризації. Вона спричиняється поверхневими, електрохімічними та автокаталітичними факторами; - монотонна нестійкість в цій системі можлива. Вона спричиняється головно факторами автокаталітичного росту ланцюга V.P. Kukhar Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine 2020-06-30 Article Article application/pdf https://bioorganica.com.ua/index.php/journal/article/view/8 10.15407/bioorganica2020.01.047 Ukrainica Bioorganica Acta; Vol. 15 No. 1 (2020): Ukrainica Bioorganica Acta; 47-52 Ukrainica Bioorganica Acta; Том 15 № 1 (2020): Ukrainica Bioorganica Acta; 47-52 1814-9766 1814-9758 10.15407/bioorganica2020.01 en https://bioorganica.com.ua/index.php/journal/article/view/8/11 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |