คาบที่ 8-9 - กรณีศึกษาที่เป็นการประยุกต์เทคนิคโวลแทมเมตรี การวิเคราะห์อาหาร การวิเคราะห์ยา การวิเคราะห์โลหะหนักในสิ่งแวดล้อม งานวิจัยใหม่เกี่ยวกับโวลแทมเมตรี การพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิง อธิบายสรุปหัวข้อ

ตัวอย่างการวิเคราะห์โลหะหนักในผัก อธิบาย ใช้ขั้วNafion coated BiFE แทนขั้วปรอท ซึ่งเป็นพิษสูง 2

ขั้ว Nafion coated BiFE ช่วยลดการรบกวนจาก surfactant อธิบาย 3

เปรียบเทียบกับวิธี Graphite furnace AAS ให้ผลสอดคล้องกัน อธิบาย 4

ตัวอย่างการวิเคราะห์ยา อธิบาย Oxybutynin

ตัวอย่างการวิเคราะห์ยา อธิบาย Oxybutynin 6

ตัวอย่างการวิเคราะห์ทางสิ่งแวดล้อม การวิเคราะห์หาปริมาณโลหะหนักในฝุ่นละอองขนาดเล็กกว่า 10 ไมครอน (PM10) เปรียบเทียบ VA กับ ICP-MS อธิบาย 7

ตัวอย่างการวิเคราะห์ยา หาปริมาณโดยวิธี standard addition อธิบาย 8

ผลการวิเคราะห์ ประสิทธิภาพในการวิเคราะห์ของวิธีโวลแทมเมตรี ดูจาก detection limit, recovery และ %RSD ซึ่งอยู่ในระดับที่ใช้งานได้ดี อธิบาย 9

ผลการวิเคราะห์ อธิบาย หาปริมาณ Ni, Cu, Zn, As, Cd และ Pb ในฝุ่นละอองที่ได้จากการเก็บตัวอย่างอากาศ พบว่าอยู่ในระดับ 7-800 ng/m3 10

คาบที่ 9-10 - งานวิจัยใหม่ๆ ทางเคมีไฟฟ้า การพัฒนาขั้วทำงานชนิดอื่นมาใช้แทนปรอท การพัฒนาขั้วไฟฟ้าดัดแปลง การพัฒนาขั้วไฟฟ้าขนาดเล็ก ขั้วไฟฟ้าหมุน การพัฒนาเซนเซอร์ เซลล์เชื้อเพลิง อธิบายสรุปหัวข้อ 11

Boron Doped Diamond Electrode (BDD)

Boron-doped diamond (BDD) thin film electrode is one of the new promising materials for electroanalytical measurements due to its attractive electrochemical properties over other electrodes. - low and stable voltammetric background currents - wide working potential window in aqueous electrolyte solution - low adsorption of polar molecules from aqueous solution, - long-term response stability, - good activity without any conventional pretreatment

งานวิจัยทางเคมีวิเคราะห์เชิงไฟฟ้า การพัฒนาขั้วไฟฟ้าดัดแปลง -เพิ่ม sensitivity -ลด interference (เพิ่ม selectivity) -ขยายช่วงศักย์ที่ใช้งานได้ อธิบาย 20

อธิบาย 22

ขั้วไฟฟ้าหมุน -controlled convection -laminar flow - Centrifugal force -use in CV study on redox reaction mechanism อธิบาย 23

Biosensors Biosensor คือเครื่องตรวจวัดชีวภาพเป็นเครื่องมือวิเคราะห์สำเร็จรูปประเภทที่มีสารชีวภาพ (biogical substance) และทรานส์ดิวเซอร์ฟิสิกส์เคมี (physicochemical transducer) ไบโอเซนเซอร์ ประกอบด้วยไบโอรีเซฟเตอร์(bioreceptor/ Biological sensing elements) และตัวแปลงสัญญาณ (transducer) ไบโอรีเซฟเตอร์เป็นโมเลกุลชีวภาพที่มีความสามารถในการจดจำตัวถูกวิเคราะห์ (target analyte) ได้อย่างเฉพาะเจาะจง ได้แก่ เอนไซม์ กรดนิวคลีอิก antibody และโปรตีนรีเซฟเตอร์ (receptor protein) ฯลฯ โดยไบไอรีเซฟเตอร์ถูกตรึงด้วยวิธีทางกายภาพหรือวิธีการทางเคมีกับตัวแปลงสัญญาณ (transducer) ไบโอเซนเซอร์เป็นเครื่องมือวิเคราะห์ที่มีการใช้งานมากมายในหลายๆ ด้าน เช่น การแพทย์ อุตสาหกรรม การทหาร และสิ่งแวดล้อม เป็นต้น

ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับไบโอเซนเซอร์

Mechanism of a Biosensor Solution NO RECOGNITION RECOGNITION Receptor NO Measurable Signal Measurable Signal Transducer Thin selective membrane =Analyte

ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับไบโอเซนเซอร์

การใช้งานของไบโอเซนเซอร์ 1. การแพทย์ การประยุกต์เทคโนโลยีตัวรับส่งสัญญาณ (sensor) มาใช้ในวินิจฉัยโรคต่างๆ ที่เกิดจากแบคทีเรีย, ไวรัส การวัดปริมาณ gas, ion และสารเมตาบอไลท์ในเลือด และการประเมินสภาวะของสารเมตาบอไลท์ในผู้ป่วยที่มีการเปลี่ยนแปลงระดับสารชีวเคมีอย่างรวดเร็ว เช่น ผู้ป่วยโรคเบาหวาน

การใช้งานของไบโอเซนเซอร์ 2. อุตสาหกรรม มีการใช้ไบโอเซนเซอร์ในการควบคุมกระบวนการผลิต โดยเฉพาะในกระบวนการหมักและการวิเคราะห์การปนเปื้อน การควบคุมถังหมัก วิธีการควบคุมถังหมัก 1. Off-line distant - การควบคุมผ่านศูนย์ปฏิบัติการ 2. Off-line local - การควบคุมอย่างละเอียดด้วยช่วงระยะเวลาสั้นๆ 3. On-line - ควบคุมและแสดงผล ประโยชน์ที่ได้รับสำหรับเทคโนโลยีการควบคุมกระบวนการผลิตคือปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ เพิ่มผลิตผล ลดปัญหาการผลิตที่เกิดจากความแปรปรวนของวัตถุดิบ ลดการสูญเสียผลิตภัณฑ์และเป็นการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ

การใช้งานของไบโอเซนเซอร์ 3. การทหาร ซึ่งต้องการการวิเคราะห์ที่ รวดเร็วสำหรับการตรวจสอบอันตรายที่ไม่ทราบในสนามรบ เช่น การวิเคราะห์แก๊ส sarin ซึ่งเป็นแก๊สที่มีผลต่อระบบประสาท mustard gas และการทดสอบ dipstick ซึ่งพัฒนาโดยกองทัพสหรัฐสำหรับการทดสอบสารต่างๆ เช่น Q fever สารที่มีผลต่อระบบประสาท ฝนเหลืองจากเชื้อรา เป็นต้น โดยอาศัย การทำงานที่เฉพาะของ monoclonal antibody การวิเคราะห์วัตถุระเบิดด้วยวิธี photoimmunoassay โดยการใช้ luciferase สามารถ ตรวจสอบสาร TNT ที่มีความเข้มข้นต่ำถึง 10-18 M และการใช้ acetylcholine receptor สำหรับการตรวจสอบสารพิษ

การใช้งานของไบโอเซนเซอร์ 4. สิ่งแวดล้อม ใช้ในการวิเคราะห์สาร ปนเปื้อนและมลพิษในน้ำและอากาศ ของเสียจากโรงงาน เช่น การวัดค่าปริมาณการใช้ O2 ของจุลินทรีย์ (BOD) ในการวัดคุณภาพน้ำ วัดค่า pH ค่าการนำ ไฟฟ้าสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์

Characteristics of Biosensor Sensitivity Calibration (range) Limit of detection Linear dynamic range Response time Selectivity (interference) Reproducibility

การพัฒนาเซนเซอร์ -ใช้งานง่าย -ลดการเตรียมตัวอย่าง - มีความจำเพาะสูง ( high selectivity) -วัดได้เร็ว อธิบาย 33

เซลล์เชื้อเพลิง

การพัฒนาขั้วไฟฟ้าสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง สร้างขั้วไฟฟ้าที่มีสัดส่วนองค์ประกอบของโลหะที่ใช้เป็นตัวเร่งต่างๆ กัน : Pt – Ru – W, Pt – Ru – Co ทำเป็น electrode array สำหรับเป็น WE ใน CV ศึกษาปฏิกิริยาออกซิเดชันของ methanol หาสัดส่วนที่ให้ current density สูงสุด – ให้กระแส หรือพลังงานสูง ใช้ XRD มาศึกษาโครงสร้างของขั้วไฟฟ้า

Electrode array ให้ high throughput screening capability บริเวณสีแดงคือสัดส่วนที่เหมาะสมของโลหะที่ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้จากการศึกษาในงานวิจัยนี้