Kepentingan zink dalam kesihatan awam dan pembangunan sensor zink(II) kimia optik dan elektrokimia berasaskan sebatian 8 -karboksamidokuinolina

Abstract

Zink (Zn) memainkan peranan penting dalam proses biologi dan patologi tubuh badan manusia. Oleh itu, suplemen Zn atau ubat yang mengandungi Zn seperti Acyzol merupakan kaedah terapeutik berkos rendah dan berkesan dalam merawat pelbagai keadaan kesihatan. Tambahan pula, pengesanan Zn(II) dalam sampel manusia boleh menunjukkan status kumulatif Zn dalam badan sekaligus menilai status pemakanan dan kesihatan. Beberapa teknik konvensional telah digunakan untuk pengesanan ion Zn(II) seperti spektroskopi penyerapan atom (AAS), spektrometri jisim pancaran plasma gandingan aruhan (ICP-MS), spektrofotometri pemancaran atom pancaran plasma gandingan aruhan (ICP-AES) dan teknik berasaskan pendarfluor sinar-X. Namun, kaedah yang memakan masa, rumit, mahal, ketersediaan peralatan dan memerlukan kemahiran menyebabkan pembangunan sensor Zn(II) yang murah, mudah, pantas, selektif dan in-situ diperlukan. Oleh itu, objektif kajian ini adalah membangunkan sensor Zn(II) kimia berasaskan sebatian asid 2-okso-2-(kuinolin-8-ylamino) (OQAA). Peringkat pertama kajian melibatkan sintesis sebatian OQAA, pencirian spektroskopi, kajian pengikatan dan pengiraan teori fungsi ketumpatan (DFT). Seterusnya kajian melibatkan pembangunan, pengoptimuman, penilaian prestasi dan penentusahan sensor Zn(II) kimia optik dan elektrokimia. Pencirian, pengiraan kaedah teori fungsi ketumpatan (DFT), pentitratan pendarfluor dan 1H NMR sebatian OQAA menunjukkan pengkelatan geometri tetrahedral OQAA-Zn(II) berlaku pada atom N dan O amida, atom O asid dan atom N kuinolina dengan nisbah pengikatan stoikiometri 1:1 (M1L1). Sensor Zn(II) kimia optik berasaskan komposit nanosilika/metilselulosa mempunyai jangka hayat selama 75 hari (80%) dan memberikan julat pantulan pada λmax=635nm di antara 0.8 M-2.4 M Zn(II) (R²=0.9741) dengan had pengesanan (LOD)=3.6×10-2 M dan rangsangan tindak balas selama 5 minit. Bagi dapatan kajian sensor elektrokimia OQAA/ErGO-SPCE menggunakan voltammetri denyut pembeza (DPV) pada voltan 0.22 V adalah seperti berikut; julat linear=1.0×10−12 –1.0×10−6 M (R²=0.953), LOD=5.3×10-13 M, rangsangan tindak balas=60 saat, dan jangka hayat=58 hari. Kedua dua sensor memaparkan keselektifan yang baik terhadap Zn(II) berbanding ion ferum(II) (Fe(II)), nikel(II) (Ni(II)), kobalt(II) (Co(II)), kuprum(II) (Cu(II)) and kadmium (Cd(II)). Kebolehasilan dan kebolehulangan sensor Zn(II) kimia ini memberikan nilai nilai sisihan piawai relatif (RSD) yang baik (1.1-4.4 %). Pengesanan dan penentusahan Zn(II) dalam sampel sebenar suplemen Zn melalui kaedah perolehan semula [peratusan perolehan semula (94.6%-105.9%), ketepatan (RSD=6.0%), kejituan (RSD=<4.0%)] dan kaedah konvensional ICP-MS (ralat relatif sekitar 12%) membuktikan kedua-dua sensor berpotensi untuk diaplikasikan sebagai kaedah alternatif bagi memantau kandungan Zn(II) dalam mencapai matlamat kesihatan awam.