Eletrodo Clark - Clark electrode

Uma representação esquemática da invenção de Clark de 1962, o eletrodo de oxigênio

O eletrodo Clark é um eletrodo que mede a concentração de oxigênio ambiente em um líquido usando uma superfície de platina catalítica de acordo com a reação líquida:

O 2 + 4 e - + 4 H + → 2 H 2 O

Além disso, melhora um eletrodo de platina descoberto pelo uso de uma membrana para reduzir a incrustação e o revestimento de metal na platina.

História

Leland Clark (Professor de Química, Antioch College , Yellow Springs, Ohio , e Fels Research Institute, Yellow Springs, Ohio) desenvolveu o primeiro oxigenador de bolha para uso em cirurgia cardíaca. No entanto, quando ele veio a publicar seus resultados, seu artigo foi recusado pelo editor, pois a tensão de oxigênio no sangue que saía do dispositivo não podia ser medida. Isso motivou Clark a desenvolver o eletrodo de oxigênio.

O eletrodo, quando implantado in vivo, reduzirá o oxigênio e, portanto, exigirá agitação para manter o equilíbrio com o meio ambiente. Severinghaus melhorou o design adicionando uma cubeta agitada em um termostato. Uma discrepância entre a pressão parcial de oxigênio medida (pO 2 ) entre as amostras de sangue e misturas gasosas de pO 2 idêntica , significa que o eletrodo modificado exigiu calibração; conseqüentemente, um microtonômetro foi adicionado ao termostato de água.

Mecanismo de ação

O compartimento do eletrodo é isolado da câmara de reação por uma fina membrana de Teflon ; a membrana é permeável ao oxigênio molecular e permite que esse gás chegue ao cátodo, onde é eletroliticamente reduzido.

A reação acima requer um fluxo constante de elétrons para o cátodo, o que depende da taxa na qual o oxigênio pode atingir a superfície do eletrodo. Aumentar a voltagem aplicada (entre o eletrodo de Pt e um segundo eletrodo de Ag) aumentará a taxa de eletrocatálise. Clark fixou uma membrana permseletiva de oxigênio sobre o eletrodo de Pt. Isso limita a taxa de difusão de oxigênio para o eletrodo de Pt.

Acima de uma certa voltagem, o platô da corrente e aumentando ainda mais o potencial não resulta em uma taxa maior de eletrocatálise da reação. Neste ponto, a reação é limitada pela difusão e depende apenas das propriedades de permeabilidade da membrana (que é idealmente bem caracterizada, o eletrodo sendo calibrado contra soluções padrão conhecidas) e da concentração de gás oxigênio, que é a quantidade medida.

Formulários

Artigo principal: Monitoramento de glicose no sangue

O eletrodo de oxigênio Clark lançou a base para o primeiro biossensor de glicose (na verdade o primeiro biossensor de qualquer tipo), inventado por Clark e Lyons em 1962. Este sensor usava um único eletrodo de oxigênio Clark acoplado a um contra-eletrodo. Tal como acontece com o eletrodo Clark, uma membrana permseletiva cobre o eletrodo de Pt. Agora, porém, a membrana está impregnada com glicose oxidase imobilizada (GOx). O GOx consumirá parte do oxigênio à medida que se difunde em direção ao eletrodo PT, incorporando-o em H 2 O 2 e ácido glucônico. A taxa da corrente de reação é limitada pela difusão da glicose e do oxigênio. Esta difusão pode ser bem caracterizada para uma membrana tanto para o oxigênio quanto para a glicose, deixando como única variável as concentrações de oxigênio e glicose no lado do analito da membrana da glicose, que é a quantidade que está sendo medida.

Referências

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