Efficacy of Paper Sensors for the Detection and Quantification of Nitric Oxide

Les capteurs d'oxyde nitrique (NO) à base de papier sont des dispositifs combinant les avantages des capteurs en papier aux méthodes électrochimiques pour la détection et la quantification du NO en temps réel. Le NO est un médiateur biologique d'importance en raison de son rôle dans diverses maladies, dont le cancer. Dans cet article, des capteurs en papier recouverts de Nafion et d'eugénol électropolymérisé sont utilisés pour détecter et mesurer le NO. La sensibilité, la limite de détection et le taux de production et de dégradation du NO sont calculés pour déterminer l'utilité de ces capteurs dans les environnements biologiques. En outre, la sélectivité de ces capteurs vis-à-vis du NO par rapport à d'autres composés biologiques est également mesurée en comparant la réponse des capteurs en présence d'autres molécules. La sensibilité médiane des capteurs en papier était de 488,3 (366,8-776,9) µAM-1mm-2 et les capteurs avaient une limite de détection médiane de 1,7 (1,4-2,3) µM. Des données préliminaires de mesure en culture cellulaire ont été obtenues, confirmant la possibilité d’utiliser ces capteurs pour des analyses biologiques quantitatives. Les capteurs sont sensibles et sélectifs, ce qui en fait une option intéressante pour la recherche biomédicale et la détection. Les recherches futures devraient examiner comment améliorer la limite de détection et la sélectivité des capteurs.

Abstract

Nitric oxide (NO) is a mediator molecule of biological significance because of its role in various maladies including cancer. Paper-based NO sensors are devices that utilize the benefits of paper sensors and electrochemical methods for the detection and quantification of NO in real-time. In this paper, Nafion coated and electropolymerized eugenol paper sensors are utilized to determine the relationship between NO concentration and current. The sensitivity, limit of detection (LOD), and the rate of production and degradation of NO is calculated to determine the utility of these sensors in biological environments. As well, the selectivity of these sensors to NO compared to other biological compounds is also measured by calculating the comparative response of the sensors in the presence of other molecules. The median sensitivity of the paper sensors was 488.3 (366.8-776.9) A*M-1mm-2 and the sensors had a median LOD of 1.7 (1.4-2.3) µM. The sensors are also highly selective to NO with the sensors capturing a relatively much lower response from other biological molecules that could potentially interfere with the signal. Preliminary data were acquired in cell culture, showing the possibility for using these sensors for quantitative biological analysis. The sensors are sensitive and selective which makes them an attractive option for biomedical research and detection. Future research should examine how to lower the LOD further and improve the selectivity of the sensors.