DOI: https://doi.org/10.1007/s44371-026-00614-8
تاريخ النشر: 2026-03-26
المؤلف: Sneha Parameshwarappa وآخرون
الموضوع الرئيسي: طرق الكشف عن بصمات الأصابع الجنائية
نظرة عامة
تقدم ورقة البحث الدوبامين (DA) كناقل عصبي حيوي مهم مرتبط بالعديد من العمليات الفسيولوجية داخل الدماغ والجهاز العصبي المحيطي. ترتبط اختلالات مستويات الدوبامين بمختلف الحالات الصحية، مما يبرز أهمية طرق الكشف الفعالة عن هذا الناقل العصبي.
لمعالجة هذه الحاجة، تقدم الدراسة جهاز استشعار كيميائي كهربائي يستخدم إلكترود معجون الكربون المعدل بصبغة TRA المصنعة. تم تصميم هذا المستشعر للكشف المتزامن عن الدوبامين والفينيل إيثيل أمين (PA) والتريبتامين (TR). تم تأكيد السلامة الهيكلية لصبغة TRA من خلال التوصيف الطيفي المكثف، بينما تم تقييم الأداء الكهربائي باستخدام الفولتمترية الدورية (CV) وطيف الامتصاص الكهربائي (EIS) والفولتمترية النبضية التفاضلية (DPV). تُظهر هذه التقييمات فعالية المستشعر في الكشف عن الناقلات العصبية المستهدفة.
طرق
في هذا القسم، يتم تفصيل الطرق المستخدمة في تخليق وتوصيف المركب الأزوي. كانت جميع المواد الكيميائية والمذيبات المستخدمة من الدرجة التحليلية، حيث تم الحصول على 2-أمينوثيازول من صناعة الكيمياء بطوكيو، بينما تم الحصول على المواد الكيميائية الأخرى، بما في ذلك DA و PA و TR، من هيميديا كيميكالز، وكلها تظهر نقاءً ≥ 99.0%. تم إعداد محلول عازل فوسفات بتركيز 0.2 م باستخدام أحجام محددة من أملاح فوسفات الصوديوم، وتم إعداد جميع المحاليل المائية باستخدام ماء مقطر مزدوج. تم مراقبة تقدم التفاعلات من خلال الكروماتوغرافيا الطبقية الرقيقة (TLC)، بينما تم تحديد نقطة انصهار المركب المصنع باستخدام جهاز كهربائي حراري ذو كابيل مفتوح.
للتوصيف الهيكلي والكيميائي، تم استخدام مجموعة متنوعة من التقنيات التحليلية. تم تسجيل الأطياف المرئية فوق البنفسجية باستخدام مطياف Hitachi UH5300 عبر نطاق طول موجي من 200-800 نانومتر، باستخدام عينات بتركيز 10⁻⁶ مول/لتر في ستة مذيبات مختلفة. تم إجراء تحليل الفلورسنت باستخدام مطياف Perkin Elmer FL 6500، وتم الحصول على الأطياف تحت الحمراء (IR) باستخدام مطياف BRUKER ALPHA-II FT-ATIR في نطاق 400-4000 سم⁻¹. تم جمع بيانات الرنين المغناطيسي النووي للبروتون (¹H NMR) باستخدام مطياف حالة الحل من Agilent مع DMSO-d₆ كمذيب، بينما تم الحصول على بيانات الطيف الكتلي على جهاز تحليل LC-MS من شيمادزو. تم إجراء القياسات الكهروكيميائية، بما في ذلك الفولتمترية الدورية والفولتمترية النبضية التفاضلية، باستخدام محطة عمل كهروكيميائية CHI-660E في تكوين ثلاثي الأقطاب، حيث كان إلكترود معجون الكربون (CPE) هو الإلكترود العامل في حالتيه العارية والمعدلة.
نتائج
في هذا القسم، يوضح المؤلفون نجاح تخليق صبغة الأزوي الثيازول، وبالتحديد المركب TRA، من خلال عملية من خطوتين تتضمن الديازوتization لـ 2-أمينوثيازول والتزاوج اللاحق مع الريسورسينول، كما هو موضح في المخطط 1. تم تأكيد السلامة الهيكلية للصبغة المصنعة بدقة باستخدام تقنيات الطيف المختلفة، والتي قدمت بيانات شاملة تدعم التنبؤات النظرية لهيكل المركب. يبرز توافق بيانات الطيف التجريبية مع النماذج النظرية موثوقية المنهجية الاصطناعية المستخدمة.
مناقشة
تقدم البحث دراسة شاملة حول تخليق وتطبيق مركب أزو قائم على الثيازول، 4-(1,3-thiazol-2-yl) diazenyl benzene-1,3-diol (TRA)، كمعدل لإلكترودات معجون الكربون (CPE) في الاستشعار الكهروكيميائي. تضمنت عملية التخليق عملية متعددة الخطوات، مما أسفر عن مادة صلبة برتقالية-صفراء مع عائد 82% وتميزت باستخدام تقنيات طيفية مختلفة، بما في ذلك IR و NMR، مما يؤكد وجود مجموعات وظيفية والهيكل الجزيئي المقترح. أظهر إلكترود معجون الكربون المعدل بـ TRA (TRA/MCPE) أداءً كهروكيميائيًا محسّنًا مقارنة بإلكترود معجون الكربون العاري (BCPE)، كما يتضح من تقليل فصل القمم وزيادة تيارات القمم الأنودية خلال دراسات الفولتمترية الدورية (CV).
أظهر TRA/MCPE حساسية كبيرة للكشف المتزامن عن الدوبامين (DA) والفينيل ألانين (PA) والتريبتوفان (TR)، مع استجابات خطية لوحظت عبر تركيزات مختلفة. تم تحديد حدود الكشف (LOD) لـ DA و PA و TR لتكون 11.05 ميكرومتر و 9.97 ميكرومتر و 4.89 ميكرومتر، على التوالي، مما يعكس قدرات المستشعر التحليلية. علاوة على ذلك، قام TRA/MCPE بحل قمم الأكسدة للثلاثة المحللات بشكل فعال، مما يشير إلى إمكانيته للتطبيقات العملية في عينات بيولوجية معقدة. بالإضافة إلى ذلك، أثبتت صبغة TRA المصنعة فعاليتها في تطوير بصمات الأصابع الخفية، مما يظهر استخدامها المزدوج في كل من الاستشعار الكهروكيميائي والتطبيقات الجنائية. بشكل عام، تسلط الدراسة الضوء على الأداء الواعد لـ TRA/MCPE كأداة موثوقة للكشف المتزامن والتحليل الجنائي.
DOI: https://doi.org/10.1007/s44371-026-00614-8
Publication Date: 2026-03-26
Author(s): Sneha Parameshwarappa et al.
Primary Topic: Forensic Fingerprint Detection Methods
Overview
The research paper introduces dopamine (DA) as a crucial catecholamine neurotransmitter involved in numerous physiological processes within the brain and peripheral nervous system. Imbalances in dopamine levels are associated with various health conditions, highlighting the importance of effective detection methods for this neurotransmitter.
To address this need, the study presents an electrochemical sensor utilizing a carbon paste electrode modified with a synthesized TRA dye. This sensor is designed for the simultaneous detection of dopamine, phenylethylamine (PA), and tryptamine (TR). The structural integrity of the TRA dye was confirmed through extensive spectroscopic characterization, while electrochemical performance was assessed using cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and differential pulse voltammetry (DPV). These evaluations demonstrate the sensor’s efficacy in detecting the target neurotransmitters.
Methods
In this section, the methods employed for the synthesis and characterization of the azo compound are detailed. All chemicals and solvents utilized were of analytical grade, with 2-aminothiazole sourced from Tokyo Chemical Industry and other reagents, including DA, PA, and TR, obtained from Himedia Chemicals, each exhibiting a purity of ≥ 99.0%. A 0.2 M phosphate-buffered solution (PBS) was prepared using specific volumes of sodium phosphate salts, and all aqueous solutions were made with double-distilled water. The progress of the reactions was monitored through thin-layer chromatography (TLC), while the melting point of the synthesized compound was determined using an open-capillary electrothermal apparatus.
For structural and chemical characterization, a variety of analytical techniques were employed. UV-visible spectra were recorded with a Hitachi UH5300 spectrophotometer across a wavelength range of 200-800 nm, using samples at a concentration of 10⁻⁶ mol/L in six different solvents. Fluorescence analysis was conducted using a Perkin Elmer FL 6500 spectrometer, and infrared (IR) spectra were obtained with a BRUKER ALPHA-II FT-ATIR spectrophotometer in the 400-4000 cm⁻¹ range. Proton nuclear magnetic resonance (¹H NMR) data were collected using an Agilent solution-state spectrometer with DMSO-d₆ as the solvent, while mass spectral data were acquired on a Shimadzu LC-MS Analysis instrument. Electrochemical measurements, including cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry, were performed using a CHI-660E electrochemical workstation in a three-electrode configuration, with a carbon paste electrode (CPE) serving as the working electrode in both its bare and modified states.
Results
In this section, the authors detail the successful synthesis of thiazole azo dye, specifically the compound TRA, through a two-step process involving diazotization of 2-Aminothiazole and subsequent coupling with Resorcinol, as illustrated in Scheme 1. The structural integrity of the synthesized dye was rigorously confirmed using various spectrometry techniques, which provided comprehensive data supporting the theoretical predictions of the compound’s structure. The alignment of experimental spectroscopic data with theoretical models underscores the reliability of the synthetic methodology employed.
Discussion
The research presents a comprehensive study on the synthesis and application of a thiazole-based azo compound, 4-(1,3-thiazol-2-yl) diazenyl benzene-1,3-diol (TRA), as a modifier for carbon paste electrodes (CPE) in electrochemical sensing. The synthesis involved a multi-step process, yielding an orange-yellow solid with an 82% yield and characterized by various spectroscopic techniques, including IR and NMR, confirming the presence of functional groups and the proposed molecular structure. The TRA-modified carbon paste electrode (TRA/MCPE) demonstrated enhanced electrochemical performance compared to the bare carbon paste electrode (BCPE), evidenced by reduced peak separation and increased anodic peak currents during cyclic voltammetry (CV) studies.
The TRA/MCPE exhibited significant sensitivity for the simultaneous detection of dopamine (DA), phenylalanine (PA), and tryptophan (TR), with linear responses observed across varying concentrations. The limits of detection (LOD) for DA, PA, and TR were determined to be 11.05 µM, 9.97 µM, and 4.89 µM, respectively, showcasing the sensor’s analytical capabilities. Furthermore, the TRA/MCPE effectively resolved the oxidation peaks of the three analytes, indicating its potential for practical applications in complex biological samples. Additionally, the synthesized TRA dye proved effective in developing latent fingerprints, demonstrating its dual utility in both electrochemical sensing and forensic applications. Overall, the study highlights the promising performance of the TRA/MCPE as a reliable tool for simultaneous detection and forensic analysis.