سنسور زیستی تهیه شده از نانوالیاف سه جزیی به منظور شناسایی گلوکز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• بنت‌الهدا مهدیزاده ¹
• لاله ملک‌نیا ¹
• امیر امیرآبادی ¹
• محمد شعبانی ²

¹ گروه مهندسی پزشکی، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

² گروه مهندسی شیمی، دانشگاه ایران، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، الکترود گلسی‌کربن (GCE) با نانوالیاف گلوکز اکسیداز (GOx)/کیتوسان (CS)/گرافن اکساید (GO) الکتروریسی شده به ‌منظور شناسایی گلوکز اصلاح شده است. در این راستا، GO_x ما بین دو لایه از نانوالیاف CS/GO محصور شده‌ است. با توجه به خصوصیات الکتروشیمیایی و شرایط تولید، مقادیر بهینه بدست آمده برای GO_x و GO در لایه وسط قرار گرفته شده به ترتیب 20 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر و 20 درصد ‌وزنی است. بررسی اثرات pH، زمان اکسیژن‌دهی در محلول آزمایش و سرعت اسکن بر رفتار الکتروشیمیایی نشان داد که جریان پیک با افزایش زمان اکسیژن‌دهی تا 20 دقیقه و مقادیر سرعت اسکن افزایش یافته است. با این حال، فرآیندهای ردوکس ساختار آندی و کاتدی متقارن‌تر را در سرعت اسکن پایین می‌توان مشاهده کرد. همچنین، بالاترین جریان در 4/7= pH بدست آمده است. نتایج نشان می‌دهد که فرآیند الکتروشیمیایی GO_x از طریق تبدیل دو پروتون و دو الکترون رخ می‌دهد. علاوه بر این، با توجه به نتایج می‌توان اظهار کرد که استفاده از ساختار نانولیفی و حبس‌کردن گلوکز اکسیداز در میان دو لایه نانولیف CS/GO بطور چشم‌گیری خصوصیات الکتروشیمیایی را به دلیل نفوذ مولکول‌های گلوکز محلول در آب در لایه‌های نانولیف متخلخل افزایش می‌دهد، که بطور موثری بر کاتالیزوری اکسیداسیون گلوکز و انتقال مستقیم الکترون به GO_x کمک می‌کند. الکترود اصلاح ‌شده تولید ‌شده حساسیت بالای 68/6 میکروآمپر بر میلی‌مولار در سانتی‌مترمربع و حد تشخیص 02/0 میلی‌مولار را با دامنه خطی وسیع 20-05/0 میلی‌مولار نشان داده ‌است که در مقایسه بیوسنسورهای پیشین تکرار پإیری بالا و حد تشخیص قابل قبولی را داراست.

---

مراجع

• Mehrotra, Journal of Oral Biology and Craniofacial Research, 6, 2016, 153.
• Wu, L. Liu, S. Wang, P. Wang, H. Materials Letters, 316, 2022, 13201.
• Wang, J. Anzai, Materials, 8, 2015, 8590.
• Thakur, Verma, W.F Alsanie, G. Christie, V.K. Thakur, Materials Letters, 307, 2022, 130971.
• Gunes, A. Aykac, M. Erol, C. Erdem, H. Hano, B. Uzunbayir, M. Sen, A. Erdem, Journal of Alloys and Compounds, 895, 2022, 162688.
• R. Whiting, L. Guariguata, C. Weil, J. Shaw, Diabetes Res. Clin. Pract, 94, 2011, 311.
• Hoon-Baek, J. Roh, Chan, Y. Park, M. Woo-Kim, R. Shi, S. Kumar-Kailasa, T. Jung-Park, Materials Science and Engineering: C, 107, 2020, 110273.
• Azzouz, S. Kumar Kailasa, P. Kumar, E. Ballesteros, Trends in Analytical Chemistry, 113, 2019, 256.
• Ferri, Kojima, K. Sode, Diabetes Sci. Technol., 5, 2011, 1068.
• Huang, L. Wang, J. Li, T. Gan, Y. Liu, Measurement, 46, 2013, 378.
• S. Dakshayini, K. Raghava-Reddy, A. Mishra, N.P. Shetti, S.J. Malode, Microchemical Journal, 147, 2019, 7.
• Kumar, S.D. Bukkitgar, S. Singh, P. Vanshika-Singh, K. Raghava Reddy, N.P. Shetti, C.V. Reddy, V. Sadhu, S. Naveen, Chemistry Europe, 4, 2019, 5322.
• Buk, Emregul, K. Cebesoy Emregul, Materials Science and Engineering: C, 74, 2017, 307.
• Muncinelli Caldas, D. Novatzky, M. Deon, E. Weber de Menezes, P. Francisco-Hertz, T. Maria Haas Costa, L. Ticona Arenas, Microporous and Mesoporous Materials, 247, 2017, 95.
• Moozarm-Nia, W. Pei-Meng, F. Lorestani, Y. Alias, Sensors and Actuators B: Chemical, 209, 2015, 100.
• Baghayeri, RSC Advance, 5, 2015, 18267.
• Goud, S. Kumar-Kailasa, V. Kumard, Y. Fai-Tsang, S.E. Lee, K.V. Gobi, H. Kim, Biosensors and Bioelectronics, 121, 2018, 205.
• Y. Mao, Y.H. Lu, J.D. Lin, S. Zhong, A.T.S. Wee, W. Chen, Progress in Surface Science, 88, 2013, 132.
• P. Shetti, S.J. Malode, D.S. Nayak, G.B. Bagihalli, K. Raghava-Reddy, K. Ravindranadh, Microchemical Journal, 149, 2019, 103985.
• Masoudi-Farid, L. Goudini, F. Piria, A. Zamani, F. Saadati, Food Chemistry, 194, 2016, 61.
• Li, X. Wang, L. Zhang, S. Lee, H. Dai, Science, 319, 2008, 1229.
• X. Chang, L.H. Tang, Y. Wang, J.H. Jiang, J.H. Li, Anal. Chem., 82, 2010, 2341.
• Shan, H. Yang, J. Song, D. Han, A. Ivaska, L. Niu, Anal. Chem., 81, 2009, 2378.
• H. Choi, K.J. Kim, B.S. Kim, H.G. Lee, S.H. Kim, Journal Nanotechnology Reviews, 113, 2009, 9433.
• Zeng, S. Cheng, F. Liu, T. Bai, H. Jiang, Biosensors and Bioelectronics, 26, 2011, 3456.
• Wang, Electrochemistry Communications, 11, 2009, 889.
• Kang, J. Wang, H. Wu, I.A. Aksay, J. Liu, Y. Lin, Biosensors and Bioelectronics, 25, 2009, 901.
• Almasian, M.E. Olya, N.M. Mahmoodi, Fibers and Polymers, 16, 2015, 1925.
• Han, L. Yan, W. Chen, W.L. Carbohydrate Polymers, 83, 2011, 653.
• R. Yarandpour, A. Rashidi, R. Khajavi, N. Eslahi, Journal of color Science and Technology, 4, 1399, 255.
• Almasian, N.M. Mahmoodi, M.E. Olya, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 49, 2015, 119.
• Chiu, Chin.A. Lin, P.D. Hong, Journal of Polymer Research, 18, 2011, 367.
• Stankovich, D.A. Dikin, G.H.B. Dommett, K.M. Kohlhaas, Nature, 442, 2006, 282.
• Shahzad, W. Miran, K. Rasool, M. Nawaz, J. Jang, RSC Adv., 7, 2017, 9764.
• Huang, Z. Li, L. Zheng, L. Zhou, Z. Chai, X. Wang, W. Shia, Chemical Engineering Journal, 328, 2017, 1066.
• Almasiana, M.E. Olya, N.M. Mahmoodi, Desalination and Water Treatment, 18, 2019, 1.
• Datsyuk, M. Kalyva, K. Papagelis, J. Parthenios, D. Tasis, A. Siokou, I. Kallitsis, Carbon, 46, 2008, 833.
• Li, L. Sheng, Microchimica Acta, 183, 2016, 1625.
• Men, W. Fang, D. Li, Z. Li, C. Sun, Sci. Rep., 4, 2014, 4606.
• Rafiei, Journal of color science and technology, 50, 2018, 251.
• Berenjian, L. Maleknia, Gh. Chizari-Fard, A. Almasian, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 86, 2018, 57.
• Almasian, M.E. Olya, N.M. Mahmoodi, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 49, 2015, 119.
• Wang, Chem. Rev., 108, 2008, 814.
• Haghighi, M.A. Tabrizi, Colloids Surf. B, 103, 2013, 566.
• Chen, H. Xie, J. Li, Solid State Electrochem, 16, 2012, 3323.
• Kang, J. Wang, H. Wua, I.A. Aksay, J. Liu, Y. Lin, Biosensors and Bioelectronics, 25, 2009, 901.
• Wang, Y. Li, L. Tang, J. Lu, Electrochemistry Communications, 11, 2009, 889.
• Fang, B. Liu, L. Liu, Y. Li, K. Huang, Q. Zhang, Sensors and Actuators B: Chemical, 222, 2016, 1096.
• Zai, M. Makshoof Athar, Int. J. Electrochem. Sci., 10, 2015, 6690.
• Wen, Y. Liu, G.C. Yang, S.J. Dong, Electrochim. Acta, 52, 2007, 5312.
• Almasian, F. Najafi, New J. Chem., 42, 2018, 2013.
• Zeng, J. Cheng, F. Liu, T. Bai, H. Jiang, Biosensors and Bioelectronics, 26, 2011, 3456.
• Liu, X.B. Lu, J. Li, Biosensors and Bioelectronics, 22, 2007, 3203.