نانو زیست حسگر جدید بر پایه نانوکامپوزیت نیکل(II) اکسید/گرافن اکسید/پورپالد جهت اندازه گیری غیر آنزیمی گلوکز

محورهای موضوعی : کاربرد نانوساختارها

مجتبی قربانی ¹ , علی اکبر طرلانی ^{2 *} , سعید تقوایی گنجعلی ³ , مرسده ملک زاده ⁴

1 - دانشکده شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 - پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران.
3 - دانشکده شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
4 - دانشکده شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

تاریخ دریافت : 1403/12/11 تاریخ پذیرش : 1404/02/22 تاریخ انتشار : 1404/03/19

کلید واژه: ولتامتری چرخه ای, آب گرمایی, نانوساختار.,

چکیده مقاله :

دیابت یکی از علل اصلی مرگ و میر و ناتوانی در جهان است. اندازه گیری غیر آنزیمی گلوکز در کنترل دیابت تاثیر بسزایی دارد. تشخیص و مدیریت دیابت نیاز به کنترل دقیق سطح گلوکز خون دارد. در یک رویکرد جدید، نانوساختار نیکل(II) اکسید به روش هیدورترمال(آب گرمایی) با کمک اسید آمینه دو عاملی لیزین و افزودنی اوره سنتز شد. سپس نانوساختار نیکل(II) اکسید بر روی گرافن اکسید عامل دار شده با پورپالد بارگذاری شد. مشخصه یابی نانوکامپوزیت فوق توسط طیف زیر ‌قرمز تبدیل فوریه، طیف‌سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. به منظور ساخت یک نانو زیست حسگر جدید برای تشخیص گلوکز بدون نیاز به گلوکز اکسیداز، نانوساختار تهیه شده بر روی الکترود کربن شیشه­ای قرار داده شد. حساسیت نانو زیست حسگر طراحی شده برای اندازه گیری گلوکز  μA/cm² mM 1/7 در غلظت 10 میلی‌مولار بدست آمد. در ضمن حسگر گلوکز ساخته شده هیچ تداخلی با دوپامین، فروکتوز و اسکوربیک اسید نشان نداد.

چکیده انگلیسی:

Diabetes is one of the leading causes of death and disability in the world. Non-enzymatic glucose measurement has a significant impact on diabetes control. Diagnosis and management of diabetes requires accurate control of blood glucose levels. In a new approach, nickel(II) oxide nanostructures were synthesized by solvothermal method with the help of bifunctional amino acid lysine and urea additive. Then, nickel(II) oxide nanostructures were loaded on graphene oxide functionalized with Purpald. The above nanocomposite was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and scanning electron microscopy. In order to construct a new nanobiosensor for glucose detection without the need for glucose oxidase, the prepared nanostructure was placed on a glassy carbon electrode. The sensitivity of the designed nanobiosensor for glucose detrermination was 1.7 μA/cm² mM at a concentration of 10 mM. Meanwhile, the fabricated glucose sensor showed no interference with dopamine, fructose, and ascorbic acid.

منابع و مأخذ:


[1] Siangproh W, Dungchai W, Rattanarat P, Chailapakul O. Nanoparticle-based electrochemical detection in conventional and miniaturized systems and their bioanalytical applications: A review. Analytica Chimica Acta. 2011;690(1):10-25.
[2] Rahman MM, Ahammad A, Jin J-H, Ahn SJ, Lee J-J. A comprehensive review of glucose biosensors based on nanostructured metal-oxides. Sensors. 2010;10(5):4855-86.
[3] Clark LC, Lyons C. Electrode systems for continuous monitoring in cardiovascular surgery. Annals of the New York Academy of sciences. 1962;102(1):29-45.
[4] Siqueira Jr JR, Caseli L, Crespilho FN, Zucolotto V, Oliveira Jr ON. Immobilization of biomolecules on nanostructured films for biosensing. Biosensors and Bioelectronics. 2010;25(6):1254-63.
[5] Park S, Boo H, Chung TD. Electrochemical non-enzymatic glucose sensors. Analytica chimica acta. 2006;556(1):46-57.
[6] Tang J, Tang D. Non-enzymatic electrochemical immunoassay using noble metal nanoparticles: a review. Microchimica Acta. 2015;182:2077-89.
[7] Wang L, Zheng Y, Lu X, Li Z, Sun L, Song Y. Dendritic copper-cobalt nanostructures/reduced graphene oxide-chitosan modified glassy carbon electrode for glucose sensing. Sensors and Actuators B: Chemical. 2014;195:1-7.
[8] Yu H, Jian X, Jin J, Zheng X-c, Liu R-t, Qi G-c. Nonenzymatic sensing of glucose using a carbon ceramic electrode modified with a composite film made from copper oxide, overoxidized polypyrrole and multi-walled carbon nanotubes. Microchimica Acta. 2015;182:157-65.
[9] Zhu X, Jiao Q, Zhang C, Zuo X, Xiao X, Liang Y, et al. Amperometric nonenzymatic determination of glucose based on a glassy carbon electrode modified with nickel (II) oxides and graphene. Microchimica Acta. 2013;180:477-83.
[10] Chen H, Li CL, Li N, Xiang KX, Hu ZL. Facile synthesis of CuO–NiO nanocomposites with high surface areas and their application for lithium‐ion batteries. Micro & Nano Letters. 2013;8(9):544-8.
[11] Ambrosi A, Chua CK, Bonanni A, Pumera M. Electrochemistry of graphene and related materials. Chemical reviews. 2014;114(14):7150-88.
[12] Yavari F, Koratkar N. Graphene-based chemical sensors. The journal of physical chemistry letters. 2012;3(13):1746-53.
[13] Hu Z, Chen Y, Chen H. Comparative study on the formation mechanism of graphene oxide-derived carbon/Pd composites. Micro & Nano Letters. 2011;6(8):709-12.
[14] Hung S-C, Chen C-C, Lin Y-C, Lin C-W. Non-Enzymatic Glucose Sensor Fabricated By Ni-Nanowires Decorated Graphene Gated FETs. ECS Transactions. 2023;111(3):55.
[15] Mustafa A, Alsafari IA, Somaily H, Yousaf S, Din MI, Rahman J, et al. Fabrication, characterization of NiO–Co3O4/rGO based nanohybrid and application in the development of non-enzymatic glucose sensor. Physica B: Condensed Matter. 2023;648:414404.
[16] Yang H, Hu Y, Yin X, Huang J, Qiao C, Hu Z, et al. A disposable and sensitive non-enzymatic glucose sensor based on a 3D-Mn-doped NiO nanoflower-modified flexible electrode. Analyst. 2023;148(1):153-62.
[17] Akter R, Saha P, Shah SS, Shaikh MN, Aziz MA, Ahammad AS. Nanostructured Nickel‐based Non‐enzymatic Electrochemical Glucose Sensors. Chemistry–An Asian Journal. 2022;17(23):e202200897.
[18] Xu X, Tan R, Lv X, Geng C, Li Y, Cui B, et al. Non-enzymatic electrochemical detection of glucose using Ni–Cu bimetallic alloy nanoparticles loaded on reduced graphene oxide through a one-step synthesis strategy. Analytical Methods. 2021;13(46):5628-37.
[19] Hummers Jr WS, Offeman RE. Preparation of graphitic oxide. Journal of the american chemical society. 1958;80(6):1339-.
[20] Ghorbani M, Tarlani A, Taghvaei‐Ganjali S, Malekzade M. Nanostructures Originated from Grafting Amino Group Containing Biomolecules on Graphene Oxide. ChemistrySelect. 2024;9(16):e202304045.
[21] Yang J, Liu C, Gao L, Wang J, Xu Y, He R. Novel composite membranes of triazole modified graphene oxide and polybenzimidazole for high temperature polymer electrolyte membrane fuel cell applications. RSC advances. 2015;5(122):101049-54.
[22] Tarlani A, Fallah M, Lotfi B, Khazraei A, Golsanamlou S, Muzart J, et al. New ZnO nanostructures as non-enzymatic glucose biosensors. Biosensors and Bioelectronics. 2015;67:601-7.
[23] Khazraei A, Tarlani A, Eslami-Moghadam M, Muzart J. New Bi2MoO6 nano-shapes toward ultrasensitive enzymeless glucose tracing: Synergetic effect of the Bi-Mo association. Talanta. 2021;221:121560.