سنسور زیستی تهیه شده از نانوالیاف سه جزیی به منظور شناسایی گلوکز
محورهای موضوعی :
نانومواد
بنت‌الهدا مهدیزاده
1
,
لاله ملک‌نیا
2
,
امیر امیرآبادی
3
,
محمد شعبانی
4
1 - گروه مهندسی پزشکی، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - گروه مهندسی پزشکی، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
3 - گروه مهندسی پزشکی، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
4 - گروه مهندسی شیمی، دانشگاه ایران، تهران، ایران
تاریخ دریافت : 1402/08/09
تاریخ پذیرش : 1402/08/09
تاریخ انتشار : 1402/08/01
کلید واژه:
چکیده مقاله :
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، GOx ما بین دو لایه از نانوالیاف CS/GO محصور شده است. با توجه به خصوصیات الکتروشیمیایی و شرایط تولید، مقادیر بهینه بدست آمده برای GOx 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 GOx 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 GOx 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.
منابع و مأخذ:
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.
_||_
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.
