Khảo sát khả năng phát hiện glucoza của sợi nano platin chế tạo bằng phương pháp step - edge

  • Số trang: 104 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 21 |
  • Lượt tải: 0
sakura

Đã đăng 9534 tài liệu

Mô tả:

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PTN CÔNG NGHỆ NANO TRẦN NHÂN ÁI KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÁT HIỆN GLUCOZA CỦA SỢI NANO PLATIN CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP STEP-EDGE Chuyên ngành: VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANO Mã số: (Chuyên ngành đào tạo thí điểm) LUẬN VĂN THẠC SĨ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. ĐẶNG MẬU CHIẾN Thành phố Hồ Chí Minh - Năm 2008 -iv- MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................ii LỜI CAM ĐOAN......................................................................................................iii MỤC LỤC .................................................................................................................iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.......................................................................vii DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................viii DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ix DANH MỤC ĐỒ THỊ ...............................................................................................xi MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2 1.1 SƠ LƯỢC VỀ BỆNH TIỂU ĐƯỜNG ...........................................................2 1.1.1 Bệnh tiểu đường .................................................................................2 1.1.2 Thực trạng bệnh tiểu đường hiện nay.................................................2 1.1.3 Những ảnh hưởng của bệnh tiểu đường .............................................3 1.1.4 Mức đường huyết an toàn...................................................................4 1.2 CẢM BIẾN GLUCOZA.................................................................................4 1.2.1 Cảm biến glucoza truyền thống ..........................................................5 1.2.2 Cảm biến glucoza sử dụng các cấu trúc nano.....................................5 1.2.2.1 Công nghệ nano ...................................................................5 1.2.2.2 Phân loại các cảm biến glucoza sử dụng cấu trúc nano.......6 1.2.2.3 Cảm biến glucoza dựa trên cấu trúc sợi nano Platin ...........6 1.2.3 Cảm biến glucoza sử dụng enzyme làm chất xúc tác .........................7 1.2.3.1 Nguyên lý làm việc..............................................................7 1.2.3.2 Các phương pháp cố định enzyme.......................................8 1.3 CẢM BIẾN GLUCOZA SỬ DỤNG CẤU TRÚC SỢI NANO PLATIN CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP STEP-EDGE .......................................9 1.3.1 Phương pháp step-edge.......................................................................9 1.3.1.1 Mô tả phương pháp..............................................................9 1.3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng ........................................................10 1.3.2 Quy trình chế tạo sợi nano Pt bằng phương pháp step-edge ............11 1.3.3 Quy trình chế tạo cảm biến glucoza sử dụng cấu trúc sợi nano Pt ...12 1.4 NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG HÓA HỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN ......................................................................................14 1.4.1 Định nghĩa và phân loại....................................................................14 1.4.2 Các quá trình điện cực ......................................................................15 1.4.2.1 Quá trình Faraday và quá trình không Faraday .................15 1.4.2.2 Lớp điện tích kép ...............................................................16 -v1.4.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng tại điện cực và dòng điện Faraday [14] .................................................17 1.4.3 Phản ứng khống chế bởi quá trình khuếch tán .................................19 1.4.3.2 Lớp khuếch tán ..................................................................20 1.4.3.3 Dòng điện và phân bố nồng độ của phản ứng khống chế bởi quá trình khuếch tán [12] ............................................21 1.4.4 Phản ứng khống chế bởi tốc độ chuyển điện tích.............................23 1.4.5 Phương pháp quét thế vòng tuần hoàn .............................................25 1.4.5.1 Nguyên tắc.........................................................................26 1.4.5.2 Đồ thị CV ..........................................................................28 1.4.5.3 Các tham số đặc trưng .......................................................29 1.4.5.4 Tế bào điện hóa .................................................................29 1.4.5.5 Phân tích đồ thị quét thế vòng ...........................................30 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 THIẾT BỊ......................................................................................................34 2.1.1 Thiết bị đánh giá hình thái cấu trúc của sợi nano Pt.........................34 2.1.1.1 Kính hiển vi điện tử quét Joel/JSM-6480 LV....................34 2.1.1.2 Kính hiển vi lực nguyên tử Nanotec Electronica S.L........35 2.1.2 Thiết bị khảo sát khả năng phát hiện glucoza của sợi nano Pt .........35 2.2 HÓA CHẤT..................................................................................................38 2.2.1 Nguồn gốc, xuất xứ ..........................................................................38 2.2.2 Pha hóa chất......................................................................................38 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................40 2.3.1 Biến tính điện cực sợi nano và điện cực màng mỏng.......................41 2.3.1.1 Quy trình thực hiện............................................................41 2.3.1.2 Khảo sát điện cực sau khi biến tính...................................42 2.3.2 Khảo sát khả năng phát hiện glucoza ...............................................46 2.3.2.1 Lập hệ đo điện hóa và thao tác đo .....................................46 2.3.2.2 Khẳng định phản ứng xảy ra tại điện cực cần khảo sát tuân theo phương trình Randles-Sevčik và chọn khoảng quét thế phù hợp ................................................................47 2.3.2.3 Khảo sát khả năng phát hiện glucoza của sợi nano Pt.......48 2.3.2.4 Khảo sát khả năng phát hiện glucoza của màng mỏng Pt .49 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 50 3.1 KẾT QUẢ BIẾN TÍNH ĐIỆN CỰC SỢI NANO Pt VÀ MÀNG MỎNG Pt...................................................................................................................50 3.3.1 Kết quả biến tính điện cực sợi nano Pt .............................................50 3.3.2 Kết quả biến tính điện cực màng mỏng Platin..................................51 3.2 CHỨNG MINH SỰ NGHIỆM ĐÚNG PHƯƠNG TRÌNH RANDLESSEVČIK VÀ CHỌN KHOẢNG QUÉT THẾ..............................................53 -vi3.2.1 Xác định peak đặc trưng...................................................................53 3.2.2 Giải thích sự xuất hiện của peak đặc trưng.......................................54 3.2.3 Chứng minh phản ứng tuân theo phương trình Randles-Sevčik ......55 3.2.3.1 Trường hợp độ pH 7,0 .......................................................56 3.2.3.2 Trường hợp độ pH 7,4 .......................................................57 3.3 KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐIỆN CỰC SỢI NANO Pt ...................................60 3.3.1 Kết quả khảo sát sợi nano Pt biến tính bằng GOx (nw-GOx) ..........60 3.3.1.1 Trường hợp độ pH 7,0 .......................................................60 3.3.1.2 Trường hợp độ pH 7,4 .......................................................63 3.3.2 Kết quả khảo sát điện cực sợi Pt biến tính bằng CHI/GAD/GOx (nw-CHI/GAD/GOx)........................................................................65 3.3.2.1 Trường hợp độ pH 7,0 .......................................................65 3.3.2.2 Trường hợp độ pH 7,4 .......................................................67 3.4 KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐIỆN CỰC MÀNG MỎNG Pt.............................70 3.4.1 Kết quả khảo sát điện cực màng Pt biến tính bằng GOx (tf-GOx).....70 3.4.1.1 Trường hợp độ pH 7,0 .......................................................70 3.4.1.2 Trường hợp pH 7,4 ............................................................72 3.4.2 Kết quả khảo sát điện cực màng Pt biến tính bằng CHI/GAD/GOx (tf-CHI/GAD/GOx)................................................74 3.4.2.1 Trường hợp độ pH 7,0 .......................................................74 3.4.2.2 Trường hợp độ pH 7,4 .......................................................77 3.5 BÀN LUẬN VỀ TÁC DỤNG CỦA CHITOSAN VÀ GLUTARALDEHYDE ................................................................................79 3.6 BÀN LUẬN VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA DIỆN TÍCH ĐIỆN CỰC................81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ........................................................85 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................86 PHỤ LỤC ................................................................................................................88 -vii- DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ads Hấp phụ ADA American Diabetes Association, Hiệp hội tiểu đường Hoa Kỳ AFM Atomic Force Microscope, Kính hiển vi lực nguyên tử CE Counter Electrode, Điện cực đối CHI Chitosan CRT Catod Ray Tube, Ống tia catod CV Cyclic Voltammetry, Phương pháp quét thế vòng tuần hoàn EDS Electron Diffraction Spectrum, Phổ phát xạ điện tử GAD Glutaraldehyde glc Glucoza GOx Enzyme glucose oxidase IHP Inner Helmholtz Plane, Lớp Helmholtz bên trong LPCVD Low Pressure Chemical Vapour Deposition, Phương pháp lắng đọng hơi hóa học áp suất thấp nw-CHI/GAD/GOx Sợi nano Pt biến tính bằng chitosan, glutaraldehyd và enzyme glucose oxidase nw-GOx Sợi nano Pt biến tính bằng enzyme glucose oxidase OHP Outer Helmholtz Plane, Lớp Helmholtz bên ngoài PBS Phosphate buffer solution, dung dịch đệm photphát PECVD Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition, Phương pháp lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma RE Reference Electrode, Điện cực so sánh SCE Standard Calomel Electrode, Điện cực calomel chuẩn SEM Scanning Electron Microscope, Kính hiển vi điện tử quét tf-CHI/GAD/GOx Màng mỏng Pt biến tính bằng chitosan, glutaraldehyd và enzyme glucose oxidase tf-GOx Màng mỏng Pt biến tính bằng enzyme glucose oxidase UKPDS The United Kingdom Prospective Diabetes Study, Nghiên cứu về bệnh tiểu đường của Anh Quốc WE Working Electrode, Điện cực làm việc -viii- DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Tỷ lệ KH2PO4 và Na2HPO4 để pha dung dịch PBS.......................... 39 Bảng 3.1: Cường độ peak oxi hóa tương ứng với v=100~1000 mV/s của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong dung dịch glucoza 6 mM, độ pH 7,0. .............................................................................................. 57 Bảng 3.2: Cường độ peak oxi hóa tương ứng với v=100~1000 mV/s của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong dung dịch glucoza 10 mM, độ pH 7,4. .............................................................................................. 60 Bảng 3.3: Cường độ peak oxi hóa của điện cực nw-GOx trong dung dịch glucoza pH 7,0 nồng độ 2-16 mM, v=100 mV/s, khoảng quét thế -0,6~0,8 V. ........................................................................................ 62 Bảng 3.4: Cường độ peak oxi hóa của điện cực nw-GOx trong dung dịch glucoza 2-16 mM, độ pH 7,4 và vận tốc quét thế là 100 mV/s......... 64 Bảng 3.5: Cường độ peak đặc trưng của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong trường hợp độ pH 7,0 và vận tốc quét thế là 100 mV/s. .................. 67 Bảng 3.6: Cường độ peak đặc trưng của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong dung dịch glucoza pH 7,4 nồng độ 2-16 mM, v=100 mV/s, điện thế khảo sát từ -0,6~0,8 V. .............................................................. 69 Bảng 3.7: Cường độ peak đặc trưng của điện cực tf-GOx trong dung dịch glucoza pH 7,0 nồng độ 6-18 mM, v=100 mV/s. ............................. 71 Bảng 3.8: Cường độ peak oxi hóa của điện cực tf-GOx trong dung dịch glucoza pH 7,4 nồng độ 6-18 mM, v=100 mV/s, khoảng quét thế -0,6~0,8 V. ........................................................................................ 74 Bảng 3.9: Cường độ peak đặc trưng của điện cực tf-CHI/GAD/GOx trong dung dịch glucoza pH 7,0 nồng độ 6-18 mM, v=100 mV/s, khoảng quét thế từ -0,6~0,8 V. ......................................................... 76 Bảng 3.10: Ip của điện cực tf-CHI/GAD/GOx trong dung dịch glucoza pH 7,4 nồng độ 6-18 mM, v=100 mV/s, điện thế trong khoảng 0.6~0,8 V. ......................................................................................... 78 Bảng 3.11: Độ nhạy của điện cực sợi nano và điện cực màng Pt biến tính bằng GOx và CHI/GAD/GOx trong môi trường pH 7,0 và pH 7,4. .................................................................................................... 79 -ix- DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Phân loại các phương pháp cố định enzyme lên điện cực. ................ 9 Hình 1.2: Phương pháp step-edge.................................................................... 10 Hình 1.3: Quy trình chế tạo sợi nano Pt bằng phương pháp step-edge........... 12 Hình 1.4: Cảm biến glucoza dựa trên cấu trúc sợi nano Platin. ..................... 12 Hình 1.5: Mặt nạ dùng để chế tạo cảm biến glucoza (a,b,c) và cấu tạo của cảm biến glucoza được sử dụng trong luận văn (d). ................. 13 Hình 1.6: Mô hình minh họa lớp điện tích kép xung quanh điện cực, thể hiện vị trí của lớp Helmholtz phía trong và phía ngoài, và cách thức các ion bị phân chia tại mặt phân giới [14]............................. 17 Hình 1.7: Các quá trình xuất hiện tại điện cực khi xảy ra phản ứng [14] ....... 19 Hình 1.8: Sự đối lưu xuất hiện khi khuấy dung dịch. ....................................... 19 Hình 1.9: Chuyển động do tương tác tĩnh điện trong dung dịch tĩnh. ............. 20 Hình 1.10: Sự khuếch tán trong dung dịch tĩnh gây ra do gradien nồng độ...... 20 Hình 1.11: Biến thiên điện thế của lớp điện tích kép theo khoảng cách đến điện cực [13] .................................................................................... 21 Hình 1.12: Đường cong dòng-thế của hệ thuận nghịch bị khống chế bởi tốc độ chuyển điện tích, CO = CR và α = 0.5. Đường đứt nét là dòng catod (ic) và dòng anod (ia) .............................................................. 25 Hình 1.13: Đồ thị quét thế theo thời gian trong phép đo CV [12]. .................... 26 Hình 1.14: Quan hệ dòng- điện thế trong quét thế vòng thuận nghịch [17]. ..... 27 Hình 1.15: Sơ đồ bố trí thí nghiệm quét thế vòng [16]....................................... 27 Hình 1.16: Đồ thị CV của quá trình oxi hóa bất thuận nghịch (A), giả thuận nghịch (B) và thuận nghịch (C).............................................. 28 Hình 1.17: Cấu tạo tế bào điện hóa. .................................................................. 29 Hình 1.18: Cấu tạo của điện cực SCE................................................................ 30 Hình 2.1: Kính hiển vi điện tử quét (SEM) Jeol/JSM-6480LV......................... 34 Hình 2.2: Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) NanoTec Electronica S.L. ......... 35 Hình 2.3: Nguồn phân thế Potentiostat/Galvanostat HA-151.......................... 36 Hình 2.4: Điện cực calomel bão hòa dùng trong thực nghiệm. ....................... 36 Hình 2.5: Giao diện làm việc của phần mềm PGSdynamics HA151. .............. 37 Hình 2.6: Cảm biến sau khi được nối dây và phủ keo epoxy. .......................... 38 Hình 2.7: Hai dạng đồng phân của glucoza..................................................... 40 -x- Hình 2.8: Sơ đồ quy trình biến tính điện cực. .................................................. 41 Hình 2.9: Tương tác giữa chùm điện tử và mẫu............................................... 42 Hình 2.10: Phân bố vùng của các tín hiệu tán xạ. ............................................. 43 Hình 2.11: Cấu tạo và cơ chế hoạt động của SEM ............................................ 44 Hình 2.12: Cơ chế hoạt động của kính hiển vi lực nguyên tử. ........................... 45 Hình 2.13: Hệ đo CV dùng trong thực nghiệm................................................... 47 Hình 3.1: Ảnh SEM và AFM của các bậc nổi kích thước micro. ..................... 50 Hình 3.2: Ảnh SEM của sợi nano Pt chế tạo bằng phương pháp stepedge, được dùng làm điện cực trong cảm biến glucoza................... 51 Hình 3.3: Ảnh SEM của điện cực sợi nano Pt biến tính bằng GOx (hình a) và CHI/GAD/GOx (hình b). ............................................................. 51 Hình 3.4: Ảnh AFM của điện cực màng mỏng Pt trước và sau khi biến tính với CHI/GAD/GOx (a) Màng mỏng Platin, (b) màng Pt/CHI, (c) màng Pt/CHI/GAD/GOx, (d) màng Pt/GOx, diện tích quét 5x5 μm. .............................................................................. 52 Hình 3.5: Mô hình trao đổi điện tử khi xảy ra phản ứng oxi hóa gluconolactone tại điện cực Platin. ................................................. 55 -xi- DANH MỤC ĐỒ THỊ Đồ thị 3.1: Đồ thị i-V của điện cực sợi nw-CHI/GAD/GOx trong dung dịch nền pH 7,0 nồng độ 1/15 M, vận tốc quét thế từ 100 ~ 1000 mV/s. ..................................................................................... 53 Đồ thị 3.2: Đồ thị i-V của điện cực sợi nano Pt trong dung dịch nền và trong dung dịch glucoza 6 mM, pH 7,0, vận tốc quét thế 300 mV/s. .............................................................................................. 54 Đồ thị 3.3: Đồ thị CV của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong dung dịch glucoza 6 Mm pH 7,0, vận tốc quét thế thay đổi từ 100 ~ 1000 mV/s. .............................................................................................. 56 Đồ thị 3.4: Đồ thị I-v1/2 của peak đặc trưng đối với dung dịch glucoza 6 mM độ pH 7,0. I tăng tuyến tính theo v1/2 chứng tỏ sự nghiệm đúng phương trình Randles- Sevčik.................................. 57 Đồ thị 3.5: Đồ thị CV của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong dung dịch PBS và dung dịch glucoza 6, 10, 14 mM pH 7,4, vận tốc quét thế 100 mV/s. ................................................................................. 58 Đồ thị 3.6: Đồ thị CV của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong dung dịch glucoza 10 mM độ pH 7,4, khoảng quét thế từ -1~1 V, v=100~1000 mV/s. ........................................................................ 59 Đồ thị 3.7: Đồ thị i-v1/2 của điện cực nw-CHI/GAD/GOx đối với dung dịch glucoza 10 mM độ pH 7,4..................................................... 60 Đồ thị 3.8: Đồ thị CV của điện cực nw-GOx trong dung dịch nền PBS và dung dịch glucoza 2-16 mM pH 7,0, vận tốc quét thế 100 mV/s. .............................................................................................. 61 Đồ thị 3.9: Đường chuẩn cường độ peak đặc trưng theo nồng độ glucoza của điện cực nw-GOx trong môi trường pH 7,0, vận tốc quét thế 100 mV/s. ................................................................................. 62 Đồ thị 3.10: Đồ thị CV của điện cực nw-GOx trong dung dịch PBS và dung dịch glucoza nồng độ 2-16 mM, pH 7,4, v=100 mV/s.......... 63 Đồ thị 3.11: Đường chuẩn cường độ peak theo nồng độ glucoza của điện cực nw-GOx trong dung dịch glucoza 2-16 mM pH 7,4, v=100 mV/s.................................................................................... 64 Đồ thị 3.12: Đồ thị CV của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong dung dịch nền PBS và dung dịch glucoza pH 7,0, nồng độ từ 2-16 mM (từ trong ra ngoài), vận tốc quét thế 100 mV/s. ............................ 65 -xii- Đồ thị 3.13: Đường chuẩn cường độ peak đặc trưng theo nồng độ glucoza của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong môi trường pH 7,0, v=100mV/s..................................................................................... 67 Đồ thị 3.14: Đồ thị CV của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong dung dịch glucoza pH 7,4, nồng độ 2-16 mM (từ trong ra ngoài), v=100 mV/s, khoảng quét thế -0,6~0,8 V...................................... 68 Đồ thị 3.15: Đường chuẩn cường độ peak đặc trưng theo nồng độ glucoza của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong môi trường pH 7,4, v=100 mV/s.................................................................................... 69 Đồ thị 3.16: Đồ thị CV của điện cực tf-GOx trong dung dịch nền PBS và dung dịch glucoza 6-18 mM pH 7,0, vận tốc quét thế 100 mV/s. .............................................................................................. 70 Đồ thị 3.17: Đường chuẩn cường độ peak đặc trưng theo nồng độ glucoza của điện cực tf-GOx trong môi trường pH 7,0, v=100 mV/s. ....... 72 Đồ thị 3.18: Đồ thị CV của điện cực màng tf-GOx trong dung dịch glucoza 6-18 mM, pH 7,4, vận tốc quét thế 100 mV/s. ............................... 73 Đồ thị 3.19: Đường chuẩn cường độ peak đặc trưng theo nồng độ glucoza của điện cực tf-GOx trong môi trường pH 7,4, v=100 mV/s. ....... 74 Đồ thị 3.20: Đồ thị CV của điện cực tf-CHI/GAD/GOx trong dung dịch nền PBS và dung dịch glucoza 6-18 mM pH 7,0, vận tốc quét thế 100 mV/s. ................................................................................. 75 Đồ thị 3.21: Đường chuẩn cường độ peak đặc trưng theo nồng độ glucoza của điện cực tf-CHI/GAD/GOx trong môi trường pH 7,0, v=100 mV/s.................................................................................... 76 Đồ thị 3.22: Đồ thị quét thế vòng của điện cực tf-CHI/GAD/GOx trong dung dịch nền PBS và dung dịch glucoza 6-18 mM độ pH 7,4, v=100 mV/s.................................................................................... 77 Đồ thị 3.23: Đường chuẩn cường độ peak đặc trưng theo nồng độ glucoza của điện cực tf-CHI/GAD/GOx trong môi trường pH 7,4, v=100 mV/s.................................................................................... 78 Đồ thị 3.24: Độ nhạy của điện cực sợi nano Pt trong các môi trường và cách biến tính khác nhau............................................................... 80 Đồ thị 3.25: Độ nhạy của điện cực màng Pt trong các môi trường và cách biến tính khác nhau. ...................................................................... 80 Đồ thị 3.26: Đồ thị so sánh mức tăng độ nhạy của cảm biến glucoza khi giảm diện tích điện cực 45.000 lần. .............................................. 82 Đồ thị 3.27: Đồ thị so sánh mức tăng cường độ peak đặc trưng khi giảm diện tích điện cực 45.000 lần. ....................................................... 82 -1- Mở đầu MỞ ĐẦU Hiện nay, do ảnh hưởng bởi chế độ ăn uống, môi trường sống, lối sống, cũng như điều kiện làm việc, rất nhiều người mắc bệnh tiểu đường. Con số này ngày càng gia tăng với khoảng một triệu bệnh nhân mới mỗi năm. Bệnh tiểu đường là bệnh đặc trưng bởi sự gia tăng lượng đường (glucoza) trong máu của bệnh nhân. Khi bị mắc bệnh này, cơ thể không chuyển hóa được glucoza thành năng lượng để nuôi tế bào và duy trì các hoạt động, dẫn đến các biến chứng rất nguy hiểm về tim mạch, gây đột qụy, các bệnh về mắt v.v… thậm chí dẫn đến tử vong nếu không được chẩn đoán và điều trị kịp thời. Hiện nay ở nước ta nhu cầu phân tích, kiểm tra thường xuyên lượng glucoza trong máu để chẩn đoán, điều trị bệnh tiểu đường là rất lớn. Do không làm chủ được công nghệ, không chế tạo được các bộ kít để chẩn đoán bệnh đã và đang hạn chế rất nhiều đến khả năng khám và điều trị bệnh tiểu đường. Công nghệ nano là một công nghệ mới, chuyên nghiên cứu chế tạo cũng như tìm hiểu các tính chất và khả năng ứng dụng của các cấu trúc và vật liệu mà trong đó có ít nhất một chiều có kích thước cỡ 100 nm hoặc nhỏ hơn. Các cấu trúc nano như sợi nano, ống nano, hạt nano,… với các tính chất nhiệt, điện, từ, quang rất độc đáo, đã mang lại những tiềm năng to lớn trong việc phát triển các loại cảm biến thế hệ mới. Hiện nay, Phòng thí nghiệm Công nghệ Nano – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh đang thực hiện đề tài nghiên cứu chế tạo cảm biến glucoza dựa trên cấu trúc sợi nano Platin với mục tiêu phát triển một cảm biến thế hệ mới, có khả năng ứng dụng thực tiễn cao. Đề tài “Khảo sát khả năng phát hiện glucoza của sợi nano Platin chế tạo bằng phương pháp step-edge” được thực hiện nhằm mục đích bước đầu khảo sát khả năng ứng dụng sợi nano Platin trong việc xác định nồng độ glucoza, làm tiền đề cho việc ứng dụng sợi nano Platin để chế tạo cảm biến glucoza chẩn đoán bệnh tiểu đường ở người. Trên cơ sở đó, đề tài luận văn tốt nghiệp tập trung vào một số nội dung nghiên cứu được thể hiện trong các chương như sau: - Chương 1: Giới thiệu tổng quan về bệnh tiểu đường, cảm biến glucoza, cảm biến glucoza dựa trên cấu trúc sợi nano Pt, phương pháp step-edge để chế tạo sợi nano Pt và phương pháp phân tích điện để nghiên cứu khả năng phát hiện glucoza. - Chương 2: Giới thiệu thiết bị nghiên cứu, hóa chất để biến tính điện cực và phương pháp nghiên cứu khả năng phát hiện glucoza của sợi nano Pt. - Chương 3: Trình bày kết quả khảo sát khả năng phát hiện glucoza của sợi nano Pt chế tạo bằng phương pháp step-edge trong môi trường tương tự như máu người và so sánh với kết quả của màng mỏng Pt. - Kết luận và kiến nghị. Thực hiện: Trần Nhân Ái CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN -2- 1.1 SƠ LƯỢC VỀ BỆNH TIỂU ĐƯỜNG 1.1.1 Bệnh tiểu đường Tổng quan Bệnh tiểu đường xảy ra do tuyến tụy thiếu insulin - một hormone rất quan trọng giúp hấp thu glucoza vào mạch máu để cung cấp năng lượng nuôi tế bào. Khi chúng ta ăn, tuyến tụy sẽ tạo ra một lượng insulin đủ để hấp thu glucoza. Tuy nhiên, đối với những người mắc bệnh tiểu đường, tuyến tụy sẽ sản xuất không đủ hoặc không tạo được insulin, hoặc sử dụng insulin không hiệu quả, do đó thay vì được vận chuyển vào trong tế bào, glucoza tích tụ lại ở ngoài máu và cuối cùng thải ra ngoài cơ thể qua đường nước tiểu. Có hai dạng bệnh tiểu đường [4]: Tiểu đường type 1: cơ thể không sản xuất đủ hoặc không sản xuất được insulin. Nhóm này được điều trị bằng cách tiêm insulin trực tiếp vào cơ thể để duy trì lượng glucoza trong máu ở mức ổn định. Trẻ em và thanh thiếu niên thường mắc bệnh tiểu đường type 1. Tiểu đường type 2: là dạng bệnh tiểu đường mà tuyến tụy của người bệnh có thể sản xuất insulin nhưng cơ thể không sử dụng hiệu quả lượng insulin được tạo ra. Có đến 85-90% người mắc bệnh tiểu đường thuộc type 2, trong đó hầu hết là người trên 40 tuổi. Việc điều trị bệnh tiểu đường type 2 được thực hiện bằng cách thường xuyên uống thuốc kết hợp với chế độ ăn kiêng và tập thể dục đều đặn. 1.1.2 Thực trạng bệnh tiểu đường hiện nay Hiện nay trên thế giới có hơn 190 triệu người mắc bệnh tiểu đường và con số này đang tăng lên nhanh chóng. Ước tính đến năm 2010, thế giới sẽ có 221 triệu người mắc bệnh, năm 2025 sẽ lên tới 330 triệu người, chiếm gần 6% dân số. Tỷ lệ bệnh tăng lên ở các nước phát triển là 42%, nhưng ở các nước đang phát triển là 170%. Châu Á hiện có 10-12% số người lớn mắc bệnh tiểu đường, gấp đôi so với châu Âu. Bệnh tiểu đường đang gây ảnh hưởng mạnh tới nền kinh tế - xã hội của các quốc gia châu Á, trong đó có Việt Nam [1]. Tỷ lệ mắc bệnh tiểu đường ở châu Á hiện nay đã vượt xa châu Âu, nơi vốn được xem là ổ bệnh. Trong khi có khoảng 5% số người trưởng thành ở châu Âu mắc bệnh thì ở châu Á số người mắc là từ 10-12% và ở những quốc gia thuộc quần đảo Thái Bình Dương là 30-40%. Điều nguy hiểm là châu Á đang có chiều hướng gia tăng bệnh tiểu đường ở lứa tuổi thanh thiếu niên và trẻ nhỏ. Thực hiện: Trần Nhân Ái -3- Tổng quan Theo Thông tấn xã Việt Nam, ở nước ta hiện nay có khoảng 2,5 triệu người mắc bệnh tiểu đường, chiếm 2,7% dân số nhưng có tới 65% người bệnh không biết mình đã mắc căn bệnh này. Trong 10 năm qua, số bệnh nhân tiểu đường đã tăng 3-4 lần ở khu vực thành thị. Khu vực nông thôn trước đây thường rất ít gặp bệnh tiểu đường thì nay bệnh đã trở nên phổ biến và dự đoán đến năm 2025 số người mắc bệnh tiểu đường sẽ tăng lên đến 05 triệu người. Ở Việt Nam, ngành y tế đã triển khai nhiều hoạt động phòng chống bệnh tiểu đường như tăng cường công tác tuyên truyền, khám để phát hiện bệnh sớm và triển khai thử nghiệm dự án phòng chống bệnh tiểu đường tại cộng đồng ở hai tỉnh Thanh Hóa và Thái Bình với sự giúp đỡ của Tổ chức y tế Thế giới, quỹ đái tháo đường quốc tế và nhiều tổ chức quốc tế khác [2]. 1.1.3 Những ảnh hưởng của bệnh tiểu đường Rất nhiều nghiên cứu y học đã chứng minh rằng bệnh tiểu đường có những vùng đường huyết nguy hiểm. Đó là khi đường huyết quá thấp hoặc quá cao. Đường huyết xuống thấp dưới 60 mg/dL có thể dẫn đến tình trạng hôn mê, thậm chí tử vong. Còn khi đường huyết tăng cao hơn 180 mg/dL có thể gây tổn thương nhiều bộ phận quan trọng trong cơ thể như tim mạch, mạch máu, mắt, thận và thần kinh. Trung bình cứ 10 người bị tiểu đường thì có 08 người bị mắc bệnh tim mạch và có tới 75% số ca tử vong ở người bệnh tiểu đường type 2 là do bệnh tim mạch, chủ yếu là do nhồi máu cơ tim và tai biến mạch máu não. Bệnh thận do tiểu đường là nguyên nhân phổ biến nhất gây suy thận giai đoạn cuối, còn bệnh liên quan tới võng mạc do tiểu đường cũng là nguyên nhân hàng đầu gây mù ở người dân của những nước công nghiệp phát triển. Bệnh tiểu đường diễn biến rất âm thầm khiến nhiều người bệnh khó nhận biết được nên nhiều người khi đến khám chữa bệnh đã mắc bệnh tới 5-7 năm rồi. Vì vậy người ta gọi bệnh tiểu đường là “kẻ giết người thầm lặng”. Hiện nay, trở ngại lớn nhất trong việc điều trị bệnh tiểu đường không hẳn do thiếu trang thiết bị, thiếu thuốc, thiếu cơ sở điều trị hay thiếu thầy thuốc chuyên khoa mà chính là do sự chủ quan và thiếu hiểu biết của người bệnh. Có rất nhiều người, dù đã được cảnh báo nhưng vẫn cho rằng bệnh tiểu đường của mình là nhẹ vì không thấy có “biến chứng”, nên không quan tâm đường huyết của họ là bao nhiêu. Vì thế họ rất ít đi khám và làm xét nghiệm đường huyết, có thể 2-3 tháng hoặc 06 tháng, có khi hàng năm mới đi kiểm tra đường huyết một lần. Thực tế, chỉ khi đường huyết rất cao (trên 300mg/dL ~ 16,5mM/L) thì người bệnh mới có một số triệu chứng như mệt mỏi, đi tiểu nhiều và khát nước. Còn khi đường huyết cao khoảng từ 126÷300mg/dL (7÷16,5mM/L) bạn sẽ không cảm nhận Thực hiện: Trần Nhân Ái -4- Tổng quan được vì nó không làm bạn đau, chẳng làm bạn mệt hay có cảm giác khó chịu, đó chính là lý do vì sao bệnh tiểu đường lại gây ra nhiều tổn thất như vậy. Theo nghiên cứu UKPDS (The United Kingdom Prospective Diabetes Study) một nghiên cứu mới nhất và đáng tin cậy nhất về bệnh tiểu đường thì ngay tại thời điểm được phát hiện mắc bệnh, 50% số bệnh nhân tiểu đường type 2 đã có ít nhất một biến chứng. Lý do là vì đa số các bệnh nhân tiểu đường type 2 có thể sống hàng tháng thậm chí hàng năm với mức đường huyết cao mà không hề biết là nhiều bộ phận trong cơ thể đang bị phá hủy dần dần cho đến khi biến chứng xuất hiện. Khi đó thì dù có được điều trị tích cực và rất tốn kém thì hiệu quả thường vẫn rất thấp, không thể ngăn các biến chứng trầm trọng thêm và có thể phải trả giá bằng chính cuộc sống của mình [1]. 1.1.4 Mức đường huyết an toàn Theo Hiệp hội tiểu đường Hoa Kỳ (ADA - American Diabetes Association), đối với đa số bệnh nhân tiểu đường, mức đường huyết an toàn là [1]: - Trước bữa ăn: 90-130 mg/dL (~ 5,0÷7,2 mM) - Sau bữa ăn 1-2 giờ: nhỏ hơn 180 mg/dL (~ 10 mM) - Trước lúc đi ngủ: 110-150 mg/dL (~ 6,0÷8,3 mM) Tùy lứa tuổi, giai đoạn bệnh, mức độ các biến chứng... mà mức đường huyết an toàn của mỗi người bệnh có thể khác nhau nhưng không nhiều. 1.2 CẢM BIẾN GLUCOZA Với các hậu quả và biến chứng nguy hiểm, bệnh tiểu đường đã và đang là một trong những căn bệnh nguy hiểm, gây ảnh hưởng nặng nề nhất trong xã hội ngày nay (chỉ sau các bệnh về tim mạch và ung thư). Tuy thế, nếu bệnh tiểu đường được chẩn đoán, phát hiện sớm, thì hoàn toàn có thể chữa trị được cũng như ngăn chặn được các biến chứng thông qua việc điều chỉnh lượng insulin cho cơ thể, kết hợp với chế độ dinh dưỡng và lối sống thích hợp. Để kiểm tra nồng độ glucoza trong máu, người ta sử dụng cảm biến glucoza. Hiện nay thị trường của cảm biến glucoza có giá trị vào khoảng 6 tỉ USD/năm, và chiếm 90% thị trường của tất cả các loại cảm biến sinh học. Vì vậy những nghiên cứu về cảm biến glucoza đã và đang thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới. Thực hiện: Trần Nhân Ái -5- 1.2.1 Tổng quan Cảm biến glucoza truyền thống Bệnh tiểu đường được chẩn đoán chủ yếu thông qua việc kiểm tra, đo đạc trực tiếp hoặc gián tiếp lượng đường (glucoza) trong máu của con người. Thiết bị đo đạc và phân tích lượng glucoza trong máu rất đa dạng, phong phú, và dựa trên các nguyên lý làm việc rất khác nhau, từ phương pháp cổ điển như phương pháp chỉ thị màu (colorimetric test strips) đến các phương pháp phát triển rất gần đây như cảm biến sinh học điện hóa (electrochemical biosensors) và cảm biến quang (optical sensors). Mỗi loại thiết bị có những ưu nhược điểm khác nhau. - Phương pháp chỉ thị màu: đơn giản, rẻ tiền nhưng giấy hiển thị bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm và độ pH của môi trường, do đó làm giảm độ chính xác của phép đo. - Phương pháp quang học: không cần lấy máu trực tiếp, nhưng thiết bị phức tạp, đắt tiền và độ mẫn cảm với môi trường trung gian (da người) cũng cao. - Cảm biến sinh học điện hóa: sử dụng enzyme làm xúc tác cho phản ứng oxi hóa glucoza, do đó độ nhạy và độ chính xác của phép đo phụ thuộc rất nhiều vào hoạt tính của enzyme. Tuy có nhiều loại cảm biến hiện đang được dùng để phân tích và định lượng nồng độ glucoza trong máu nhưng các phương pháp đều có những nhược điểm cần khắc phục như độ chính xác, độ lặp lại và tin cậy, quy trình đo lâu và phức tạp, lượng máu phải dùng nhiều, chi phí phân tích cao v.v... Do đó, tại thời điểm này, rất nhiều công ty nổi tiếng hiện đang đầu tư, nghiên cứu, phát triển và thương mại hóa cảm biến glucoza thế hệ mới với hy vọng khắc phục các nhược điểm nói trên. 1.2.2 Cảm biến glucoza sử dụng các cấu trúc nano 1.2.2.1 Công nghệ nano Công nghệ nano là một công nghệ mới, chuyên nghiên cứu chế tạo cũng như tìm hiểu các tính chất và khả năng ứng dụng của các cấu trúc và vật liệu mà trong đó có ít nhất một chiều có kích thước cỡ 100 nm hoặc nhỏ hơn. Các cấu trúc nano như sợi nano (nanowire), ống nano (nanotube), hạt nano (nanoshell), tinh thể nano (nanocrystal)… với những tính chất điện, từ, quang rất độc đáo, đã mang lại những tiềm năng to lớn trong việc phát triển các loại cảm biến thế hệ mới. Ví dụ như thể keo của các hạt vàng (gold colloid) và các tinh thể nano bán dẫn đã được sử dụng để đánh dấu các mầm bệnh và các phần tử sinh học khác, rất quan trọng trong nghiên Thực hiện: Trần Nhân Ái -6- Tổng quan cứu bệnh tật. Ngoài ra, tinh thể nano oxit sắt với tính chất siêu thuận từ và tinh thể nano bán dẫn với khả năng tán xạ plasmon cộng hưởng thay đổi theo kích thước hạt đã được nghiên cứu làm tác nhân tương phản đặc thù trong cộng hưởng từ và ảnh quang học, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong tạo ảnh của các tế bào ung thư trên các mẫu sinh vật sống. Đường kính của các cấu trúc nano này tương đương với kích thước của các phân tử sinh học và hoá học cần được xét nghiệm, do đó chúng chính là bộ khuếch đại sơ cấp các tín hiệu trước khi truyền tới thiết bị đo đạc bên ngoài [5]. Từ khi ống nano carbon được phát hiện, đã có hàng loạt nghiên cứu về các cấu trúc nano một chiều như ống nano và dây nano. Khả năng hấp thụ của enzyme lên các cấu trúc nano 1D này cũng đã được công bố rất nhiều trong các báo cáo. Do các cấu trúc dạng này có tỷ số giữa diện tích bề mặt và thể tích rất lớn nên nó chính là môi trường phù hợp để thụ động hóa các enzyme và cho phép tiến hành các thử nghiệm tiếp theo. 1.2.2.2 Phân loại các cảm biến glucoza sử dụng cấu trúc nano Cảm biến glucoza sử dụng các cấu trúc có kích thước nano là các cảm biến sử dụng màng mỏng nano, sợi nano hoặc ống nano… làm bộ phận để biến đổi và thu nhận các tín hiệu tạo ra trong quá trình biến đổi glucoza từ dạng không đo đạc được thành một dạng tín hiệu có thể định tính và định lượng dễ dàng. Cảm biến glucoza nano có thể được chia thành 03 loại dựa trên cơ chế biến đổi glucoza. 1. Loại đầu tiên và là loại cảm biến được sử dụng nhiều nhất cho đến nay đó là cảm biến glucoza điện hoá dựa trên enzyme. Cơ chế hoạt động của các cảm biến này dựa trên việc kiểm tra định lượng sự oxi hoá của glucoza với chất xúc tác là enzyme. 2. Loại thứ hai bao gồm các cảm biến xác định trực tiếp sự oxi hoá của glucoza bằng dòng điện trên các điện cực kim loại hiếm (cảm biến glucoza xúc tác bằng điện). 3. Loại thứ ba là các cảm biến dựa trên công nghệ chiết tách glucoza hoặc xác định số lần phát hiện. Loại này bao gồm các sensor glucoza hoạt động dựa trên ái lực điện tử, điện cực dạng sợi, lực hút chất lưu… 1.2.2.3 Cảm biến glucoza dựa trên cấu trúc sợi nano Platin Platin (hay còn gọi là bạch kim, ký hiệu hóa học là Pt) được Antonio de Ulloa và Don Jorge Juan y Santacilia phát hiện lần đầu tiên trong khoảng thời gian từ năm 1735 đến năm 1745 ở Peru (Nam Mỹ) [6]. Pt là một kim loại chuyển tiếp, Thực hiện: Trần Nhân Ái -7- Tổng quan không bị oxi hóa trong không khí và ổn định trong một dải điện thế rất rộng đối với hầu hết các dung môi, bao gồm cả dung dịch axit mạnh và bazơ mạnh [7]. Mặc dù giá thành tương đối cao, Pt vẫn được sử dụng trong nhiều ứng dụng thuộc lĩnh vực cảm biến sinh học (biosensor), xúc tác (catalyst) và pin nhiên liệu (fuel cell). Gần đây, các nhà khoa học thuộc Học viện kỹ thuật California đã chế tạo thành công Pt ở dạng sợi nano và dùng các sợi này để chế tạo cảm biến glucoza. Các sợi nano Pt được biến tính bằng enzyme glucose oxidase - chất xúc tác của phản ứng oxi hóa glucoza. Các sản phẩm được tạo thành sau phản ứng oxi hóa glucoza (gluconolactone và H2O2) sẽ hấp phụ trên bề mặt sợi nano Pt và làm thay đổi điện trở của sợi. Sự thay đổi điện trở này sau đó được dùng để định lượng nồng độ glucoza trong mẫu cần đo. Do tỷ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích của sợi nano Pt rất lớn nên chỉ cần một thay đổi rất nhỏ của môi trường bên ngoài cũng như các thay đổi trên bề mặt cũng sẽ làm cho sợi nano thay đổi điện trở rất nhiều. Những nghiên cứu ban đầu cho thấy cảm biến glucoza dựa trên cấu trúc sợi nano có độ nhạy cao, quy trình phân tích đơn giản, đạt các yêu cầu cho cảm biến glucoza. Cảm biến loại này có độ nhạy tốt hơn hàng trăm lần so với cảm biến thông thường được chế tạo dựa trên cấu trúc màng mỏng của vật liệu cùng loại. Hơn nữa, vì có diện tích nhỏ, các cảm biến nano nói chung và cảm biến glucoza nói riêng có thêm ưu điểm là tiêu tốn rất ít hóa chất và bệnh phẩm cho quá trình phân tích. 1.2.3 Cảm biến glucoza sử dụng enzyme làm chất xúc tác Thuật ngữ “cảm biến glucoza dựa trên enzyme” được Clark và Lyons sử dụng lần đầu tiên vào năm 1962 trong một nghiên cứu về khả năng kiểm tra liên tục các chất hoá học có trong máu người [4]. Họ cho rằng một màng mỏng enzyme hoà tan có thể được duy trì trên bề mặt của một điện cực thông qua một màng lọc thẩm thấu. Năm 1967, mô hình điện cực cố định enzyme được Updike và Hicks đề xuất, trong đó enzyme glucose oxidase (GOx) ở thể gel đã được cố định lên một điện cực kim loại. Từ những công trình tiên phong trong thập niên 60 này, người ta đã nghiên cứu cảm biến glucoza sử dụng enzyme làm chất xúc tác rất nhiều và cho đến nay thì lĩnh vực này đã phát triển rất mạnh. 1.2.3.1 Nguyên lý làm việc Cảm biến glucoza dựa trên enzyme thực tế là một thiết bị hợp nhất khả năng phát hiện các phân tử sinh học với một bộ chuyển đổi, mục đích chính là tạo ra tín Thực hiện: Trần Nhân Ái -8- Tổng quan hiệu điện tỷ lệ với nồng độ của một hoá chất hoặc một nhóm chức nào đó. Đặc trưng của cảm biến sinh học là thông qua một nhân tố sinh học nào đó (thông thường là enzyme) để nhận biết các phân tử cần định lượng bằng cách biến đổi chúng thành các yếu tố có thể định lượng được sau đó chuyển thành tín hiệu điện. Nguyên lý hoạt động của các cảm biến loại này như sau: ƒ Đầu tiên enzyme glucose oxidase (GOx) được cố định lên điện cực làm việc (trong luận văn này là điện cực sợi nano Platin). ƒ Sau đó, enzyme sẽ xúc tác phản ứng oxi hóa glucoza như sau: Glucoza + O2 + H2O → gluconolactone + H2O2 Trong phản ứng này, glucoza bị oxi hóa thành gluconolactone. GOx đóng vai trò chất nhận điện tử, nghĩa là đầu tiên nó bị oxi hóa thành trạng thái không hoạt động và sau đó được hoạt hóa trở lại bằng sự khử oxy thành H2O2. ƒ Đo nồng độ sản phẩm phản ứng (H2O2 hoặc gluconolactone) sẽ xác định được nồng độ glucoza trong máu. 1.2.3.2 Các phương pháp cố định enzyme Thuật ngữ “cố định enzyme” được sử dụng lần đầu tại hội nghị Enzyme Engineering tổ chức tại Hennicker, New Hampshire năm 1971 với ý nghĩa là “enzyme được giam giữ hoặc duy trì ở một vị trí xác định mà vẫn giữ được hoạt tính xúc tác và có thể sử dụng lặp lại và liên tục” [8]. Cố định enzyme là sự chuyển đổi enzyme từ dạng hòa tan trong nước ở trạng thái động thành dạng không hòa tan (trạng thái tĩnh). Nó giúp ngăn cản sự khuếch tán enzyme vào trong hỗn hợp phản ứng. Ưu điểm của việc cố định enzyme là: - Có thể sử dụng lặp lại nhiều lần một lớp enzyme đã cố định. - Tạo thành lớp đệm chống lại sự thay đổi độ pH, nhiệt độ và lực tương tác ion trong dung dịch phản ứng. - Enzyme không bị tan trong dung dịch và làm nhiễm bẩn dung dịch phản ứng. - Hoạt tính giảm không đáng kể và có thể tính toán được tốc độ giảm hoạt tính. Với điện cực cố định enzyme, lớp enzyme sẽ tiếp xúc chặt với bề mặt điện cực và phải càng mỏng càng tốt để nhanh chóng đạt cân bằng về nồng độ. Khi điện cực được nhúng vào trong mẫu thử, glucoza sẽ truyền qua lớp enzyme thông qua sự đối lưu hoặc khuếch tán [4]. Sau cùng, sản phẩm phản ứng là H2O2 và axit gluconic sẽ được tạo thành. Thực hiện: Trần Nhân Ái -9- Tổng quan Có nhiều phương pháp khác nhau để cố định enzyme lên điện cực. Tuy nhiên có thể phân loại thành 02 loại chính, đó là phương pháp vật lý và phương pháp hóa học, theo sơ đồ sau đây [9]: Phương pháp cố định enzyme Hấp phụ vật lý Vật lý Nhốt bởi lớp màng Hợp nhất với điện cực composite Dạng lỏng Dạng rắn Cố định trong thể gel Polymer hóa điện hóa Keo carbon Keo carbon rắn Mực carbon Composite Composite gia cường Polymer dẫn điện Polymer không dẫn điện Hóa học Cross-linking hóa trị Liên kết hóa trị Liên kết lên điện cực Liên kết lên phần trơ Cơ chất của enzyme Màng polymer Hình 1.1: Phân loại các phương pháp cố định enzyme lên điện cực. 1.3 CẢM BIẾN GLUCOZA SỬ DỤNG CẤU TRÚC SỢI NANO PLATIN CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP STEP-EDGE 1.3.1 Phương pháp step-edge 1.3.1.1 Mô tả phương pháp Đây là phương pháp có thể tạo ra các sợi nano kim loại đường kính 30 nm với độ dài lên đến 0,5 mm dựa trên những bậc nổi (surface-relief step) trên bề mặt vật liệu. Quy trình chế tạo sợi nano kim loại bằng phương pháp step-edge được minh họa trong hình 1.2. Thực hiện: Trần Nhân Ái
- Xem thêm -