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中性介質(zhì)的葡萄糖檢測解決方案-Micrux微電極的修飾后三電極電化學(xué)檢測
2023-11-20 閱讀(1035)
中性介質(zhì)的葡萄糖檢測解決方案-Micrux微電極的修飾后三電極電化學(xué)檢測
糖尿病是21世紀人類常見的疾病之一。血糖水平的持續(xù)監(jiān)測在糖尿病的現(xiàn)代治療中起著關(guān)鍵作用。現(xiàn)有的用于定量測定葡萄糖的酶法、設(shè)備和測試系統(tǒng)非常靈敏和準確，但是它們具有許多缺點，例如由生物催化劑的蛋白質(zhì)性質(zhì)引起的高成本酶組分和不穩(wěn)定的變性傾向。因此尋找新的無酶葡萄糖氧化催化劑越來越受到研究者的關(guān)注。
電化學(xué)催化劑（電催化劑）可以加速電化學(xué)氧化或還原反應(yīng)，并能夠電氧化或電還原電化學(xué)惰性分子，如葡萄糖、尿素和肌酸酐。目前，各種形式的貴金屬和過渡金屬被廣泛用作電化學(xué)催化劑：金屬納米材料、氧化物和氫氧化物、鹽和絡(luò)合物。高催化活性與主要在堿性介質(zhì)中形成反應(yīng)性氧-羥基絡(luò)合物有關(guān)。這些配合物可以電化學(xué)氧化惰性化合物，而高選擇性與分子印跡聚合物的使用有關(guān)納米材料為電化學(xué)分析提供了廣泛的機會。為了取代氧化酶，研究了金和銀納米顆粒在水-有機乳液中電氧化的催化性能。合成了個普魯士藍（人工過氧化物酶）納米顆粒，并研究了其在過氧化氫分解中的催化活性。鈀基納米材料，由于其電子結(jié)構(gòu)的特殊特征，它催化了廣泛的反應(yīng)，值得特別關(guān)注。
大量出版物介紹了鈀基材料的電催化性能，并描述了它們在太陽能電池、燃料電池、硝基酚、肼、葡萄糖、，和生物、天然和工業(yè)流體中的其他化合物。研究表明，基于鈀納米粒子的無酶電催化體系與鎳、銅或碳等其他納米材料相比，具有許多優(yōu)勢。鈀納米顆粒的優(yōu)點包括高底物敏感性、相當(dāng)大的催化活性、足夠的穩(wěn)定性、高導(dǎo)電性和廣泛的表面積比。研究基于鈀的多金屬納米材料的性質(zhì)具有特殊的意義。納米顆粒結(jié)構(gòu)中另一種金屬的存在通常會增強，由于協(xié)同效應(yīng)而產(chǎn)生的催化性能還對其他結(jié)構(gòu)給予了相當(dāng)大的關(guān)注，這些結(jié)構(gòu)在乙醇、甲醛和甲酸的氧化中具有高電催化活性，例如Pd-Ag。
盡管研究人員對電催化劑非常感興趣，但目前已知的大多數(shù)基于金屬（特別是鈀）納米粒子的無酶催化劑不適用于全血樣品的直接分析。原因是它們僅在強堿性介質(zhì)中表現(xiàn)出高的電催化活性（pH 10-12），這需要額外的處理，從而使生物傳感器的測定變得復(fù)雜。因此在中性介質(zhì)（pH 7.4）中合成和研究用于無酶葡萄糖氧化和測定的新型電催化劑是一個重要問題，涉及開發(fā)用于更便宜、更準確地測定人體血液中葡萄糖的新方案。
目前只有一篇出版物致力于在接近生理pH下涉及納米顆粒的電催化反應(yīng)。該論文描述了基于鈀納米顆粒的電子催化系統(tǒng)，并表明它們在pH 7.4下對磷酸鹽緩沖溶液（PBS）中的葡萄糖具有活性。然而，這些系統(tǒng)的缺點是測定靈敏度低，可能是由于電極表面的納米顆粒濃度低引起的，因為合成是通過化學(xué)方法進行的，而采用液滴鑄造技術(shù)對電極進行了改性。本研究的目標是在用羧化碳納米管修飾的厚膜碳電極，并研究該體系在中性介質(zhì)（pH 7.4）中對葡萄糖氧化的電催化性能。
西班牙Micrux裸電極在經(jīng)過羧化多壁碳納米管懸浮液的液滴沉積和銀和鈀的逐層電化學(xué)沉積來改性后，修飾電極在中性介質(zhì)中對葡萄糖的電化學(xué)氧化表現(xiàn)出顯著的催化活性。該結(jié)果可用于開發(fā)用于葡萄糖定量測定的無酶電催化傳感器。
