شهدت التقنيات الطبية تقدما سريعا خلال العقدين الماضيين. تمثل أجهزة الاستشعار الحيوية التي تتيح مراقبة الأمراض في الوقت الحقيقي تقدما كبيرا، رائدا في تطوير حساسات الجلوكوز1. منذ اختراع أقطاب الجلوكوز2 من كلارك، تطورت حساسات الجلوكوز بشكل كبير. لا تزال الأكثر شيوعا في الاستشعار الحيوي وتمتلك حصة كبيرة تبلغ 80٪من سوق المستشعرات الحيوية بأكملها. ومع ذلك، تستخدم معظم حساسات الجلوكوز التجارية طريقة إنزيمية للاكتشاف. تعتمد الحساسات الإنزيمية على درجة حرارة، درجة حموضة المحلول التحليلي، وقت التخزين ودرجة الحرارة4. وبسبب هذه العيوب، أصبحت حساسات الجلوكوز غير الإنزمية الاتجاه الجديد في استشعار الجلوكوز.
الجيل الحالي من حساسات الجلوكوز5 يستخدم جسيمات نانوية من المعادن وأكسيد المعادن لاستشعار الجلوكوز. هذه الأكاسيد المعدنية مستقرة جدا في الظروف المحيطة، وبالتالي فهي خيار مثالي على الإنزيمات. لكي تستخدم المادة كمحول للجلوكوز، يجب أن تمتلك أربع خصائص مهمة. الخاصية الأولى هي النشاط الكهروضيالتحفيزي العالي 6، مما يجعل TMOs الخيار المثالي لهذا الغرض. توفر عدة حالات أكسدة مستقرة يمكن استخدامها لأكسيد الجلوكوز أثناء عملية الانتقال الكهروكيميائي يجعلها مرشحا مناسبا. الثانية هي مساحة سطح عالية لتوفير أقصى مواقع لأكسدة الجلوكوز. الهيكلة النانوية لهذه الأكاسيد المعدنية والتلاعب بالأشكال تمنحها ميزة على نظيراتها الضخمة. الثالث هو التوصيل الكهربائي العالي لتغيرات فعالة في انتقال الإلكترونات بسبب أكسدة الجلوكوز. وأخيرا، السبب الرابع هو القدرة الجيدة على الأكسدة والاختزال لعكس القطب الكهربائي ومقاومة التلوث الفعالة. من الصعب العثور على انتقال قابل للعكس تماما في حالة أكاسيد المعادن. ومع ذلك، يمكن أن تكون العمليات شبه العكسية بديلا جيدا. تعد NFs NiO واحدة من أفضل الخيارات لاستشعار الجلوكوز غير الإنزيمي، حيث تؤهل بشكل مذهل في جميع المعايير الأربعة. NiO يتفوق على TMOs الأخرى من حيث الحساسية، حيث يظهر أداء مماثل فقط ل CuO. لم تظهر TMOs الأخرى، رغم امتلاكها لحالات مؤكسدة متعددة، مثل هذا الأداء. أعلى حساسية للجلوكوز المبلغ عنها في الأدبيات7 كانت على قطب قائم على النيكل يحتوي على Co3O 4 مطعم بالنيكلود. بعيدا عن جميع المزايا المذكورة أعلاه، فإن جسيمات NiO النانوية سهلة التصنيع، وفعالة من حيث التكلفة، وقابلة للتوسع، وتوفر استقرارا عاليا في الوسط القلوي8. وبالنظر إلى استقراره القلوائي، فإن NaOH هو الإلكتروليت المفضل لتجارب استشعار الجلوكوز غير الإنزيمية القائمة على NiO.
لذا، يهدف المقال إلى استخدام NiO NF كمادة لاستشعار الجلوكوز. القطب الأساسي المختار هو قطب كربوني زجاجي (GCE)، وهو من أكثر الأقطاب قياسية. ومع ذلك، فهي قابلة للتطبيق أيضا على ركائز أخرى، مثل أقطاب الرغوة المعدنية (رغوة النيكل والنحماس)، والزجاج المطلي بأكسيد القصدير الإنديوم (ITO)، والزجاج المطلي بأكسيد القصدير بالفلورين (FTO)، والأقطاب المعدنية (Au، Ag، Cu، إلخ)، والأقطاب المطبوعة على الشاشة. يمكن استبدال GCE بأقطاب كهربائية أخرى مذكورة، ويمكن ترجمة العمليات بشكل متكافئ عليها. والأهم من ذلك، يمكن ترجمة هذا أيضا إلى محللات أخرى مثل حمض الأسكوربيك، حمض اليوريك، وغيرها. يتم توفير دليل خطوة بخطوة للتجارب المتعلقة بالكشف الزمني الأمبيرومتري للجلوكوز مع التركيز على تحسين المعاملات التي تعظم مقاييس أداء الاستشعار للمستشعر.