Name: Nanokwiaty NiO do wykrywania glukozy nieenzymatycznymi amperometrycznie (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-12-30T12:50:00.000+00:00
Duration: 11 min 4 s
Description: Poznaj syntezę nanokwiatów NiO metodą hydrotermiczną i ich zastosowanie w nieenzymatycznych czujnikach glukozy. Protokół obejmuje modyfikację elektrod węgla szklistego oraz optymalizację wykrywania elektrochemicznego.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Ambesh Dixit uznaje DST rządu Indii poprzez projekt nr DST/TTI/BDTD/08/2024 oraz MSME, rząd Indii, poprzez projekt nr IDEARJ016782. Vijay Kumar Singh dziękuje rządowi Indii za wsparcie finansowe. Autorzy wyróżniają również Centrum Badań i Rozwoju Innowacji Naukowych (CRDS), IIT Jodhpur, za zaplecze charakteryzacyjne wykorzystane w tej pracy. Piyush Choudhary wyróżnia odpowiednio Ministerstwo Edukacji, MSME oraz rząd Indii za finansowanie i stypendia. Wszyscy autorzy pragną podziękować starszemu naukowcowi Akhileshowi Pandeyowi z Laboratorium Fizyki Ciała Stałego w Nowym Delhi za pomoc w charakteryzacji Ramana oraz grupie A-MAD IIT Jodhpur za wsparcie i pomoc w tym temacie. Piyush Choudhary głęboko dziękuje Vermie Bunty Sardarowi za pomoc w przygotowaniu filmów.

1. Synteza kwiatów nanostrukturalnych NiO
<ol>
	<li>Najpierw przygotuj roztwór NiCl2,2H 2O o pojemności 6 mM w 10 mL etanolu.</li>
	<li>W osobnej zlewce przygotuj 10 ml roztworu poliwinylpirrolidonu (PVP) o stężeniu 3% w wodzie dejonizowanej (DI). Ultrasonikuj roztwór przez 5 minut w temperaturze 40 kHz (50 W) i mechanicznie mieszaj przez dodatkowe 5 minut. Powtórz cykl dwa razy, aby całkowicie rozpuścić stałe PVP. UWAGA: Jeśli PVP pozostaje, wykonaj kolejny cykl sonifikacji i mieszania.</li>
	<li>Po całkowitym rozpuszczeniu PVP należy dodać 10 mL roztworu PVP kroplami pipetą do 10 ml roztworu prekursora Ni przy intensywnym mieszaniu. Kontynuuj mieszankę przez 30 minut po dodaniu PVP. UWAGA: Dodanie PVP jest kluczowym krokiem do osiągnięcia pożądanej morfologii.</li>
	<li>Dodaj 18 mM roztworu mocznika (w mieszance 1:1 DI: etanol w 10 mL) kroplami do przygotowanej mieszaniny, co daje łączną objętość roztworu 30 mL.</li>
	<li>Mieszaj roztwór przez 10 minut, następnie przelej do naczynia z politetrafluoroetylenu i zamykaj w autoklawie ze stali nierdzewnej.</li>
	<li>Po prawidłowym uszczelnieniu trzymaj autoklawę w piekarniku elektrycznym w temperaturze 160 °C przez 6-8 godzin. Po autoclawowaniu pozwól mu naturalnie ostygnąć do temperatury pokojowej.</li>
	<li>Rozwinuj powstały produkt w 26,88 x g i zbieraj osad do dalszego użycia. Zebrany, zielono-kolorowy osad Ni(OH)2 ma charakter żelatynowy, a supernatant składa się z przezroczystego rozpuszczalnika. Przelej rozpuszczalnik i przemyj osad etanolem lub DI co najmniej 2-3 razy. Susz umyty osad w temperaturze 70 °C przez 10 godzin w piekarniku elektrycznym.</li>
	<li>Suszony proszek umieść w piecu pudełkowym w temperaturze 450 °C na 4 godziny, aby wyżarzać i uzyskać czysty fazowy NiO NF, który ma szary kolor.</li>
</ol>
2. Wytwarzanie elektrod
<ol>
	<li>Poleruj GCE z 0,05 μm zawiesiny nanocząsteczkowej glinu na czystej elektrodzie polerskiej poprzez powtarzane ruchy w kształcie cyfry 8. Natychmiast spłukuj wodą DI i ultrasonikatem w kąpielowym sonikatorze w IPA i DI przez 2 minuty każda, przy 40 kHz (50 W). UWAGA: Polerowanie GCE to prosty proces, w którym powierzchnia grafitu jest czyszczona przez mechaniczne pocieranie o drobną zawiesinę proszkową na podkładce czyszczącej. Najczęstszy rozmiar cząstek do typowego czyszczenia wynosi 0,05 μm.</li>
	<li>Dodaj znaną masę (3-15 mg) proszku NiO NF do 3 mL DI, aby przygotować zawiesinę nanocząsteczek tak, że stężenie nanocząstek mieści się w zakresie od 1 do 5 mg/mL.</li>
	<li>Umieść mieszankę w ultradźwiękowym filtrze kąpielowym na 10-20 minut, aby uzyskać równomierną dyspersję. Upewnij się, że po sonifikacji nie ma osadów ani osadzonych cząstek. UWAGA: Unikaj nadmiernej sonikacji, jeśli stabilne zawieszenia są osiągane przy krótszym czasie ultradźwięku.</li>
	<li>Odlewaj 10 μL aliquoty, upuszczając ją na oczyszczoną powierzchnię elektrod GCE. Następnie, w zależności od stężenia roztworu obciążeniowego, elektrody nazywamy odpowiednio NiO NF 1, NiO NF 2, NiO NF 3, NiO NF 4, NiO NF 5. UWAGA: Dla spójnych rezultatów ostrożnie umieść kroplę dokładnie na powierzchni szklistego węgla, a nie na korpusie elektrody polimerowej. Jeśli spadek o 10 μL wydaje się zbyt duży, użyj mniejszej objętości zawieszenia, aby pokryć tylko powierzchnię GCE.</li>
	<li>Pozwól elektrodam wyschnąć w temperaturze pokojowej przez noc (10-12 godzin).</li>
	<li>Na koniec użyj rozcieńczonego roztworu spoiwa (0,5% masy w etanolu) do zwartego wiązania nanocząsteczek z powierzchnią elektrody. W tym celu ostrożnie odlewaj 6 μl roztworu na zmodyfikowane elektrody i pozwól im wyschnąć na powietrzu w temperaturze pokojowej przez 30 minut.</li>
	<li>Trzymaj elektrody w osuszacu do dalszego użycia. UWAGA: Unikaj długotrwałej ekspozycji na warunki otoczenia, ponieważ może to zmienić reakcje elektrody w wyniku zmian nafionu.</li>
</ol>
3. Proces wykrywania elektrochemicznego
<ol>
	<li>Do roztworu elektroanalitycznego należy pobrać 20 mL roztworu 0,1 M NaOH w ogniwie elektrochemicznym.</li>
	<li>Użyj zestawu z trzema elektrodami do analizy stężenia glukozy. Przewód Ag/AgCl (3 M KCl) i Pt są odpowiednio elektrodą referencyjną i licznikową.</li>
	<li>Aktywuj elektrodę NF@GCE NiO, stabilizując ją 15 cyklami cyklicznej woltammetrii (CV). Potencjalne okno CV wynosi 0-0,8 V przy szybkim skanowaniu 200 mV/s. Szczytowy potencjał redukcji Ni+3/Ni+2 wynosi zwykle około 0,4-0,6 V.</li>
	<li>Po stabilizacji wykonaj chronoamperometrię w celu wykrywania glukozy w czasie rzeczywistym za pomocą elektrody NF@GCE NiO.<ol>
		<li>Po pierwsze, ustalę punkt odniesienia, wykonując chronoamperometrię przy potencjale redukcji Ni lub potencjale utleniania glukozy (uzyskanym z CV) przez 100 sekund. UWAGA: Czas stabilności można wybrać w dowolny sposób, mając na uwadze, że prąd pozostaje stały przez co najmniej 10 sekund aż do wybranego czasu na ustalenie prądu bazowego.</li>
		<li>Po ustaleniu prądu bazowego wstrzymaj eksperyment chronoamperometryczny za pomocą przycisku Pauza w oprogramowaniu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Do analizy przygotuj roztwór glukozy o pojemności 2 M.</li>
	<li>Podnieś stojak elektrody i dodać 10 μL roztworu glukozy do roztworu elektroanalitycznego, co daje stężenie glukozy w kompletnym roztworze elektroanalitycznym 1 mM przy znikomej zmianie całkowitej objętości. Mieszaj roztwór przez 30 sekund, aby uzyskać jednorodność.</li>
	<li>Następnie przywróć elektrody do poprzedniego stanu i wznow pomiar chronoamperometryczny po 5 sekundach, naciskając przycisk Kontynuuj dostępny w oprogramowaniu.</li>
	<li>Wybierz okno analizy 30 sekund do chronoamperometrycznego wykrywania różnych stężeń glukozy.</li>
	<li>Powtarzaj proces od kroku 3,6 do 3,8, aby stopniowo zwiększyć stężenie glukozy do 15 mM i zapisać reakcję chronoamperometryczną.</li>
</ol>
4. Optymalizacja parametrów procesu elektrochemicznego
UWAGA: Proces detekcji elektrochemicznej obejmuje kilka parametrów, takich jak wyznaczenie okna potencjału, określenie najlepszego potencjału detekcji chronoamperometrycznej, czas na określenie stężenia, stężenie obciążenia materiału itd. Chociaż nie istnieje stała kolejność metod ani przepływu pracy do optymalizacji tych parametrów, poniższe kroki mogą pomóc je najlepiej zoptymalizować.
<ol>
	<li>W typowym eksperymencie początkowym zaczyna się od niskiego stężenia nanomateriału obciążeniowego (~1 mg/mL). UWAGA: Aby zoptymalizować parametry procesu, należy pamiętać o dwóch ważnych cechach czujnika. Po pierwsze, wrażliwość lub reakcja na analit (w tym przypadku glukozę). Głównym celem jest maksymalizacja czułości lub responsywności (zmiana aktualnej odpowiedzi na jednostkę dodanej glukozy). Po drugie, ale równie ważne, jest liniowy zakres detekcji. Dynamicznie szeroki zakres zachowań liniowych jest niezbędny do wykrywania glukozy.</li>
	<li>Optymalizuj potencjalne okno, w którym zachodzi reakcja Faradai'a.</li>
	<li>Na początku wykonaj szerokie skanowanie od -1 V do +1 V za pomocą cyklicznej woltammetrii.</li>
	<li>Teraz zidentyfikuj niewielki zakres potencjałów, w którym zachodzi reakcja Faradai, wykorzystując piki redukcji i utlenienia procesu elektrochemicznego. Na przykład okno 0,1-0,8 V wystarcza dla elektrod opartych na NiO NF@GCE w napięciu 0,1 M NaOH.</li>
	<li>Zbierz cykliczne woltammogramy dla procesu elektrochemicznego w tym oknie potencjału.</li>
	<li>Do roztworu dodaj niewielką ilość glukozy (zazwyczaj 1 mM), aby uzyskać widoczność pików redoks na cyklicznym woltammogramie (CV) oraz rozwiązać wiele pików poprzez zwiększenie poziomu odpowiadającego utlenianiu glukozy.</li>
	<li>Zidentyfikowaj anodowy potencjał szczytowy, który zmienia się wraz ze stężeniem glukozy, jako potencjał elektrochemiczny, w którym glukoza jest utleniana. Mierz reakcje chronoamperometryczne nieco powyżej tego potencjału.</li>
	<li>Gdy okno potencjału i potencjał utleniania glukozy zostaną zidentyfikowane, ustalić optymalne stężenie obciążenia, zmieniając stężenie nanomateriału zawieszonego na elektrodzie. W obecnym przypadku optymalnym stężeniem obciążenia jest 4 mg/mL. UWAGA: Zazwyczaj dla większości elektrod opartych na NiO opisanych w literaturze czułość wzrasta wraz ze wzrostem stężenia zawieszenia obciążenia do 3 mg/mL i maleje po tym czasie. Zazwyczaj zawieszenie 3 mg/mL wykazuje najwyższą czułość i największy zakres liniowy. Dlatego ten, który konsekwentnie wykazuje większe zmiany prądu przy każdym przyrostzie glukozy, jest najlepszy.</li>
	<li>Dopracuj inne parametry, takie jak okno analizy i potencjał analityczny, maksymalizując czułość, zakres liniowy i spójność uzyskanych wyników.<ol>
		<li>Użyj okna analizy trwającego 30 sekund, aby uzyskać powtarzalne wyniki nawet bez dodawania glukozy.</li>
		<li>Obserwuj wizualne wskazówki w krzywej chronoamperometrycznej, aby upewnić się, że prąd ustabilizuje się po 30 sekundach. UWAGA: W przypadku parametrów strojenia kluczowe jest skupienie się na poprawie spójności pomiaru, ponieważ maksymalizacja została już osiągnięta. Szukaj wskazówek wizualnych w krzywej chronoamperometrycznej. Obecny skok wraca do niemal tej samej wartości, gdy glukoza nie zostanie dodana. Dodatkowo, zmiana prądu (ΔI) w przypadku jednoczesnego dodawania przy każdym przyrostku również pozostaje dość stała. Unikaj dłuższych okresów analizy i utrzymuj równowagę między spójnością a wrażliwością.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Po optymalizacji wszystkich parametrów scharakteryzuj co najmniej dziesięć elektrod w zoptymalizowanych warunkach eksperymentalnych, aby narysować krzywą kalibracyjną poprzez liniowe dopasowanie danych wyciągniętych w różnych stężeniach po 30 sekundach dla wszystkich dziesięciu elektrud. UWAGA: W tym badaniu wybrano mniejszy zestaw 5 elektrod.</li>
</ol>

<ol><li>Mansour, M., Saeed Darweesh, M., Soltan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wearable+devices+for+glucose+monitoring%3A+A+review+of+state-of-the-art+technologies+and+emerging+trends%5BTitle%5D)+AND+%22Alex+Eng+J%22%5BJournal%5D)">Wearable devices for glucose monitoring: A review of state-of-the-art technologies and emerging trends.</a> Alex Eng J. 89, 224-243 (2024).</li>
<li>Clark, L. C., Lyons, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrode+systems+for+continuous+monitoring+in+cardiovascular+surgery%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+N+Y+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">Electrode systems for continuous monitoring in cardiovascular surgery.</a> Ann N Y Acad Sci. 102 (1), 29-45 (1962).</li>
<li>Newman, J. D., Turner, A. P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Home+blood+glucose+biosensors%3A+a+commercial+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Home blood glucose biosensors: a commercial perspective.</a> Biosens Bioelectron. 20 (12), 2435-2453 (2005).</li>
<li>Mohamad Nor, N., Ridhuan, N. S., Abdul Razak, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progress+of+enzymatic+and+non-enzymatic+electrochemical+glucose+biosensor+based+on+nanomaterial-modified+electrode%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors%22%5BJournal%5D)">Progress of enzymatic and non-enzymatic electrochemical glucose biosensor based on nanomaterial-modified electrode.</a> Biosensors. 12 (12), 1136(2022).</li>
<li>Jing, Y., Chang, S. J., Chen, C. -J., Liu, J. -T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review-Glucose+monitoring+sensors%3A+history%2C+principle%2C+and+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22J+Electrochem+Soc%22%5BJournal%5D)">Review-Glucose monitoring sensors: history, principle, and challenges.</a> J Electrochem Soc. 169 (5), 57514(2022).</li>
<li>He, G., Tian, L., Cai, Y., Wu, S., Su, Y., Yan, H., Pu, W., Zhang, J., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensitive+non-enzymatic+electrochemical+glucose+detection+based+on+hollow+porous+NiO%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale+Res+Lett%22%5BJournal%5D)">Sensitive non-enzymatic electrochemical glucose detection based on hollow porous NiO.</a> Nanoscale Res Lett. 13 (1), 3(2018).</li>
<li>Xu, H., Xia, C., Wang, S., Han, F., Karbalaei Akbari, M., Hai, Z., Zhuiykov, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+non-enzymatic+glucose+sensor+based+on+hierarchical+3D+Co3O4%2FNi+heterostructure+electrode+for+pushing+sensitivity+boundary+to+a+new+limit%5BTitle%5D)+AND+%22Sens+Actuators+B+Chem%22%5BJournal%5D)">Electrochemical non-enzymatic glucose sensor based on hierarchical 3D Co3O4/Ni heterostructure electrode for pushing sensitivity boundary to a new limit.</a> Sens Actuators B Chem. 267, 93-103 (2018).</li>
<li>Zhang, M., Wang, Y., Qi, Z., You, B., Wang, B., Wu, Y., Wang, Y., Zhang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+salivary+glucose+sensing+technology+and+performance+study+based+on+NiO%2Fmulti-walled+carbon+nanotube+composite+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Microchem+J%22%5BJournal%5D)">Non-invasive salivary glucose sensing technology and performance study based on NiO/multi-walled carbon nanotube composite structures.</a> Microchem J. 215, 114491(2025).</li>
<li>Bonomo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+NiO+nanostructures%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22J+Nanopart+Res%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of NiO nanostructures: a review.</a> J Nanopart Res. 20 (8), 222(2018).</li>
<li>Loock, H. -P., Wentzell, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+limits+of+chemical+sensors%3A+applications+and+misapplications%5BTitle%5D)+AND+%22Sens+Actuators+B+Chem%22%5BJournal%5D)">Detection limits of chemical sensors: applications and misapplications.</a> Sens Actuators B Chem. 173, 157-163 (2012).</li>
<li>Lavín, Á, de Vicente, J., Holgado, M., Laguna, M. F., Casquel, R., Santamaría, B., Victoria Maigler, M., Hernández, A. L., Ramírez, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+determination+of+uncertainty+and+limit+of+detection+in+label-free+biosensors%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">On the determination of uncertainty and limit of detection in label-free biosensors.</a> Sensors. 18 (7), 2038(2018).</li>
<li>Xing, Y., Gao, G., Zhu, G., Gao, J., Ge, Z., Yang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+non-enzymatic+electrochemical+glucose+sensor+based+on+Ni%28OH%292-CNT-PVDF+composite+and+its+application+in+measuring+serum+glucose%5BTitle%5D)+AND+%22J+Electrochem+Soc%22%5BJournal%5D)">A non-enzymatic electrochemical glucose sensor based on Ni(OH)2-CNT-PVDF composite and its application in measuring serum glucose.</a> J Electrochem Soc. 161 (5), B106(2014).</li>
<li>Batool, R., Akhtar, M. A., Nawaz, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+nanocomposite+prepared+from+magnetite+nanoparticles%2C+polyaniline+and+carboxy-modified+graphene+oxide+for+non-enzymatic+sensing+of+glucose%5BTitle%5D)+AND+%22Mikrochim+Acta%22%5BJournal%5D)">A nanocomposite prepared from magnetite nanoparticles, polyaniline and carboxy-modified graphene oxide for non-enzymatic sensing of glucose.</a> Mikrochim Acta. 186 (5), 267(2019).</li>
<li>Sanaeifar, N., Rabiee, M., Abdolrahim, M., Tahriri, M., Vashaee, D., Tayebi, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+electrochemical+biosensor+based+on+Fe3O4+nanoparticles-polyvinyl+alcohol+composite+for+sensitive+detection+of+glucose%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Biochem%22%5BJournal%5D)">A novel electrochemical biosensor based on Fe3O4 nanoparticles-polyvinyl alcohol composite for sensitive detection of glucose.</a> Anal Biochem. 519, 19-26 (2017).</li>
<li>Abdul, A. M. A., Al-Mokaram, A., Yahya, R., Abdi, M. M., Nabi, H., Ekramul, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-step+electrochemical+deposition+of+polypyrrole-chitosan-iron+oxide+nanocomposite+films+for+non-enzymatic+glucose+biosensor%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Lett%22%5BJournal%5D)">One-step electrochemical deposition of polypyrrole-chitosan-iron oxide nanocomposite films for non-enzymatic glucose biosensor.</a> Mater Lett. 183, 90-93 (2016).</li>
<li>Suyanta,, Yazid, S. N. A. M., Isa, I. M., Hashim, N., Ahmad, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+one-pot+synthesis+of+alkaline-reduced+iron+oxide%2Fgraphene+nanocomposites+for+amperometric+non-enzymatic+glucose+sensor%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Electrochem+Sci%22%5BJournal%5D)">Novel one-pot synthesis of alkaline-reduced iron oxide/graphene nanocomposites for amperometric non-enzymatic glucose sensor.</a> Int J Electrochem Sci. 13 (9), 9200-9213 (2018).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic sprzecznego z dostępną literaturą do ujawnienia

Amperometryczne wykrywanie bioanalitów jest powszechnie stosowaną metodą do pomiaru glukozy. Proces ten może być dokładnie transponowany z innymi tlenkami metali, takimi jak ZnO, CuO, Fe,2, O, 3, CrO, MnO2 itd. Proces pozostaje taki sam nawet dla różnych analitów, takich jak kwas askorbinowy, kwas moczowy itd. Jednak parametry procesu i optymalizacja różnią się w zależności od systemu. Procedura ta jest silnie uzależniona od dwóch parametrów wymienionych poniżej.
<p class="...

Technologie medyczne szybko się rozwijały w ciągu ostatnich dwóch dekad. Urządzenia biosensoryczne umożliwiające monitorowanie chorób w czasie rzeczywistym stanowią znaczący postęp, zapoczątkowany przez rozwój czujników glukozy1. Od wynalezienia elektrod glukozowychClarka 2, czujniki glukozy znacznie się rozwinęły. Wciąż są najpowszechniejsze w biosensorach i zajmują imponujące 80% udziałuw całym rynku biosensorów. Jednak większość komercyjnych czujników glukozy wykorzystuje enzymatyczny sposób wykrywania. Czujniki enzymatyczne mają wysoką zależność od wydajności temperatury, pH roztworu analitycznego, czasu przechowywania oraz temperatury4. Z powodu tych wad nowo trendem w wykrywaniu glukozy są nieenzymatyczne czujniki glukozy.
Obecna generacja czujników glukozy5 wykorzystuje nanocząstki metalu i tlenku metalu do pomiaru glukozy. Te tlenki metali są bardzo stabilne w warunkach otoczenia, dlatego stanowią idealny wybór zamiast enzymów. Aby materiał mógł być używany jako przetwornik glukozy, musi posiadać cztery istotne cechy. Pierwszą cechą jest wysoka aktywność elektrokatalityczna6, co czyni TMO idealnym wyborem do tego celu. Dostępność wielu stabilnych stanów utleniania, które mogą być używane do utleniania glukozy podczas procesu przejścia elektrochemicznego, czyni je odpowiednimi kandydatami. Drugim jest duża powierzchnia, aby zapewnić maksymalne miejsca utleniania glukozy. Nanostrukturyzacja tych tlenków metali oraz manipulacja morfologią dają im przewagę nad własnymi odpowiednikami masowymi. Trzecim jest wysoka przewodność elektryczna, co umożliwia efektywne zmiany w transferze elektronów spowodowane utlenieniem glukozy. Czwartym jest dobra zdolność redoksowania dla skutecznej odwracalności i przeciwporostów elektrody. Trudno znaleźć całkowicie odwracalne przejście w przypadku tlenków metali. Jednak procesy quasi-odwracalne mogą być dobrą alternatywą. NiO NF to jedna z najlepszych opcji nieenzymatycznego wykrywania glukozy, ponieważ spełniają wszystkie cztery kryteria. NiO przewyższa inne TMO pod względem czułości, a tylko CuO wykazuje porównywalną wydajność. Inne TMO, mimo posiadania wielu stanów oksydacyjnych, nie wykazały takich osiągnięć. Najwyższa zgłoszona wrażliwość na glukozę w literaturze7 występuje na elektrodzie opartej na Ni, która ma Domieszkowany Ni-dopowanym Co3O4. Poza wszystkimi wymienionymi zaletami, nanocząstki NiO są łatwe do syntezy, opłacalne, skalowalne i oferują wysoką stabilność w medium alkalicznym8. Biorąc pod uwagę stabilność zasadową, NaOH jest elektrolitem wybieranym do eksperymentów z wykrywaniem glukozy na bazie NiO, nieenzymatycznych.
Artykuł ma zatem na celu wykorzystanie NiO NF jako materiału wykrywającego glukozę. Wybrana elektroda bazowa to elektroda szklista węglowa (GCE), która jest jedną z najbardziej standardowych elektrod. Jednak podobnie stosuje się do innych podłoży, takich jak elektrody z metalowej pianki (pianka Ni i Cu), szkło pokryte tlenkiem cyny indu (ITO), szkłem pokrytym tlenkiem cyny fluorem (FTO), elektrodami metalowymi (Au, Ag, Cu itp.) oraz elektrodami sitotiskowymi. GCE można zastąpić innymi wspomnianymi elektrodami, a procesy można na nie przełożyć równoważnie. Co ważniejsze, można to również przetłumaczyć na inne anality, takie jak kwas askorbinowy, kwas moczowy itp. Przewodnik krok po kroku jest dostępny dla eksperymentów związanych z chronoamperometrycznym wykrywaniem glukozy, ze szczególnym uwzględnieniem optymalizacji parametrów maksymalizujących metryki wydajności sensora.

<table><tbody><tr><td>Ag/AgCl (3M KCl) elektrody referencyjne i&nbsp;</td><td>Palmsens</td><td>PS111</td><td></td></tr><tr><td>Woda DI</td><td>Nie ma</td><td>Nie ma</td><td></td></tr><tr><td>Stacja robocza elektrochemiczna</td><td>Palmsens</td><td>&nbsp; Palmsens4</td><td></td></tr><tr><td>Etanol (99,9%)</td><td>Changshu Song Sheng Fine Chemicals</td><td>64-17-5</td><td></td></tr><tr><td>Szklane elektrody węglowe</td><td>Palmsens</td><td>PS103</td><td></td></tr><tr><td>Micropipeta 1 mL</td><td>Thermofischer</td><td>4642090</td><td></td></tr><tr><td>Micropippete 20 & micro; L</td><td>Thermofischer</td><td>4642060</td><td></td></tr><tr><td>Nafion&nbsp;</td><td>Kanopy Techno Pvt. Ltd</td><td>KA06</td><td></td></tr><tr><td>NaOH&nbsp;</td><td>Kwalifikacje</td><td>1310-73-2</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek niklu (NiCl2&middot; 2H2O)&nbsp; &nbsp;</td><td>Sigma Aldrich</td><td>69098-15-3</td><td></td></tr><tr><td>Poliwinyl pirolidinon (PVP)</td><td>Thermofischer</td><td>227470025</td><td></td></tr><tr><td>Elektroda licznika drutu pt</td><td>Palmsens</td><td>MW1032</td><td></td></tr><tr><td>Mocznik</td><td>Kwalifikacje</td><td>57-13-6</td><td></td></tr></tbody></table>

nanokwiaty nio do wykrywania glukozy nieenzymatycznymi amperometrycznie

NiO Nanoflowers for Non-Enzymatic Amperometric Detection of Glucose

Nieenzymatyczne czujniki glukozy wykorzystujące nanostrukturalne materiały metalowe są obecnie jednymi z najbardziej badanych tematów. Kilka tlenków metali przejściowych (TMO), takich jak tlenki żelaza (α-Fe2O3, γ-Fe 2O3, Fe3O4 itd.), tlenek niklu (NiO), tlenek miedzi (CuO), trójtlenek chromu (CrO 3) itd., zostało wykorzystanych jako katalizatory naśladujące enzymy do utleniania glukozy. Wraz z wykorzystaniem różnych materiałów TMO, włożono znaczne wysiłki w badanie wpływu różnych morfologii tych materiałów. Literatura pokazuje, że katalizatory w kształcie kwiatów i drutu radzą sobie lepiej dzięki dużej powierzchni.
Badanie to przedstawia nieenzymatyczne właściwości wykrywania glukozy przez elektrody szkliste węglowe z nanokwiatami NiO (NiO NF@GCE). Głównym celem tych badań jest rzucenie światła na procesy związane z wytwarzaniem i charakteryzacją nanokwiatów NiO wykrywających glukozę na GCE. Amperometryczne wykrywanie glukozy wykazuje liniowy wzrost prądu względem fizjologicznie istotnych stężeń glukozy w zakresie od 0 mM do 15 mM. Elektrody oferują doskonałą czułość 281,69 μA mM-1·cm-2 oraz granicę wykrywalności 10 μM. Wyniki pokazują, że liniowy zakres detekcji wzrasta, podczas gdy czułość maleje wraz ze wzrostem masy ładunku nanomateriału po określonym stężeniu obciążenia. Ponadto elektrody wykazywały wysoką selektywność wobec glukozy w obecności innych interferujących substancji, takich jak kwas askorbinowy, fruktoza, sacharoza i NaCl. Wpływ stężenia obciążenia na selektywność elektrod zmodyfikowanych NiO NF wykazuje spadek selektywności wraz ze wzrostem obciążenia nanomateriału po określonej optymalnej masie obciążeniowej.

Charakterystyka nanokwiatów NiO została przeprowadzona, aby potwierdzić ich właściwości strukturalne i morfologiczne. Właściwości strukturalne badane były metodami dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) oraz spektroskopią Ramana. Morfologia natomiast została potwierdzona za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej.
Wzór XRD nanokwiatów NiO przedstawiono na Rysunku 1A dla zakresu 20-80°. Wielkość kroku została ustawiona na 0,02626°/krok, a szybkość skanowania w eksperym...

Głównym celem tego artykułu jest pomoc naukowcom i naukowcom w zrozumieniu procesu wykrywania glukozy za pomocą elektrochemii oraz optymalizacja parametrów w celu maksymalizacji odpowiedzi wykrywania glukozy. Proces wytwarzania czujnika glukozy jest szczegółowo opisany wraz z wytycznymi dotyczącymi uzyskania jego najlepszej reakcji chronoamperometrycznej.

Nanokwiaty NiO do wykrywania glukozy nieenzymatycznymi amperometrycznie

Non-enzymatic glucose sensors employing nanostructured metal oxide materials are amongst the most extensively researched topics currently. Several ...

Celem tych badań jest wykazanie skutecznych procesów zaangażowanych w nieenzymatyczne elektrochemiczne wykrywanie glukozy. Nanocząstki tlenku metali przejściowych stały się trendem w nowoczesnych czujnikach glukozy, co doprowadziło do ery nieenzymatycznego wykrywania glukozy. Na początek przygotuj sześciomilimolowy roztwór dwuchlorku niklu w 10 mililitrach etanolu.W osobnej zlewce przygotuj 10 mililitrów 3% poliwinylpirrolidonu lub roztworu PVP w wodzie dejonizowanej. Ultrasonikatuj roztwór przez pięć minut przy 40 kilohercach i 50 watach. Następnie mechanicznie mieszaj przez dodatkowe pięć minut.Powtórz cykl ultradźwiękowy i mieszania dwa razy. Następnie mechanicznie mieszaj przez dodatkowe pięć minut. Po całkowitym rozpuszczeniu PVP użyj pipety, aby dodać 10 mililitrów roztworu PVP kroplami do 10 mililitrów roztworu niklu prekursorowego przy intensywnym mieszaniu.Kontynuuj mieszankę przez 30 minut po dodaniu PVP. Następnie dodaj 10 mililitrów roztworu mocznika o stężeniu 18 milimolowych przygotowanych w mieszance jeden do jednego z wody dejonizowanej i etanolu kroplami do mieszanki mieszanej. Upewnij się, że całkowita objętość powstałego roztworu wynosi 30 mililitrów.Mieszaj cały

nio-nanoflowers-for-non-enzymatic-amperometric-detection-of-glucose

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Fluorescencyjne nanocząsteczki wytwarzane w naszym laboratorium są wykorzystywane do obrazowania stężeń jonów i strumieni jonowych w systemach biologicznych, takich jak komórki podczas sygnalizacji oraz płyn śródmiąższowy podczas homeostazy fizjologicznej.

Nanocząstki fluorescencyjne do pomiaru stężenia jonów w systemach biologicznych

Niniejszy artykuł szczegółowo opisuje konstrukcję multipleksowego czujnika opartego na mikroiigłach. Urządzenie to jest opracowywane w celu prowadzenia pobierania próbek in situ oraz analizy elektrochemicznej wielu analitów w sposób szybki i selektywny. Przewidujemy zastosowanie tych czujników opartych na mikroigłach w medycynie klinicznej oraz badaniach biomedycznych.

Czujnik oparty na pustych mikroiğłach do multipleksowego transdermalanego detekcji elektrochemicznej

Opisujemy protokół produkcji i pomiaru urządzeń dla biosensorów wysokiej częstotliwości opartych na nanorurkach węglowych. Technika wykrywania wysokiej częstotliwości łagodzi podstawowy efekt ekranowania jonowego (Debye) i umożliwia pracę biosensora z nanorurkami w roztworach o wysokiej sile jonowej, w których zawodzą konwencjonalne bioczujniki elektroniczne. Nasza technologia stanowi unikalną platformę dla elektronicznych bioczujników przyłóżkowych (POC) działających w warunkach fizjologicznie...

Wytwarzanie nanoelektronicznego biosensora wysokiej częstotliwości z nanorurek węglowych do wykrywania w roztworach o wysokiej sile jonowej

Biokompatybilne nanoczujniki zol-żel reagujące na pH mogą być wbudowane w elektrowirowane rusztowania z poli(kwasu mlekowo-ko-glikolowego) (PLGA). Wyprodukowane rusztowania samoraportujące mogą być wykorzystywane do monitorowania warunków mikrośrodowiskowych in situ podczas hodowli komórek na rusztowaniu. Jest to korzystne, ponieważ konstrukt komórkowy 3D może być monitorowany w czasie rzeczywistym bez zakłócania eksperymentu.

Rusztowania samoraportujące do trójwymiarowej hodowli komórkowej

Przedstawiono opis kalibracji zintegrowanych czujników biologicznych (FIBS) Förster Resonance Energy Transfer do profilowania metabolicznego in situ. FIBS może być używany do pomiaru wewnątrzkomórkowych poziomów metabolitów w sposób nieinwazyjny, pomagając w rozwoju modeli metabolicznych i wysokoprzepustowych badaniach przesiewowych warunków bioprocesowych.

Nieinwazyjne profilowanie metaboliczne z wykorzystaniem FIBS

Opisujemy kluczowe etapy biodetekcji za pomocą tranzystorów polowych z polikrzemu nanoprzewodowego, w tym przygotowanie urządzenia oraz immobilizację i potwierdzenie sondy molekularnej DNA na powierzchni nanodrutu, a także warunki do wykrywania DNA.

Przygotowanie tranzystora polowego z nanodrutu krzemowego do zastosowań chemicznych i biosensorycznych

Ten protokół opisuje szybką i bardzo czułą kwantyfikację danych z sensora rezonansu rezonansu (FRET) za pomocą przenośnego analizatora FRET wykonanego na zamówienie. Urządzenie zostało wykorzystane do wykrywania maltozy w krytycznym zakresie temperatur, który maksymalizuje czułość wykrywania, umożliwiając praktyczną i efektywną ocenę zawartości cukru.

Bardzo czuła i szybka detekcja fluorescencji za pomocą przenośnego analizatora FRET

Platforma mikroprzepływowego biosensoru została zaprojektowana i wykonana przy użyciu taniej technologii fotorezystu z suchą folią do szybkiej i czułej kwantyfikacji różnych analitów. Ten jednorazowy system pozwala na elektrochemiczny odczyt testów enzymatycznych immobilizowanych na chipie za pomocą techniki stop-flow.

Elektrochemiczna platforma biosensorów mikroprzepływowych oparta na suchym filmie fotorezystu: produkcja urządzenia, przygotowanie testu na chipie i obsługa systemu

W tej pracy przedstawiono protokół wzmacniania sygnału biodetekcji opartej na nanosondach. Protokół opiera się na redukcji kwasu chloroaurowego na powierzchnię istniejących nanosond, które składają się z nanocząstek złota, srebra, krzemionki lub tlenku żelaza.

Szybkie wzmocnienie sygnału nanosondy poprzez syntezę nanocząstek złota in situ

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania bezprzewodowej elektrody nanoporowej typu zamkniętego i późniejszego elektrochemicznego pomiaru zderzeń pojedynczych nanocząstek.

Bezprzewodowa elektroda nanoporowa typu zamkniętego do analizy pojedynczych nanocząstek

W tym badaniu modyfikujemy mikroelektrody z włókna węglowego za pomocą nanocząsteczek złota, aby zwiększyć czułość wykrywania neuroprzekaźników.

Mikroelektrody z włókna węglowego modyfikowane nanocząstkami złota dla lepszej detekcji neurochemicznej

Poznaj syntezę nanokwiatów NiO metodą hydrotermiczną i ich zastosowanie w nieenzymatycznych czujnikach glukozy. Protokół obejmuje modyfikację elektrod węgla szklistego oraz optymalizację wykrywania elektrochemicznego.

Nanokwiaty NiO do wykrywania glukozy nieenzymatycznymi amperometrycznie

Przeglądaj więcej filmów