Рациональная конструкция связующего

Научные отчеты, том 5, Номер статьи: 10617 (2015) Цитировать эту статью

Ожидалось, что одномерные нанокомпозиты из оксида металла и благородного металла будут иметь превосходные характеристики для неферментативного обнаружения глюкозы благодаря своей хорошей проводимости и высокой каталитической активности, унаследованной от благородного металла и оксида металла соответственно. В качестве доказательства концепции мы синтезировали композит оксидов золота и меди (Au/CuO) с уникальной одномерной структурой наноцветной капусты. Из-за особенностей метода синтеза для удержания Au или CuO не требовалось никаких посторонних связующих. Насколько нам известно, это первая попытка объединить оксид металла и благородный металл без связующих веществ для изготовления неферментативного сенсора глюкозы. Наноцветная капуста Au/CuO с большой электрохимической активной поверхностью и высокой площадью контакта с электролитом обещает широкий линейный диапазон и высокую чувствительность обнаружения глюкозы с хорошей стабильностью и воспроизводимостью благодаря хорошей электропроводности Au и высокой электрокаталитической активности CuO.

Точное определение уровня глюкозы в крови имеет важное значение для клинической диагностики при борьбе с диабетом1,2,3,4. Традиционно концентрация глюкозы контролируется с помощью амперометрической системы, в которой глюкоза ферментативно окисляется высокоселективной глюкозооксидазой (GOx), иммобилизованной на поверхности электрода, и впоследствии измеряются генерируемые таким образом электроны или продукт реакции, перекись водорода (H2O2), чтобы определить концентрацию глюкозы5,6,7,8. По природе фермента сенсор глюкозы на основе GOx обладает селективностью, однако его применение пока ограничено из-за присущих ему недостатков, связанных с очисткой фермента, иммобилизацией и защитой его от денатурации. Более того, большое расстояние между глубоко внедренным окислительно-восстановительным центром флавиновой группы (FAD) GOx и поверхностью электрода усложняет систему и требует присутствия определенных электронных челноков в образцах, что, возможно, является самым большим барьером, ограничивающим чувствительность этого метода9. 10. В связи с этим неферментативное, прямое электрокаталитическое обнаружение глюкозы в последнее время вызвало значительный интерес, поскольку оно обещает создание сенсора без челночного переноса электронов и, следовательно, высокую чувствительность и повторяемость11,12.

Для успешного неферментативного электрокаталитического обнаружения глюкозы электрокатализатору необходимы высокая проводимость и каталитическая активность. Среди всех материалов-кандидатов в качестве электрокатализатора для обнаружения глюкозы, включая благородные металлы13,14,15, оксиды металлов16,17,18, углеродные материалы19,20,21, мезопористый сплав22 и полимеры23,24, выделяются материалы из благородных металлов и оксидов металлов. сами себя. В последнее время различные наноструктуры, такие как наностержни25, нанопроволоки26, нанотрубки27,28, дендритные29 и мезопористые материалы30,31, получили значительное внимание из-за их большой площади поверхности, эффективного разделения зарядов и т. д., что полезно для многих приложений. Среди методов синтеза одномерных наноструктур анодирование выделяется своей универсальностью, одноэтапностью, низкой стоимостью и, что более важно, бесшовным соединением между металлической подложкой и анодированными наноструктурами, что буквально делает полученные таким образом наноструктуры идеальным электродом с высокая проводимость32,33,34,35. Обычно в обычном процессе электрохимического неферментативного зондирования электрокатализаторы готовят в форме наночастиц, а затем иммобилизуют на проводящих подложках с помощью определенных полимерных связующих, которые обычно являются изолирующими и электрохимически неактивными. Присутствие полимерных связующих в традиционных системах неизбежно увеличивает последовательное сопротивление, блокирует в противном случае каталитически активные центры и затрудняет диффузию электролита, что в конечном итоге приводит к значительному снижению электрокаталитической активности и плохой работе датчиков. По вышеупомянутым причинам анодированные одномерные наноструктуры могут быть рациональным решением проблемы в традиционных системах.