안정적이고 재현 가능하며 바인더입니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 18945(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

코어-쉘 비효소 포도당 센서는 일반적으로 화학적 합성 접근법과 바인더 기반 고정화 공정을 통해 제작됩니다. 여기서는 비효소적 포도당 검출을 위해 FTO 전극에서 Au@Cu 및 Au@CuxO 산화물의 코어-쉘을 직접 합성하는 새로운 접근 방식을 도입했습니다. Au 박막의 물리적 기상 증착 후 열 어닐링을 사용하여 전극에 Au 나노코어를 제작했습니다. Cu 쉘은 전착 방법을 사용하여 Au 코어 위에 선택적으로 증착되었습니다. 또한 Au@Cu2O 및 Au@CuO는 Au@Cu 전극의 사후 열 어닐링을 통해 합성되었습니다. 이러한 무바인더 및 선택적 성장 접근법은 전자 전달 능력을 향상시키고 표면에 더 많은 활성 사이트를 제공함으로써 높은 전기산화 활성을 제공한다는 장점이 있습니다. 전기화학적 측정은 포도당 산화에 대한 Au@Cu2O 전극의 우수한 활성을 나타냅니다. 1601 μAcm-2 mM-1의 높은 감도와 0.6 μM의 낮은 검출 한계가 우수한 전극에 대해 달성되었습니다. 또한 이 센서는 뛰어난 재현성을 나타내며 인간 혈청의 포도당 검출에 대한 정확한 결과를 제공합니다. 더욱이, 이 합성 접근법은 전기화학적 증착 및 열 처리 매개변수를 조정함으로써 많은 코어-쉘 구조의 빠르고 고도로 제어 가능하며 정밀한 제조에 사용될 수 있습니다.

신뢰할 수 있고 신속하며 비용 효율적인 혈당 감지는 전 세계적으로 증가하는 당뇨병으로 인해 중요한 과제입니다1,2. 민감한 포도당 검출은 식품, 약물 및 환경 모니터링3,4,5에도 중요합니다. 높은 감도와 선택성을 갖춘 효소 포도당 센서를 개발하는 데 눈에 띄는 노력이 기울여졌습니다6,7,8,9. 그러나 높은 비용, 복잡한 효소 고정화 절차, 효소의 낮은 안정성 등 극복해야 할 몇 가지 한계가 있습니다.

현재 빠른 응답 시간, 저렴한 비용 및 높은 안정성을 갖춘 고감도 비효소 포도당 센서가 큰 주목을 받고 있습니다. 높은 표면적과 향상된 전기촉매 특성으로 인해 다양한 금속 및 금속 산화물 나노구조가 비효소 포도당 센서 제조에 상당히 사용되었습니다. 그러나 단일 재료로 구성된 전극의 일부 제한 사항은 포도당 센서에서의 실제 적용을 방해합니다. 예를 들어 Ag, Pt 및 Au와 같은 귀금속은 우수한 촉매 활성을 나타냈지만 높은 비용, 표면 중독 및 낮은 선택성을 포함한 몇 가지 단점을 겪었습니다. 반면, Cu2O, CuO, NiO 및 Co2O3와 같은 전이 금속 산화물은 저렴한 비용, 풍부함 및 높은 안정성으로 인해 더 많은 관심을 받고 있습니다22,23,24,25. 그러나 열악한 전기 전도성과 전하 이동 능력은 응용 분야에서 어려운 문제입니다. 따라서 금속 나노입자27,28,29,30 및 금속/금속 산화물 하이브리드 코어-쉘 구조18,31,32,33로 변형된 금속 산화물을 사용하면 포도당 감지 성능이 크게 향상되는 것으로 보입니다. 다양한 나노구조 중에서 Au@구리 산화물 코어-쉘은 Au의 우수한 전하 이동 능력과 구리 산화물의 우수한 전기촉매 활성이 새로운 시너지 특성과 통합되기 때문에 포도당 검출을 위한 유망한 후보입니다.

코어 쉘 구조의 합성은 일반적으로 용액상 방법에 이어 지지 전극에 고정화하여 수행됩니다. 여기에는 코어 시드 및 형상 제어 첨가제가 있는 상태에서 금속 이온을 줄이는 것이 포함됩니다. 이 접근법은 계면활성제와 결합 첨가제의 존재로 인해 전기촉매 활성을 방해하는 문제가 있습니다. 따라서 다른 제조 방법, 특히 전도성 기판에 코어-쉘 구조를 직접 증착하는 방법이 더 관심이 있습니다.