P3.6 - Ultrasensitiver nicht-enzymatischer Glukosesensor auf der Basis eines nanostrukturierten 3D-Spongin-Atacamit-Komposits

Event
15. Dresdner Sensor-Symposium 2021
2021-12-06 - 2021-12-08
Online
Band
Poster
Chapter
P3. (Bio-)Medizinische Sensorik
Author(s)
P. Rahimi, S. Falahi, . Petrenko, H. Ehrlich, Y. Joseph - Technische Universität Bergakademie Freiberg, Freiberg/D
Pages
154 - 157
DOI
10.5162/15dss2021/P3.6
ISBN
ISBN 978-3-9819376-5-7
Price
free

Abstract

Diabetes mellitus ist ein chronisch fortschreitendes Stoffwechselsyndrom und verursacht viele weitere Gesundheitsprobleme. Auf der Grundlage der Daten der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und der International Diabetes Federation wird erwartet, dass sich die Zahl der Diabetiker bis zum Jahr 2045 verdoppeln wird. Daher kann eine sorgfältige Behandlung von Diabetes akute Probleme verhindern und das Fortschreiten verzögern. Unter den verschiedenen Verfahren zum Nachweis von Glukose haben elektrochemische (Bio-)Sensoren aufgrund ihrer Vorteile, wie z. B. geringe Kosten, einfache und leichte Bedienung, schnelles Ansprechen und Point-of-Care-Nachweisfähigkeit, große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. In den letzten Jahren besteht ein großes Interesse an der Entwicklung enzymfreier elektrochemischer Sensor-Assays, die auf verschiedenen biokompatiblen Metall-Nanostrukturen und deren Oxiden als Katalysatoren für die Elektrooxidation von Glukose basieren. Nicht-enzymatische Glukosesensoren überwinden die Nachteile enzymatischer Glukosesensoren wie schlechte Stabilität/Reproduzierbarkeit, Abbau der Enzymaktivität, komplizierter Immobilisierungsprozess und hohe Kosten. Es ist auffällig, dass das Sensormaterial als Elektrokatalysator eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung nicht-enzymatischer Glukosesensoren spielt. Daher ist die Entwicklung effizienter Elektrodenmaterialien mit hervorragender katalytischer Aktivität, großer Oberfläche, wünschenswerter Morphologie, Größe, Form und Komposition ein wichtiger Faktor für die Konstruktion nicht-enzymatischer Glukosesensoren. Nanomaterialien aus Kohlenstoff (wie Graphen, Kohlenstoff-Nanoröhren), Metallen (Au, Zn, Ni, Cu, Pd), Metalloxiden (ZnO, CuO), Legierungen (PtPb, AuNi) und Kompositen wurden ausgiebig als Elektrokatalysatoren für die nicht-enzymatische Glukosesensorik genutzt. Nanomaterialien/Kompositen auf Cu-Basis wurden als vielversprechende Kandidaten für die Entwicklung elektrochemischer, nicht-enzymatischer Glukosesensoren anerkannt, da sie kostengünstig sind, eine hervorragende katalytische Aktivität aufweisen, stabil, ungiftig und biokompatibel sind. Unerwünschte elektronische Strukturen von Nanomaterialien/Kompositen auf Cu-Basis mit begrenzter Oberfläche können jedoch zu einem Verlust aktiver Stellen für die Adsorption und Reaktion von Glukose führen, was die elektro-katalytische Kinetik verringert. Um diese Herausforderung zu überwinden und die effektive Oberfläche zu verbessern, können Cu-Nanostrukturen mit zweidimensionalen (2D) Materialien (z.B. Graphen) und der Herstellung von Nanokomplexen oder mit dreidimensionalen (3D) Materialien (z.B. Schäumen) und der Entwicklung von nanoporösen Kompositen integriert werden. Im Vergleich zu den verschiedenen regulierten Nanostrukturen sind nanoporöse 3D-Materialien aufgrund ihrer größeren Oberfläche und ihrer einzigartigen elektrochemischen Eigenschaften in letzter Zeit zu attraktiven Elektrokatalysatoren geworden. Die Herstellung solcher mikro- oder nanoporöser Materialien ist jedoch komplex und teuer, um eine kostengünstige Plattform für die Glukose-sensorik zu entwickeln...

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