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Abbiamo studiato l'effetto della superficie specifica sulle proprietà elettrochimiche di NiCo2O4 (NCO) per il rilevamento del glucosio.Sono stati prodotti nanomateriali NCO con superficie specifica controllata mediante sintesi idrotermale con additivi e sono state prodotte anche nanostrutture autoassemblanti con morfologia a riccio, ago di pino, tremella e fiore.La novità di questo metodo risiede nel controllo sistematico del percorso della reazione chimica mediante l'aggiunta di vari additivi durante la sintesi, che porta alla formazione spontanea di varie morfologie senza alcuna differenza nella struttura cristallina e nello stato chimico degli elementi costitutivi.Questo controllo morfologico dei nanomateriali NCO porta a cambiamenti significativi nelle prestazioni elettrochimiche del rilevamento del glucosio.Insieme alla caratterizzazione del materiale, è stata discussa la relazione tra superficie specifica e prestazioni elettrochimiche per il rilevamento del glucosio.Questo lavoro può fornire informazioni scientifiche sulla messa a punto dell'area superficiale delle nanostrutture che determina la loro funzionalità per potenziali applicazioni nei biosensori del glucosio.
I livelli di glucosio nel sangue forniscono informazioni importanti sullo stato metabolico e fisiologico del corpo1,2.Ad esempio, livelli anormali di glucosio nel corpo possono essere un indicatore importante di gravi problemi di salute, tra cui diabete, malattie cardiovascolari e obesità3,4,5.Pertanto, il monitoraggio regolare dei livelli di zucchero nel sangue è molto importante per mantenere una buona salute.Sebbene siano stati segnalati vari tipi di sensori del glucosio che utilizzano il rilevamento fisico-chimico, la bassa sensibilità e i tempi di risposta lenti rimangono ostacoli ai sistemi di monitoraggio continuo del glucosio6,7,8.Inoltre, i sensori di glucosio elettrochimici attualmente popolari basati su reazioni enzimatiche presentano ancora alcune limitazioni nonostante i vantaggi della risposta rapida, dell'elevata sensibilità e delle procedure di fabbricazione relativamente semplici9,10.Pertanto, vari tipi di sensori elettrochimici non enzimatici sono stati ampiamente studiati per prevenire la denaturazione enzimatica pur mantenendo i vantaggi dei biosensori elettrochimici9,11,12,13.
I composti di metalli di transizione (TMC) hanno un'attività catalitica sufficientemente elevata rispetto al glucosio, che amplia l'ambito della loro applicazione nei sensori elettrochimici del glucosio13,14,15.Finora sono stati proposti vari progetti razionali e metodi semplici per la sintesi di TMS per migliorare ulteriormente la sensibilità, la selettività e la stabilità elettrochimica del rilevamento del glucosio16,17,18.Ad esempio, ossidi di metalli di transizione non ambigui come ossido di rame (CuO)11,19, ossido di zinco (ZnO)20, ossido di nichel (NiO)21,22, ossido di cobalto (Co3O4)23,24 e ossido di cerio (CeO2) 25 è elettrochimicamente attivo rispetto al glucosio.I recenti progressi negli ossidi metallici binari come il cobalto di nichel (NiCo2O4) per il rilevamento del glucosio hanno dimostrato ulteriori effetti sinergici in termini di aumento dell'attività elettrica26,27,28,29,30.In particolare, il controllo preciso della composizione e della morfologia per formare TMS con varie nanostrutture può aumentare efficacemente la sensibilità di rilevamento a causa della loro ampia area superficiale, quindi si consiglia vivamente di sviluppare TMS controllati dalla morfologia per una migliore rilevazione del glucosio20,25,30,31,32, 33.34, 35.
Qui riportiamo nanomateriali NiCo2O4 (NCO) con diverse morfologie per il rilevamento del glucosio.I nanomateriali NCO sono ottenuti con un semplice metodo idrotermale utilizzando vari additivi, gli additivi chimici sono uno dei fattori chiave nell'autoassemblaggio di nanostrutture di varie morfologie.Abbiamo studiato sistematicamente l'effetto di NCO con diverse morfologie sulle loro prestazioni elettrochimiche per il rilevamento del glucosio, tra cui sensibilità, selettività, limite di rilevamento basso e stabilità a lungo termine.
Abbiamo sintetizzato nanomateriali NCO (abbreviati rispettivamente UNCO, PNCO, TNCO e FNCO) con microstrutture simili a ricci di mare, aghi di pino, tremelle e fiori.La Figura 1 mostra le diverse morfologie di UNCO, PNCO, TNCO e FNCO.Le immagini SEM e le immagini EDS hanno mostrato che Ni, Co e O erano distribuiti uniformemente nei nanomateriali NCO, come mostrato nelle Figure 1 e 2. S1 e S2, rispettivamente.Sulla fig.2a, b mostrano immagini TEM rappresentative di nanomateriali NCO con morfologia distinta.UNCO è una microsfera autoassemblante (diametro: ~5 µm) composta da nanofili con nanoparticelle NCO (dimensione media delle particelle: 20 nm).Si prevede che questa microstruttura unica fornisca un'ampia superficie per facilitare la diffusione dell'elettrolita e il trasporto di elettroni.L'aggiunta di NH4F e urea durante la sintesi ha prodotto una microstruttura aciculare più spessa (PNCO) lunga 3 µm e larga 60 nm, composta da nanoparticelle più grandi.L'aggiunta di HMT invece di NH4F si traduce in una morfologia simile al tremello (TNCO) con nanofogli rugosi.L'introduzione di NH4F e HMT durante la sintesi porta all'aggregazione di nanofogli rugosi adiacenti, risultando in una morfologia simile a un fiore (FNCO).L'immagine HREM (Fig. 2c) mostra bande di reticolo distinte con spaziature interplanari di 0,473, 0,278, 0,50 e 0,237 nm, corrispondenti ai piani NiCo2O4 (111), (220), (311) e (222), s 27 .Anche il modello di diffrazione elettronica dell'area selezionata (SAED) dei nanomateriali NCO (riquadro in Fig. 2b) ha confermato la natura policristallina di NiCo2O4.I risultati dell'imaging scuro anulare ad alto angolo (HAADF) e della mappatura EDS mostrano che tutti gli elementi sono distribuiti uniformemente nel nanomateriale NCO, come mostrato in Fig. 2d.
Illustrazione schematica del processo di formazione di nanostrutture NiCo2O4 a morfologia controllata.Vengono inoltre mostrati schemi e immagini SEM di varie nanostrutture.
Caratterizzazione morfologica e strutturale dei nanomateriali NCO: (a) immagine TEM, (b) immagine TEM insieme al modello SAED, (c) immagine HRTEM risolta con reticolo e corrispondenti immagini HADDF di Ni, Co e O in (d) nanomateriali NCO..
I modelli di diffrazione dei raggi X di nanomateriali NCO di varie morfologie sono mostrati nelle Figg.3a.I picchi di diffrazione a 18.9, 31.1, 36.6, 44.6, 59.1 e 64.9° indicano rispettivamente i piani (111), (220), (311), (400), (511) e (440) NiCo2O4, che hanno un cubo struttura dello spinello (JCPDS n. 20-0781) 36. Gli spettri FT-IR dei nanomateriali NCO sono mostrati nelle Figg.3b.Due forti bande vibrazionali nella regione tra 555 e 669 cm-1 corrispondono all'ossigeno metallico (Ni e Co) prelevato rispettivamente dalle posizioni tetraedrica e ottaedrica dello spinello NiCo2O437.Per comprendere meglio le proprietà strutturali dei nanomateriali NCO, gli spettri Raman sono stati ottenuti come mostrato in Fig. 3c.I quattro picchi osservati a 180, 459, 503 e 642 cm-1 corrispondono rispettivamente alle modalità Raman F2g, E2g, F2g e A1g dello spinello NiCo2O4.Sono state eseguite misurazioni XPS per determinare lo stato chimico superficiale degli elementi nei nanomateriali NCO.Sulla fig.3d mostra lo spettro XPS di UNCO.Lo spettro di Ni 2p ha due picchi principali situati a energie di legame di 854,8 e 872,3 eV, corrispondenti a Ni 2p3/2 e Ni 2p1/2, e due satelliti vibrazionali rispettivamente a 860,6 e 879,1 eV.Ciò indica l'esistenza di stati di ossidazione Ni2+ e Ni3+ in NCO.Picchi intorno a 855,9 e 873,4 eV sono per Ni3+, e picchi intorno a 854,2 e 871,6 eV sono per Ni2+.Allo stesso modo, lo spettro Co2p di due doppietti spin-orbita rivela picchi caratteristici per Co2+ e Co3+ a 780,4 (Co 2p3/2) e 795,7 eV (Co 2p1/2).I picchi a 796,0 e 780,3 eV corrispondono a Co2+, mentre i picchi a 794,4 e 779,3 eV corrispondono a Co3+.Va notato che lo stato polivalente degli ioni metallici (Ni2+/Ni3+ e Co2+/Co3+) in NiCo2O4 favorisce un aumento dell'attività elettrochimica37,38.Gli spettri Ni2p e Co2p per UNCO, PNCO, TNCO e FNCO hanno mostrato risultati simili, come mostrato in fig.S3.Inoltre, gli spettri O1s di tutti i nanomateriali NCO (Fig. S4) hanno mostrato due picchi a 592,4 e 531,2 eV, che erano associati rispettivamente ai tipici legami metallo-ossigeno e ossigeno nei gruppi idrossilici della superficie NCO39.Sebbene le strutture dei nanomateriali NCO siano simili, le differenze morfologiche negli additivi suggeriscono che ogni additivo può partecipare in modo diverso alle reazioni chimiche per formare NCO.Questo controlla la nucleazione energeticamente favorevole e le fasi di crescita del grano, controllando così la dimensione delle particelle e il grado di agglomerazione.Pertanto, il controllo di vari parametri di processo, inclusi additivi, tempo di reazione e temperatura durante la sintesi, può essere utilizzato per progettare la microstruttura e migliorare le prestazioni elettrochimiche dei nanomateriali NCO per il rilevamento del glucosio.
(a) modelli di diffrazione dei raggi X, (b) FTIR e (c) spettri Raman di nanomateriali NCO, (d) spettri XPS di Ni 2p e Co 2p da UNCO.
La morfologia dei nanomateriali NCO adattati è strettamente correlata alla formazione delle fasi iniziali ottenute da vari additivi rappresentati nella Figura S5.Inoltre, gli spettri a raggi X e Raman di campioni appena preparati (Figure S6 e S7a) hanno mostrato che il coinvolgimento di diversi additivi chimici ha portato a differenze cristallografiche: gli idrossidi di carbonato di Ni e Co sono stati osservati principalmente nei ricci di mare e nella struttura degli aghi di pino, mentre come strutture a forma di tremella e fiore indicano la presenza di idrossidi di nichel e cobalto.Gli spettri FT-IR e XPS dei campioni preparati sono mostrati nelle figure 1 e 2. S7b-S9 forniscono anche una chiara evidenza delle suddette differenze cristallografiche.Dalle proprietà del materiale dei campioni preparati, diventa chiaro che gli additivi sono coinvolti nelle reazioni idrotermali e forniscono diversi percorsi di reazione per ottenere fasi iniziali con diverse morfologie40,41,42.L'autoassemblaggio di diverse morfologie, costituite da nanofili unidimensionali (1D) e nanofogli bidimensionali (2D), è spiegato dal diverso stato chimico delle fasi iniziali (ioni Ni e Co, nonché gruppi funzionali), seguito dalla crescita dei cristalli42, 43, 44, 45, 46, 47. Durante la lavorazione post-termica, le varie fasi iniziali vengono convertite in spinello NCO mantenendo la loro morfologia unica, come mostrato nelle Figure 1 e 2. 2 e 3a.
Le differenze morfologiche nei nanomateriali NCO possono influenzare la superficie elettrochimicamente attiva per il rilevamento del glucosio, determinando così le caratteristiche elettrochimiche complessive del sensore del glucosio.L'isoterma di adsorbimento-desorbimento N2 BET è stata utilizzata per stimare la dimensione dei pori e la superficie specifica dei nanomateriali NCO.Sulla fig.4 mostra le isoterme BET di vari nanomateriali NCO.La superficie specifica BET per UNCO, PNCO, TNCO e FNCO è stata stimata rispettivamente a 45.303, 43.304, 38.861 e 27.260 m2/g.UNCO ha la superficie BET più alta (45,303 m2 g-1) e il volume dei pori più grande (0,2849 cm3 g-1) e la distribuzione delle dimensioni dei pori è stretta.I risultati BET per i nanomateriali NCO sono mostrati nella Tabella 1. Le curve di adsorbimento-desorbimento di N2 erano molto simili ai circuiti di isteresi isotermica di tipo IV, indicando che tutti i campioni avevano una struttura mesoporosa48.Si prevede che gli UNCO mesoporosi con la superficie più ampia e il volume dei pori più elevato forniscano numerosi siti attivi per le reazioni redox, portando a prestazioni elettrochimiche migliorate.
Risultati BET per (a) UNCO, (b) PNCO, (c) TNCO e (d) FNCO.L'inserto mostra la corrispondente distribuzione delle dimensioni dei pori.
Le reazioni redox elettrochimiche dei nanomateriali NCO con varie morfologie per il rilevamento del glucosio sono state valutate utilizzando misurazioni CV.Sulla fig.5 mostra le curve CV di nanomateriali NCO in elettrolita alcalino NaOH 0,1 M con e senza glucosio 5 mM a una velocità di scansione di 50 mVs-1.In assenza di glucosio, sono stati osservati picchi redox a 0,50 e 0,35 V, corrispondenti all'ossidazione associata a M–O (M: Ni2+, Co2+) e M*-O-OH (M*: Ni3+, Co3+).utilizzando l'anione OH.Dopo l'aggiunta di glucosio 5 mM, la reazione redox sulla superficie dei nanomateriali NCO è aumentata in modo significativo, il che potrebbe essere dovuto all'ossidazione del glucosio in gluconolattone.La figura S10 mostra le correnti redox di picco a velocità di scansione di 5–100 mV s-1 in una soluzione di NaOH 0,1 M.È chiaro che la corrente redox di picco aumenta con l'aumentare della velocità di scansione, indicando che i nanomateriali NCO hanno un comportamento elettrochimico controllato dalla diffusione simile50,51.Come mostrato nella Figura S11, la superficie elettrochimica (ECSA) di UNCO, PNCO, TNCO e FNCO è stimata rispettivamente a 2,15, 1,47, 1,2 e 1,03 cm2.Ciò suggerisce che UNCO è utile per il processo elettrocatalitico, facilitando la rilevazione del glucosio.
Curve CV di (a) UNCO, (b) PNCO, (c) TNCO e (d) elettrodi FNCO senza glucosio e integrati con 5 mM di glucosio a una velocità di scansione di 50 mVs-1.
Sono state studiate le prestazioni elettrochimiche dei nanomateriali NCO per il rilevamento del glucosio e i risultati sono mostrati in Fig. 6. La sensibilità al glucosio è stata determinata con il metodo CA mediante l'aggiunta graduale di varie concentrazioni di glucosio (0,01-6 mM) in una soluzione di NaOH 0,1 M a 0,5 V con un intervallo di 60 s.Come mostrato in fig.6a-d, i nanomateriali NCO mostrano sensibilità diverse che vanno da 84,72 a 116,33 µA mM-1 cm-2 con coefficienti di correlazione elevati (R2) da 0,99 a 0,993.La curva di calibrazione tra la concentrazione di glucosio e la reazione attuale dei nanomateriali NCO è mostrata in fig.S12.I limiti calcolati di rilevamento (LOD) dei nanomateriali NCO erano compresi tra 0,0623 e 0,0783 µM.Secondo i risultati del test CA, UNCO ha mostrato la massima sensibilità (116,33 μA mM-1 cm-2) in un ampio intervallo di rilevamento.Ciò può essere spiegato dalla sua morfologia unica simile a un riccio di mare, costituita da una struttura mesoporosa con un'ampia superficie specifica che fornisce più numerosi siti attivi per le specie di glucosio.Le prestazioni elettrochimiche dei nanomateriali NCO presentati nella Tabella S1 confermano le eccellenti prestazioni di rilevamento del glucosio elettrochimico dei nanomateriali NCO preparati in questo studio.
Risposte CA degli elettrodi UNCO (a), PNCO (b), TNCO (c) e FNCO (d) con glucosio aggiunto a 0,1 M di soluzione NaOH a 0,50 V. Gli inserti mostrano le curve di calibrazione delle risposte attuali dei nanomateriali NCO: (e ) Risposte KA di UNCO, (f) PNCO, (g) TNCO e (h) FNCO con aggiunta graduale di 1 mM di glucosio e 0,1 mM di sostanze interferenti (LA, DA, AA e UA).
La capacità anti-interferenza del rilevamento del glucosio è un altro fattore importante nel rilevamento selettivo e sensibile del glucosio da parte di composti interferenti.Sulla fig.6e-h mostrano la capacità anti-interferenza dei nanomateriali NCO in una soluzione di NaOH 0,1 M.Molecole interferenti comuni come LA, DA, AA e UA vengono selezionate e aggiunte all'elettrolita.L'attuale risposta dei nanomateriali NCO al glucosio è evidente.Tuttavia, l'attuale risposta a UA, DA, AA e LA non è cambiata, il che significa che i nanomateriali NCO hanno mostrato un'eccellente selettività per il rilevamento del glucosio indipendentemente dalle loro differenze morfologiche.La figura S13 mostra la stabilità dei nanomateriali NCO esaminati dalla risposta CA in 0,1 M NaOH, dove 1 mM di glucosio è stato aggiunto all'elettrolita per lungo tempo (80.000 s).Le risposte correnti di UNCO, PNCO, TNCO e FNCO erano rispettivamente del 98,6%, 97,5%, 98,4% e 96,8% della corrente iniziale con l'aggiunta di un ulteriore glucosio 1 mM dopo 80.000 s.Tutti i nanomateriali NCO mostrano reazioni redox stabili con specie di glucosio per un lungo periodo di tempo.In particolare, il segnale di corrente UNCO non solo ha mantenuto il 97,1% della sua corrente iniziale, ma ha anche mantenuto la sua morfologia e le proprietà del legame chimico dopo un test di stabilità ambientale a lungo termine di 7 giorni (Figure S14 e S15a).Inoltre, la riproducibilità e la riproducibilità di UNCO sono state testate come mostrato in Fig. S15b, c.La deviazione standard relativa calcolata (RSD) di riproducibilità e ripetibilità è stata rispettivamente del 2,42% e del 2,14%, indicando potenziali applicazioni come sensore di glucosio di livello industriale.Ciò indica l'eccellente stabilità strutturale e chimica di UNCO in condizioni ossidanti per il rilevamento del glucosio.
È chiaro che le prestazioni elettrochimiche dei nanomateriali NCO per il rilevamento del glucosio sono principalmente correlate ai vantaggi strutturali della fase iniziale preparata con il metodo idrotermico con additivi (Fig. S16).L'UNCO ad alta superficie ha più siti elettroattivi rispetto ad altre nanostrutture, il che aiuta a migliorare la reazione redox tra i materiali attivi e le particelle di glucosio.La struttura mesoporosa di UNCO può facilmente esporre più siti Ni e Co all'elettrolita per rilevare il glucosio, determinando una rapida risposta elettrochimica.I nanofili unidimensionali in UNCO possono aumentare ulteriormente la velocità di diffusione fornendo percorsi di trasporto più brevi per ioni ed elettroni.A causa delle caratteristiche strutturali uniche sopra menzionate, le prestazioni elettrochimiche di UNCO per il rilevamento del glucosio sono superiori a quelle di PNCO, TNCO e FNCO.Ciò indica che l'esclusiva morfologia UNCO con la superficie e la dimensione dei pori più elevate può fornire eccellenti prestazioni elettrochimiche per il rilevamento del glucosio.
È stato studiato l'effetto dell'area superficiale specifica sulle caratteristiche elettrochimiche dei nanomateriali NCO.I nanomateriali NCO con diversa area superficiale specifica sono stati ottenuti con un semplice metodo idrotermale e vari additivi.Diversi additivi durante la sintesi entrano in diverse reazioni chimiche e formano diverse fasi iniziali.Ciò ha portato all'autoassemblaggio di varie nanostrutture con morfologie simili al riccio, all'ago di pino, alla tremella e al fiore.Il successivo post-riscaldamento porta a uno stato chimico simile dei nanomateriali NCO cristallini con una struttura a spinello pur mantenendo la loro morfologia unica.A seconda della superficie della diversa morfologia, le prestazioni elettrochimiche dei nanomateriali NCO per il rilevamento del glucosio sono state notevolmente migliorate.In particolare, la sensibilità al glucosio dei nanomateriali NCO con morfologia di riccio di mare è aumentata a 116,33 µA mM-1 cm-2 con un elevato coefficiente di correlazione (R2) di 0,99 nell'intervallo lineare di 0,01-6 mM.Questo lavoro può fornire una base scientifica per l'ingegneria morfologica per regolare l'area superficiale specifica e migliorare ulteriormente le prestazioni elettrochimiche delle applicazioni di biosensori non enzimatici.
Ni(NO3)2·6H2O, Co(NO3)2·6H2O, urea, esametilentetrammina (HMT), fluoruro di ammonio (NH4F), idrossido di sodio (NaOH), d-(+)-glucosio, acido lattico (LA), dopamina cloridrato ( DA), l'acido L-ascorbico (AA) e l'acido urico (UA) sono stati acquistati da Sigma-Aldrich.Tutti i reagenti utilizzati erano di grado analitico e sono stati utilizzati senza ulteriore purificazione.
NiCo2O4 è stato sintetizzato con un semplice metodo idrotermale seguito da trattamento termico.In breve: 1 mmol di nitrato di nichel (Ni(NO3)2∙6H2O) e 2 mmol di nitrato di cobalto (Co(NO3)2∙6H2O) sono stati sciolti in 30 ml di acqua distillata.Per controllare la morfologia di NiCo2O4, alla suddetta soluzione sono stati selettivamente aggiunti additivi quali urea, fluoruro di ammonio ed esametilentetrammina (HMT).L'intera miscela è stata quindi trasferita in un'autoclave rivestita di teflon da 50 ml e sottoposta a reazione idrotermica in stufa a convezione a 120°C per 6 ore.Dopo raffreddamento naturale a temperatura ambiente, il precipitato risultante è stato centrifugato e lavato più volte con acqua distillata ed etanolo, quindi essiccato per una notte a 60°C.Successivamente, i campioni appena preparati sono stati calcinati a 400°C per 4 ore in atmosfera ambiente.I dettagli degli esperimenti sono elencati nella Tabella delle informazioni supplementari S2.
L'analisi di diffrazione dei raggi X (XRD, X'Pert-Pro MPD; PANalytical) è stata eseguita utilizzando la radiazione Cu-Kα (λ = 0,15418 nm) a 40 kV e 30 mA per studiare le proprietà strutturali di tutti i nanomateriali NCO.I modelli di diffrazione sono stati registrati nell'intervallo di angoli 2θ 10–80° con un passo di 0,05°.La morfologia e la microstruttura della superficie sono state esaminate utilizzando la microscopia elettronica a scansione di emissione di campo (FESEM; Nova SEM 200, FEI) e la microscopia elettronica a scansione di trasmissione (STEM; TALOS F200X, FEI) con spettroscopia di raggi X a dispersione di energia (EDS).Gli stati di valenza della superficie sono stati analizzati mediante spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS; PHI 5000 Versa Probe II, ULVAC PHI) utilizzando la radiazione Al Kα (hν = 1486,6 eV).Le energie di legame sono state calibrate usando come riferimento il picco C 1 s a 284,6 eV.Dopo aver preparato i campioni sulle particelle KBr, gli spettri infrarossi in trasformata di Fourier (FT-IR) sono stati registrati nell'intervallo di numeri d'onda 1500–400 cm–1 su uno spettrometro Jasco-FTIR-6300.Gli spettri Raman sono stati ottenuti anche utilizzando uno spettrometro Raman (Horiba Co., Giappone) con un laser He-Ne (632,8 nm) come sorgente di eccitazione.Brunauer-Emmett-Teller (BET; BELSORP mini II, MicrotracBEL, Corp.) ha utilizzato l'analizzatore BELSORP mini II (MicrotracBEL Corp.) per misurare le isoterme di adsorbimento-desorbimento di N2 a bassa temperatura per stimare l'area superficiale specifica e la distribuzione delle dimensioni dei pori.
Tutte le misurazioni elettrochimiche, come la voltammetria ciclica (CV) e la cronoamperometria (CA), sono state eseguite su un potenziostato PGSTAT302N (Metrohm-Autolab) a temperatura ambiente utilizzando un sistema a tre elettrodi in una soluzione acquosa di NaOH 0,1 M.Un elettrodo di lavoro basato su un elettrodo di carbonio vetroso (GC), un elettrodo Ag/AgCl e una piastra di platino sono stati utilizzati rispettivamente come elettrodo di lavoro, elettrodo di riferimento e controelettrodo.I CV sono stati registrati tra 0 e 0,6 V a varie velocità di scansione di 5-100 mV s-1.Per misurare l'ECSA, la CV è stata eseguita nell'intervallo 0,1-0,2 V a varie velocità di scansione (5-100 mV s-1).Acquisire la reazione CA del campione per il glucosio a 0,5 V con agitazione.Per misurare la sensibilità e la selettività, utilizzare 0,01-6 mM di glucosio, 0,1 mM LA, DA, AA e UA in 0,1 M NaOH.La riproducibilità di UNCO è stata testata utilizzando tre diversi elettrodi integrati con glucosio 5 mM in condizioni ottimali.La ripetibilità è stata verificata anche effettuando tre misurazioni con un elettrodo UNCO entro 6 ore.
Tutti i dati generati o analizzati in questo studio sono inclusi in questo articolo pubblicato (e nel suo file di informazioni supplementari).
Mergenthaler, P., Lindauer, U., Dienel, GA & Meisel, A. Zucchero per il cervello: il ruolo del glucosio nella funzione cerebrale fisiologica e patologica. Mergenthaler, P., Lindauer, U., Dienel, GA & Meisel, A. Zucchero per il cervello: il ruolo del glucosio nella funzione cerebrale fisiologica e patologica.Mergenthaler, P., Lindauer, W., Dinel, GA e Meisel, A. Zucchero per il cervello: il ruolo del glucosio nella funzione cerebrale fisiologica e patologica.Mergenthaler P., Lindauer W., Dinel GA e Meisel A. Glucosio nel cervello: il ruolo del glucosio nelle funzioni cerebrali fisiologiche e patologiche.Tendenze in neurologia.36, 587–597 (2013).
Gerich, JE, Meyer, C., Woerle, HJ & Stumvoll, M. Gluconeogenesi renale: la sua importanza nell'omeostasi del glucosio umano. Gerich, JE, Meyer, C., Woerle, HJ & Stumvoll, M. Gluconeogenesi renale: la sua importanza nell'omeostasi del glucosio umano.Gerich, JE, Meyer, K., Wörle, HJ e Stamwall, M. Gluconeogenesi renale: la sua importanza nell'omeostasi del glucosio nell'uomo. Gerich, JE, Meyer, C., Woerle, HJ & Stumvoll, M. Gerich, JE, Meyer, C., Woerle, HJ & Stumvoll, M. 鈥糖异生: La sua importanza nel corpo umano.Gerich, JE, Meyer, K., Wörle, HJ e Stamwall, M. Gluconeogenesi renale: la sua importanza nell'omeostasi del glucosio nell'uomo.Cura del diabete 24, 382–391 (2001).
Kharroubi, AT & Darwish, HM Diabete mellito: L'epidemia del secolo. Kharroubi, AT & Darwish, HM Diabete mellito: L'epidemia del secolo.Harroubi, AT e Darvish, HM Diabete mellito: l'epidemia del secolo.Harrubi AT e Darvish HM Diabete: l'epidemia di questo secolo.Mondo J. Diabete.6.850 (2015).
Brad, KM et al.Prevalenza del diabete mellito negli adulti per tipo di diabete – USA.bandito.Settimanale mortale 67, 359 (2018).
Jensen, MH et al.Monitoraggio continuo professionale del glucosio nel diabete di tipo 1: rilevamento retrospettivo dell'ipoglicemia.J. La scienza del diabete.tecnologia.7, 135–143 (2013).
Witkowska Nery, E., Kundys, M., Jeleń, PS & Jönsson-Niedziółka, M. Rilevamento elettrochimico del glucosio: c'è ancora spazio per miglioramenti? Witkowska Nery, E., Kundys, M., Jeleń, PS & Jönsson-Niedziółka, M. Rilevamento elettrochimico del glucosio: c'è ancora spazio per miglioramenti?Witkowska Neri, E., Kundis, M., Eleni, PS e Jonsson-Nedzulka, M. Determinazione elettrochimica dei livelli di glucosio: ci sono ancora opportunità di miglioramento? Witkowska Nery, E., Kundys, M., Jeleń, PS & Jönsson-Niedziółka, M. Witkowska Nery, E., Kundys, M., Jeleń, PS & Jönsson-Niedziółka, M.Witkowska Neri, E., Kundis, M., Eleni, PS e Jonsson-Nedzulka, M. Determinazione elettrochimica dei livelli di glucosio: ci sono opportunità di miglioramento?ano Chimica.11271–11282 (2016).
Jernelv, IL et al.Revisione dei metodi ottici per il monitoraggio continuo del glucosio.Applica lo spettro.54, 543–572 (2019).
Park, S., Boo, H. & Chung, TD Sensori di glucosio non enzimatici elettrochimici. Park, S., Boo, H. & Chung, TD Sensori di glucosio non enzimatici elettrochimici.Park S., Bu H. e Chang TD Sensori di glucosio non enzimatici elettrochimici.Park S., Bu H. e Chang TD Sensori di glucosio non enzimatici elettrochimici.ano.Chim.rivista.556, 46–57 (2006).
Harris, JM, Reyes, C. & Lopez, GP Cause comuni di instabilità della glucosio ossidasi nel biosensing in vivo: una breve rassegna. Harris, JM, Reyes, C. & Lopez, GP Cause comuni di instabilità della glucosio ossidasi nel biosensing in vivo: una breve rassegna.Harris JM, Reyes S. e Lopez GP Cause comuni di instabilità della glucosio ossidasi nel test del biosensore in vivo: una breve rassegna. Harris, JM, Reyes, C. & Lopez, GP. Harris, JM, Reyes, C. & Lopez, GPHarris JM, Reyes S. e Lopez GP Cause comuni di instabilità della glucosio ossidasi nel test del biosensore in vivo: una breve rassegna.J. La scienza del diabete.tecnologia.7, 1030–1038 (2013).
Diouf, A., Bouchikhi, B. & El Bari, N. Un sensore di glucosio elettrochimico non enzimatico basato su polimero a impronta molecolare e sua applicazione nella misurazione del glucosio nella saliva. Diouf, A., Bouchikhi, B. & El Bari, N. Un sensore di glucosio elettrochimico non enzimatico basato su polimero a impronta molecolare e sua applicazione nella misurazione del glucosio nella saliva.Diouf A., Bouchihi B. e El Bari N. Sensore di glucosio elettrochimico non enzimatico basato su un polimero a impronta molecolare e sua applicazione per la misurazione del livello di glucosio nella saliva. Diouf, A., Bouchikhi, B. & El Bari, N. Diouf, A., Bouchikhi, B. & El Bari, N. Sensore di glucosio elettrochimico non enzimatico basato su polimero di imprinting molecolare e sua applicazione nella misurazione del glucosio salivare.Diouf A., Bouchihi B. e El Bari N. Sensori di glucosio elettrochimici non enzimatici basati su polimeri a impronta molecolare e loro applicazione per la misurazione del livello di glucosio nella saliva.progetto scientifico alma mater S. 98, 1196–1209 (2019).
Zhang, Yu et al.Rilevamento sensibile e selettivo del glucosio non enzimatico basato su nanofili di CuO.Sens. Attuatori B Chem., 191, 86–93 (2014).
Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Sensori di glucosio non enzimatico modificati con ossido di nichel nano con sensibilità migliorata attraverso una strategia di processo elettrochimico ad alto potenziale. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Sensori di glucosio non enzimatico modificati con ossido di nichel nano con sensibilità migliorata attraverso una strategia di processo elettrochimico ad alto potenziale. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Неферментативные датчики глюкозы, модифицированные нанооксидом никеля, с повышенной чувствительностью благодаря стратегии электрохимического процесса при высоком потенциале. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Sensori di glucosio non enzimatico modificati con nanoossido di nichel con sensibilità migliorata attraverso una strategia di processo elettrochimico ad alto potenziale. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Modificazione del nano-ossido di nichel 非酶节能糖节糖合物，可以高电位 Strategia della tecnologia elettrochimica per migliorare la 灵敏度。 Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Nano-NiO модифицированный неферментативный датчик глюкозы с повышенной чувствительностью благодаря высокопотенциальной стратегии электрохимического процесса. Mu, Y., Jia, D., He, Y., Miao, Y. & Wu, HL Sensore di glucosio non enzimatico modificato Nano-NiO con sensibilità migliorata mediante strategia di processo elettrochimico ad alto potenziale.sensore biologico.bioelettronica.26, 2948–2952 (2011).
Shamsipur, M., Najafi, M. & Hosseini, MRM Elettroossidazione del glucosio altamente migliorata su un elettrodo di carbonio vetroso modificato con ossido di nichel (II) / nanotubi di carbonio multi-parete. Shamsipur, M., Najafi, M. & Hosseini, MRM Elettroossidazione del glucosio altamente migliorata su un elettrodo di carbonio vetroso modificato con ossido di nichel (II) / nanotubi di carbonio multi-parete.Shamsipur, M., Najafi, M. e Hosseini, MRM Elettroossidazione del glucosio altamente migliorata su un elettrodo di carbonio vetroso modificato con ossido di nichel (II) / nanotubi di carbonio a più pareti.Shamsipoor, M., Najafi, M. e Hosseini, MRM Elettroossidazione del glucosio altamente migliorata su elettrodi di carbonio vetroso modificati con ossido di nichel (II) / nanotubi di carbonio multistrato.Bioelettrochimica 77, 120–124 (2010).
Veeramani, V. et al.Un nanocomposito di carbonio poroso e ossido di nichel con un alto contenuto di eteroatomi come sensore ad alta sensibilità privo di enzimi per il rilevamento del glucosio.Sens. Attuatori B Chem.221, 1384–1390 (2015).
Marco, JF et al.Caratterizzazione del nichel cobalto NiCo2O4 ottenuto con vari metodi: XRD, XANES, EXAFS e XPS.J. Chimica dello stato solido.153, 74-81 (2000).
Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Fabbricazione di nanobelt NiCo2O4 mediante un metodo di coprecipitazione chimica per l'applicazione di sensori elettrochimici di glucosio non enzimatico. Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Fabbricazione di nanobelt NiCo2O4 mediante un metodo di coprecipitazione chimica per l'applicazione di sensori elettrochimici di glucosio non enzimatico. Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Изготовление нанопояса NiCo2O4 методом химического соосаждения для применения неферментативного электрохимического сенсора глюкозы. Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Fabbricazione di nanobelt NiCo2O4 mediante metodo di deposizione chimica per l'applicazione di sensori di glucosio elettrochimici non enzimatici. Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Zhang, J., Sun, Y., Li, X. & Xu, J. Attraverso la chimicaZhang, J., Sun, Y., Li, X. e Xu, J. Preparazione di nanonastri NiCo2O4 mediante metodo di precipitazione chimica per l'applicazione del sensore elettrochimico non enzimatico del glucosio.J. Giunti di leghe.831, 154796 (2020).
Saraf, M., Natarajan, K. & Mobin, SM Nanotubi porosi NiCo2O4 multifunzionali: rilevamento sensibile del glucosio senza enzimi e proprietà del supercondensatore con indagini spettroscopiche di impedenza. Saraf, M., Natarajan, K. & Mobin, SM Nanotubi porosi NiCo2O4 multifunzionali: rilevamento sensibile del glucosio senza enzimi e proprietà del supercondensatore con indagini spettroscopiche di impedenza. Saraf, M., Natarajan, K. & Mobin, SMNanotubi porosi multifunzionali NiCo2O4: rilevazione sensibile del glucosio senza enzimi e proprietà del supercondensatore con studi spettroscopici di impedenza.Saraf M, Natarajan K e Mobin SM Nanotubi porosi NiCo2O4 multifunzionali: rilevazione sensibile del glucosio senza enzimi e caratterizzazione dei supercondensatori mediante spettroscopia di impedenza.Nuovo J. Chem.41, 9299–9313 (2017).
Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, C. & Zhang, H. Messa a punto della morfologia e delle dimensioni dei nanosheet NiMoO4 ancorati su nanofili NiCo2O4: l'ibrido core-shell ottimizzato per supercondensatori asimmetrici ad alta densità di energia. Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, C. & Zhang, H. Messa a punto della morfologia e delle dimensioni dei nanosheet NiMoO4 ancorati su nanofili NiCo2O4: l'ibrido core-shell ottimizzato per supercondensatori asimmetrici ad alta densità di energia.Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, K. e Zhang, H. Messa a punto della morfologia e delle dimensioni dei nanosheet NiMoO4 ancorati su nanofili NiCo2O4: core-shell ibrido ottimizzato per supercondensatori asimmetrici ad alta densità di energia. Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, C. & Zhang, H. 调整 固定 在 nico2o4 纳米线 上 的 nimoo4 纳米片 的 形态 和 ： ： 用于 高 能量 密度 不 对 称 超级 电容器 电容器 的 优化-壳 壳体。 Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, C. & Zhang, H. Messa a punto della morfologia e delle dimensioni dei nanosheet NiMoO4 immobilizzati su nanofili NiCo2O4: ottimizzazione degli ibridi core-shell per il corpo dei supercondensatori asimmetrici ad alta densità di energia.Zhao, H., Zhang, Z., Zhou, K. e Zhang, H. Messa a punto della morfologia e delle dimensioni dei nanosheet NiMoO4 immobilizzati su nanofili NiCo2O4: un ibrido core-shell ottimizzato per il corpo di supercondensatori asimmetrici ad alta densità di energia.Richiedi la navigazione.541, 148458 (2021).
Zhuang Z. et al.Sensore di glucosio non enzimatico con sensibilità aumentata basato su elettrodi di rame modificati con nanofili di CuO.analista.133, 126-132 (2008).
Kim, JY et al.Ottimizzazione dell'area superficiale dei nanotubi ZnO per migliorare le prestazioni dei sensori di glucosio.Sens. Attuatori B Chem., 192, 216–220 (2014).
Ding, Y., Wang, Y., Su, L., Zhang, H. & Lei, Y. Preparazione e caratterizzazione di nanofibre NiO-Ag, nanofibre NiO e Ag poroso: verso lo sviluppo di un non altamente sensibile e selettivo -sensore di glucosio enzimatico. Ding, Y., Wang, Y., Su, L., Zhang, H. & Lei, Y. Preparazione e caratterizzazione di nanofibre NiO-Ag, nanofibre NiO e Ag poroso: verso lo sviluppo di un non altamente sensibile e selettivo -sensore di glucosio enzimatico.Ding, Yu, Wang, Yu, Su, L, Zhang, H. e Lei, Yu.Preparazione e caratterizzazione di nanofibre NiO-Ag, nanofibre NiO e Ag poroso: verso lo sviluppo di un sensore di glucosio enzimatico altamente sensibile e selettivo. Ding, Y., Wang, Y., Su, L., Zhang, H. & Lei, Y.促葡萄糖传感器。 Ding, Y., Wang, Y., Su, L., Zhang, H. & Lei, Y. NiO-Ag促葡萄糖传感器。Ding, Yu, Wang, Yu, Su, L, Zhang, H. e Lei, Yu.Preparazione e caratterizzazione di nanofibre NiO-Ag, nanofibre NiO e argento poroso: verso un sensore stimolante il glucosio non enzimatico altamente sensibile e selettivo.J. Alma mater.Chimico.20, 9918-9926 (2010).
Cheng, X. et al.Determinazione dei carboidrati mediante elettroforesi a zona capillare con rivelazione amperometrica su elettrodo in pasta di carbonio modificato con nano ossido di nichel.chimica degli alimenti.106, 830-835 (2008).
Casella, IG Elettrodeposizione di film sottili di ossido di cobalto da soluzioni di carbonato contenenti complessi di Co(II)–tartrato.J. Elettroanale.Chimico.520, 119–125 (2002).
Ding, Y. et al.Nanofibre Electrospun Co3O4 per il rilevamento sensibile e selettivo del glucosio.sensore biologico.bioelettronica.26, 542–548 (2010).
Fallatah, A., Almomtan, M. & Padalkar, S. Biosensori di glucosio a base di ossido di cerio: influenza della morfologia e del substrato sottostante sulle prestazioni del biosensore. Fallatah, A., Almomtan, M. & Padalkar, S. Biosensori di glucosio a base di ossido di cerio: influenza della morfologia e del substrato sottostante sulle prestazioni del biosensore.Fallata, A., Almomtan, M. e Padalkar, S. Biosensori di glucosio a base di ossido di cerio: effetti della morfologia e substrato principale sulle prestazioni del biosensore.Fallata A, Almomtan M e Padalkar S. Biosensori di glucosio a base di cerio: effetti della morfologia e della matrice centrale sulle prestazioni del biosensore.ACS è supportato.Chimico.progetto.7, 8083–8089 (2019).