Tóm tắt: Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose

Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở nanocomposite carbon ứng dụng trong cảm biến glucose.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Đức Nghĩa NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ NANOCOMPOSITE CARBON ỨNG DỤNG TRONG CẢM BIẾN GLUCOSE Ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 9520301 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC HÀ NỘI – 2023 Cơng trình hồn thành tại: Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Vĩnh Hoàng PGS.TS Huỳnh Đăng Chính Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Đại học Bách khoa Hà Nội họp Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …… giờ, ngày … tháng … năm …… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu – Đại học Bách khoa Hà Nội Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cảm biến sinh học lĩnh vực nghiên cứu nhận quan tâm, lựa chọn đặc biệt nhà khoa học, hãng chế tạo thiết bị phân tích sinh hóa triển vọng ứng dụng lớn chúng phân tích, kiểm tra dấu sinh học chăm sóc sức khỏe, theo dõi, phát sớm bệnh tật, quan trắc kiểm soát mơi trường, kiểm tra an tồn thực phẩm với ưu điểm vượt trội so với phương pháp truyền thống phân tích nhanh, đơn giản, tiện lợi độ xác cao Xu hướng ứng dụng vật liệu nano, vật liệu lai tạo tích hợp tính chất lý-hóa sinh học vật liệu (hoạt tính xúc tác, tính chất quang/từ/điện) vào cảm biến sinh học để tăng độ nhạy, giảm thời gian xét nghiệm, tăng độ chọn lọc, nâng cao giới hạn phát Do đó, nghiên cứu chế tạo số loại vật liệu carbon có cấu trúc nano ứng dụng cảm biến sinh học có độ nhạy cao, phát nhanh, tiến hành xét nghiệm hàng loạt hướng nghiên cứu mẻ không Việt Nam mà hướng nghiên cứu nhiều phịng thí nghiệm khắp giới để chế tạo vật liệu mới, vật liệu lai tạo đa tính chất Ngồi ra, hướng nghiên cứu mang lại giá trị to lớn y học đời sống giúp nâng cao chất lượng sống Chính tơi chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu sở vật liệu carbon có cấu trúc nano ứng dụng cảm biến sinh học” đề tài nghiên cứu sinh Mục tiêu nghiên cứu - Tổng hợp số vật liệu mới, vật liệu có cấu trúc nano sở cacbon (như graphen/graphen oxit, chấm graphen lượng tử ) kết hợp với vật liệu hạt nano kim loại/oxit kim loại, có hoạt tính xúc tác tương tự enzym HRP (Enzym Horseradish Peroxidase) - Thiết kế, cấu trúc cảm biến phát hydrogen peroxit (H2O2) sở vật liệu tổng hợp, kết hợp lựa chọn vật liệu thích hợp để tiến tới chế tạo cảm biến sinh học - Thiết kế, chế tạo cảm biến sinh học sở vật liệu tổng hợp kết hợp với enzym đặc chủng để xác định nồng độ glucose dung dịch mẫu thực (Mẫu máu…) Nội dung nghiên cứu - Tổng hợp, đặc trưng ứng dụng vật liệu AgNPs/GQDs chế tạo cảm biến sinh học so màu phát glucose - Tổng hợp, đặc trưng ứng dụng vật liệu Fe3O4 bọc carbon (FeC) chế tạo cảm biến sinh học so màu phát glucose - Tổng hợp, đặc trưng ứng dụng vật liệu FN-GQDs chế tạo cảm biến sinh học so màu phát glucose Phương pháp nghiên cứu - Dựa tảng hóa lý thuyết; hóa lý hóa sinh để phân tích đặc trưng hệ: phản ứng hóa-sinh bề mặt-liên bề mặt trình phản ứng sinh hóa; q trình phản ứng- chuyển đổi tín hiệu Từ tìm điều kiện tối ưu (như nhiệt độ, pH, thời gian, thành phần mồi trường…) cho bước gắn đầu dò, phản ứng sinh hóa để góp phần tăng độ ổn định, tăng độ nhạy độ chọn lọc cảm biến - Luận án tiến hành thức nghiệm để tổng hợp vật liệu, phân tích đặc trưng vật liệu, đánh giá tính chất vật liệu sử dụng vật liệu để chế tạo cảm biến khảo sát đánh giá khả hoạt động tính chất chủ yếu cảm biến - Các phương pháp hóa lý để phân tích đặc trưng, nghiên cứu tính chất vật liệu, phân tích cấu trúc dạng thù hình bề mặt cảm biến như, SEM/TEM, IR, XRD… Phương pháp quang phổ UV-vis để nghiên cứu tính chất, nồng độ dung dịch nano, nano Ag, dung dịch graphene oxit, graphen chức hóa… Ý nghĩa thực tiễn luận án Việc nghiên cứu, chế tạo thành công số vật liệu sở cacbon cấu trúc nano có hoạt tính xúc tác ứng dụng chúng chế tạo cảm biến sinh học có ý nghĩa khơng y học mà cịn làm tiên đề ứng dụng chuẩn đoán nhanh độc tố thực phẩm, nước uống, nước sinh hoạt…Nghiên cứu tiến tới áp dụng y tế giúp việc chuẩn đoán số số bệnh nhân trở lên nhanh chóng, thuận tiện Người bệnh dễ dàng kiểm soát số sinh học máu mà khơng phải đến bệnh viện qua có biện pháp ngăn ngừa, phòng bệnh sớm Khi triển khai kết nghiên cứu cảm biến phát chất độc hại đưa lại kit xét nghiệm an tồn thực phẩm, an tồn mơi trường giúp kiểm soát tốt thực phẩm, nước uống, nước sinh hoạt góp phần bảo vệ sức khỏe môi trường Chương 1: Tổng quan 1.1 Cảm biến sinh học 1.1.1 Định nghĩa cấu tạo cảm biến sinh học Hiệp hội quốc tế hóa học ứng dụng – IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) năm 1999 định nghĩa: Cảm biến sinh học (biosensor) thiết bị tích hợp có khả cung cấp thơng tin phân tích định lượng bán định lượng đặc trưng, bao gồm phần tử nhận biết sinh học (bioreceptor) kết hợp trực tiếp với phần tử chuyển đổi tín hiệu (transducer) Chất gắn phận chuyển đổi gọi “phần tử dò/phần tử nhận biết sinh học”, chất cần phân tích mẫu gọi “phần tử đích” Nguyên lý hoạt động cảm biến sinh học dựa phản ứng đặc hiệu: kháng nguyên/kháng thể (cảm biến miễn dịch), lai hóa DNA-DNA (cảm biến DNA) enzym/cơ chất (cảm biến enzym)… Trên sở phản ứng đặc hiệu này, phần tử nhận biết sinh học giữ vai trị dị tìm đối tượng đích mẫu phân tích phần tử chuyển đổi giữ vai trị chuyển đổi tương tác sinh học thành tín hiệu điện hóa, quang, nhiệt… sau đưa qua phận xử lý tín hiệu hiển thị kết đo (hình 1.1) Hình 1.1 Nguyên cấu tạo cảm biến sinh học Có nhiều dạng chuyển đổi tín hiệu chuyển đổi điện hóa, chuyển đổi quang, chuyển đổi nhiệt, chuyển đổi tinh thể áp điện chuyển đổi hệ vi cơ… 1.2 Cảm biến sinh học xác định nồng độ glucose Những năm gần đây, cảm biến glucose lĩnh vực nghiên cứu nhận quan tâm, lựa chọn đặc biệt nhà khoa học, hãng chế tạo thiết bị phân tích sinh hóa triển vọng ứng dụng lớn chúng phân tích, kiểm tra dấu glucose chăm sóc sức khỏe, theo dõi, phát sớm bệnh tiểu đường (với nguy xu hướng phát triển bệnh đề cập trên) với ưu điểm vượt trội phân tích nhanh, đơn giản, dễ sử dụng so với việc đến bệnh viện để thực việc kiểm tra, xét nghiệm Các kết có nhờ ứng dụng vật liệu tiên tiến (vật liệu lai tạo, vật liệu nano…) tích hợp tính chất sinh-hóa-lý vật liệu (hoạt tính xúc tác, tính chất quang, tính chất điện…) để tăng cường hoạt tính phần tử sinh học, tăng độ nhạy, giảm thời gian xét nghiệm, giới hạn phát thấp, giảm chi phí phân tích Quan trọng nữa, sử dụng vật liệu tiên tiến nói kéo dài thời gian sử dụng cảm biến sinh học phần tử sinh học (như enzyme) có thời gian sống không dài, lại yêu cầu hoạt động điều kiện nghiêm ngặt (pH, nhiệt độ…) Nhìn chung, cảm biến glucose có hai loại, loại thứ có sử dụng đầu dò enzyme glucose oxidase (GOx) để xác định nồng độ glucose mẫu gọi cảm biến sinh học Loại thứ hai không cần đầu dị, tiến hành phản úng hóa học để xác định nồng độ glucose khơng xếp vào cảm biến sinh học Trong luận án chế tạo loại cảm biến thứ để xác định nồng độ glucose mẫu sinh học (máu, nước tiểu, nước bọt mồ hôi) 1.3 Các Vật liệu nano tiên tiến cacbon nghiên cứu luận án 1.3.1 Vật liệu chấm lượng tử cacbon (Cacbon Quantum DotsGQDs) Chấm cacbon lượng tử có tên khác chấm graphen lượng tử hay gọi graphen quantum dots (GQDs)/hoặc cacbon quantum dots (GQDs) hạt nano cacbon nhỏ (kích thước nhỏ 10 nm) với bề mặt thụ động hóa GQDs loại cấu trúc vật liệu nano cacbon huỳnh quang (hình 1.14), GQDs có thuộc tính hấp dẫn ổn định cao, dẫn điện tốt, độc tính thấp, thân thiện với môi trường, tuyến đường tổng hợp đơn giản tính chất quang học so sánh với chấm lượng tử Chấm lượng tử Cacbon nghiên cứu rộng rãi đặc biệt tính chất phát xạ mạnh khả phát huỳnh quang chúng, cho phép ứng dụng chúng y sinh học, thiết bị quang điện tử, xúc tác, cảm biến Hình 1.14 Sơ đồ cấu trúc vật liệu nano cacbon 1.3.2 Vật liệu nano bạc (silver nanoparticles-AgNPs) Hạt nano bạc (AgNPs) hạt bạc có kích thước từ nm đến 100 nm Do có diện tích bề mặt lớn nên hạt nano bạc có khả kháng khuẩn tốt so với vật liệu khối khả giải phóng nhiều ion Do thể tính kháng khuẩn tốt nên nano bạc thường sử dụng để làm chất khử trùng, kháng khuẩn, khử mùi… Các hạt nano bạc có tượng cộng hưởng plasmon bề mặt Hiện tượng tạo nên màu sắc từ vàng nhạt đến đen cho dung dịch có chứa hạt nano bạc với màu sắc phụ thuộc vào nồng độ kích thước hạt nano Do thuộc tính quang học dung dịch chứa hạt nano phụ thuộc vào hình dạng, kích thước nồng độ hạt, nên ta sử dụng UV-VIS để xác định thuộc tính Do hạt nao bạc có kích thước nhỏ 20 nm có bề mặt plasmon nên phổ UV-VIS chúng xuất đỉnh Người ta xử dụng tính chất để xác định hình dạng hạt nano bạc Trong luận án chúng tơi sử dụng tính chất AgNPs kết hợp với tính chất hóa học bạc để phát triển nên cảm biến xác định nồng độ hydrogen peroxide glucose theo phương pháp so màu 1.3.3 Vật liệu nano Fe3O4 Các hạt nano sắt oxit vật liệu nano bền, với ứng dụng mạnh y sinh nhờ tính chất từ tính đặc biệt chúng kích thước nano Hạt nano oxit sắt dễ dàng tổng hợp diện từ trường bên ngoài, phân tán lại dễ dàng loại từ trường Với thuộc tính từ (tính siêu thuận từ) , hạt nano oxit sắt ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt y sinh, bao gồm : tách sinh học tinh chế, cảm biến sinh học, truyền, chụp cộng hưởng từ (MRI),điều trị tăng thân nhiệt Vào năm 2007, người ta phát hạt nano sắt từ (Fe3O4) cho thấy hoạt tính giống enzyme peroxidase tự nhiên, với hoạt tính xúc tác tương tự enzyme peroxidase (HRP) Đây lần hạt nano vô coi enzyme nhân tạo thay ứng dụng y sinh Sự kiện khởi xướng cho việc phát loạt vật liệu nano với hoạt tính giống enzyme, bao gồm kim loại, oxit kim loại hợp chất cacbon-kim loại vật liệu nano có đặc tính xúc tác tương tự peroxidase Chương 2: Thực nghiệm 2.1 Nguyên vật liệu, hóa chất dụng cụ 2.1.1 Hóa chất, vật liệu ˉ ˉ Chitosan chiết tách, xử lý, tinh chế xác định thông số độ deaxetyl; khối lượng phân tử nghiên cứu trước Bộ mơn Hóa Vơ – Đại cương Các hóa chất dùng nghiên cứu gồm: ˉ Axit citric monohydrate (C6H8O7.H2O) (A.R, Trung Quốc); Thioure (SC(NH2)2) (A.R, Trung Quốc); Urea (CH4N2O) (A.R, Trung Quốc); AgNO3 tinh thể (Sigma Aldrich -Đức); Muối sắt (3) clorua (FeCl3.6H2O), (A.R, Trung Quốc); Muối Morh ((NH4)2Fe(SO4)2.6H2O) (A.R, Trung Quốc); NaOH (A.R, Trung Quốc); HCl (A.R, Trung Quốc); Viên đệm PBS (Sigma Aldrich Đức); Glucose (C6H12O6) (A.R, Sigma Aldrich -Đức); Saccarose (C12H22O11) (A.R, Sigma Aldrich -Đức); Axit ascorbic (C6H8O6) (A.R, Sigma Aldrich -Đức); Latose (C6H8O6) (A.R, Sigma Aldrich -Đức); Glactose (C6H8O6) (A.R, Sigma Aldrich -Đức); Fructose (C6H8O6) (A.R, Sigma Aldrich -Đức); Axit Acetic acid (CH3COOH) (A.R, Trung Quốc); Muối natri axetat (CH3COONa) (A.R, Trung Quốc); Hydrogen peroxide (H2O2) dung dịch 30% (A.R, Trung Quốc); Glucose oxidase (GOx, 149800 U/g) (Sigma Aldrich-Đức); 3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine (TMB) (C16H20N2) (Sigma Aldrich -Đức); Nước cất lần dùng để chế tạo vật liệu pha chế dung dịch 2.1.2 Dụng cụ thiết bị ˉ Máy ly tâm tốc độ cao Tommy (Nhật), (tốc độ tối đa 15.000 vòng/phút); Máy ly tâm mini Cubee (tốc độ tối da 4.000 vòng/phút); Bể điều nhiệt Laudra (Pháp); Tủ sấy có đặt lịch trình Memmert; Cân phân tích, cân kỹ thuật; Bếp từ gia nhiệt; Bình thủy nhiệt (autoclave); Bộ micro pipet ; Các dụng cụ thủy tinh khác cốc, ống đong, bình tam giác… 2.2 Tổng hợp vật liệu AgNPs/GQDs ứng dụng chế tạo cảm biến sinh học 2.2.1 Tổng hợp vật liệu AgNPs/GQDs 2.2.1.1 Tổng hợp cacbon dots phương pháp từ lên (bottom-up) mmol acid citric (0,21 g) 0,23 g thiourea (3 mmol) hòa tan mL nước Cho hỗn hợp vào autoclave tiến hành gia nhiệt 160 oC vòng 4h Làm nguội tự nhiên nhiệt độ phịng, sau ly tâm với tốc độ 10.000 vòng/phút vòng 30 phút để thu chất rắn bột nano cacbon (GQDs) Sấy khô 80 oC 10h để thu GQDs dạng bột màu nâu đen, đem phân tán nước cất thu dung dịch GQDs 2.2.1.2 Chế tạo vật liệu nano Ag/Cacbon dots (AgNPs/GQDs) Lấy 100 µL dung dịch GQDs đem pha vào mL nước cất, sau dùng NaOH 0,1 M để điều chỉnh pH dung dịch pH9 cho 20 μL dung dịch AgNO3 0,1 M vào dung dịch Hỗn hợp sau gia nhiệt đến 90 oC để khử Ag+ thành nano bạc (AgNPs); để nguội hỗn hợp đến nhiệt độ phòng thu dung dịch chứa vật liệu nano bạc bền hóa chấm lượng tử graphen (AgNP/GQDs); bảo quản oC để sử dụng Dung dịch đầu dò chuẩn bị cách pha dung dịch AgNP/GQDs với nước cất theo tỷ lệ 1:10 (dung dịch có pH 7) 2.2.2 Chế tạo cảm biến glucose sở vật liệu AgNPs/GQDs 100 μL dung dịch glucose với nồng độ khác (từ 0,5 mM đến mM) pha đệm PBS (pH=7) lấy vào ống eppendorf, tiếp 100 μL dung dịch GOx (nồng độ mg.mL-1 pha đệm PBS nồng độ 0.001 M) thêm vào ống Hỗn hợp khuấy trộn máy votex 10 giây, sau đem ủ 37 oC bể ổn nhiệt 30 phút Tiếp theo, mL dung dịch AgNPs/GQDs thêm vào ống, hỗn hợp trộn ủ nhiệt độ 40 oC bể ổn nhiệt vịng 15 phút, sau lấy để nguội đến nhiệt độ phòng chuyển vào cuvet để đo độ hấp thụ A bước sóng 425nm 2.2.3 Ứng dụng cảm biến glucose sở vật liệu AgNPs/GQDs cho mẫu thực Mẫu nước tiểu lấy từ tình nguyện viên, sau đem pha lỗng với dung dịch đệm PBS nồng độ 0,001M với tỷ lệ 1:4 thể tích Lấy 100 μL dung dịch nước tiểu pha lỗng với vai trị mẫu glucose tiến hành bước với dung dịch glucose mục 2.2.2 9, cho AgNO3 vào không thấy kết tủa Ag2O xuất hiện, chứng tỏ nhóm chức –NH- , -COOH, -CHO -NH2 có mặt hạt GQDs hấp phụ khử ion Ag+ thành AgNPs bám xung quanh hạt GQDs Như phản ứng này, GQDs vừa đóng vai trị tác nhân khử đồng thời chất ổn định cho hạt nano bạc (AgNPs) Hình 3.1A cho thấy phổ UV-Vis dung dịch AgNPs/GQDs (đường b) có pic hấp thụ với đỉnh pic 420 nm đặc trưng nano bạc (AgNPs) so với phổ UV-Vis GQDs (đường a) Chứng tỏ dung dịch AgNPs/GQDs hình thành hạt AgNPs với nồng độ cao (cường độ pic mạnh) Hình 3.1 (A) Phổ UV-Vis (a) GQDs, (b) AgNPs/GQDs; (B) Phổ XRD (a) GQDs (b) AgNPs/GQDs Phổ XRD GQDs cho thấy dạng gần vơ định hình GQDs (hình 1B, đường a), với pic nhiễu xạ yếu 2θ = 270 đặc trưng cho pic nhiễu xạ (002) dạng lớp graphen Vị trí cường độ pic nhiễu xạ GQDs thường phụ thuộc lớn vào diện nhóm hydroxyl, epoxy/ ether, cacbonyl carboxylic tác nhân có xu hướng gia tăng khoảng cách cacbon [5] Đối với phổ nhiễu xạ XRD mẫu AgNPs/GQDs (hình 3.1B, đường b) cho thấy pic đặc trưng 2θ = 37.50, 43.10 64.80 trùng với pic nhiễu xạ nano bạc (AgNPs) ((PCPDF card số 40783) [6] ứng với số Miller (111), (200) (220) Khơng có pic lạ xuất chứng tỏ AgNPs tạo thành GQDs tinh thể bạc đơn pha với pic đặc trưng Ag Hơn pic (002) GQDs không quan sát thấy pic yếu so với pic AgNPs Kết hợp với phổ UV-Vis chứng tỏ phương pháp đề xuất thành công việc tổng hợp vật liệu lai tạo AgNPs/GQDs 11 (C) (A) Hình 3.3 (A) Ảnh TEM AgNPs/GQDs; (B) Màu dung dịch GQDs dung dịch AgNPs/CDQs; (C) Phân bố kích thước hạt phân tích theo phương pháp tán xạ laser (DLS) mẫu AgNPs/GQDs) Hình 3.3B thể màu sắc dung dịch GQDs gần suốt AgNPs/GQDs có màu vàng đặc trưng AgNPs Cịn ảnh TEM AgNPs/GQDs (hình 3A) cho thấy hạt GQDs to lên bồi đắp AgNPs xung quanh, kích thước trung bình cỡ 30 - 40 nm, hạt AgNPs/GQDs nằm rời rạc, khơng bị kết đám vai trị GQDs ngăn cản chúng kết tụ lại, điều quan trọng việc ứng dụng bảo quản dung dịch AgNPs/GQDs Ngồi ra, phổ DLS (hình 3.3C) cho thấy hạt AgNPs hình thành bám vào hạt GQDs tạo vùng phân bố (B (A) ) Hình 3.4 ( A) Phổ tán xạ lượng (EDX) (a) GQDs (b) AgNPs/GQDs; (B) Phổ FT-IR a) GQDs (b) AgNPs/CDQs Phổ EDX GQDs cho thấy nguyên tố C, O, N ba thành phần GQD (hình 3.4A, đường a) Trong đó, phổ EDX AgNPs/GQDs (hình 3.4A, đường b) cho thấy pic đặc trưng cho C, N, O nêu trên, quan sát thấy đỉnh xuất hiện, tương ứng với Ag Phổ EDX cung cấp chứng cho việc hình thành kim loại bạc GQDs: giá trị mức lượng ứng với 12 đỉnh 2,99 3,17 keV hình thành AgNP Những kết khẳng định AgNPs hình thành cách có hiệu bề mặt GQDs Hình 3.4B cho thấy phổ FT-IR GQDs (đường a) vật liệu lai tạo AgNPs/GQDs (đường b) Hình 1F (đường a) cho thấy dải hấp thụ từ 3100 đến 3500 cm-1 thuộc dao động υO-H υN-H, điều quan trọng tạo thuận lợi cho tính ưa nước ổn định GQD dung dịch nước Các dải hấp thụ 1641 cm-1 cho υC = O, cho thấy axit carboxylic sử dụng làm tâm liên kết với ion Ag+ Những kết GQDs có nhiều amino (-NH2), cacboxyl (-COOH) hydroxy (-OH) bề mặt cạnh GQDs chúng tạo khả ưa nước tuyệt vời GQDs So với phổ FT-IR GQDs phổ AgNPs/GQDs dải hấp thụ nhóm O-H 1064 cm-1 Kết Ag+ khử để tạo nên hạt AgNP nhóm O-H bề mặt CQD kết nhóm O-H chuyển đổi thành nhóm COOH sau phản ứng [7] Các kết khẳng định việc chuẩn bị thành công AgNP chấm lượng tử graphen (GQDs) làm chất khử chất ổn định 3.1.2 Ứng dụng vật liệu AgNPs/GQDs chế tạo cảm biến sinh học phát glucose phương pháp so màu 3.1.3.1 Cảm biến glucose sở vật liệu AgNPs/GQDs Trên sở cảm biến H2O2 với độ nhạy cao, độ chọn lọc tốt, thiết kế cảm biến phát glucose sở chế sau: GQDs Hình 3.12 Cơ chế hoạt động cảm biến glucose sở AgNPs/GQDs 13 Hình 3.12A cho thấy phổ UV-Vis mẫu chứa nồng độ glucose khác nhau, nồng độ glucose tăng từ 0.5 mM đến mM, mật độ quang học dung dịch AgNP/GQDs 425 nm (OD425) giảm từ 0.61 xuống 0.31 Đường chuẩn để phát glucose biểu diễn hình 3.4B cho thấy mối quan hệ A/A0(%) với nồng độ glucose mẫu biễu diễn theo phương trình tuyến tính: A/A0(%) = (7.06087 ± 0.40925) CGluucose (mM) (3.05473 ± 1.49321) với R2 = 0.97695 Giới hạn phát (LOD) ước tính 30 M dựa ba lần độ lệch chuẩn phép thử mẫu trắng Hình 3.13 (A) Phổ UV-vis cảm biến glucose với nồng độ glucose khác (hình chèn: màu sắc dung dịch cảm biến tương tứng); (B) Đường chuẩn xác định nồng độ glucose dung dịch Dải tuyến tính cảm biến từ 0,5 mM đến mM giá trị LOD (30 M) thấp giá trị nồng độ glucose mẫu nước tiểu có dương tính bệnh tiểu đường (2,8 - 5,6 mM) Do đó, cảm biến glucose màu chuẩn phát triển có tiềm lớn để áp dụng vào kiểm tra glucose hàng ngày Ngoài ra, kết vật liệu cấu trúc nano AgNP/GQD tổng hợp hiệu xúc tác giống peroxidase mà cịn cho thấy lợi lớn chi phí chế tạo thấp ổn định so với với enzym peroxidase Hơn nữa, Hình 3.13A, nồng độ glucose tăng từ 0,5 mM đến mM, 357 nm đỉnh điểm plasmon GQD tự dung dịch xuất rõ ràng Kết khẳng định lại chế đề xuất trên, điểm khác biệt so với cảm biến sở hạt nano Ag báo cáo trước [8, 9] 14 3.1.3.2 Ứng dụng vật liệu AgNPs/GQDs chế tạo cảm biến xác định nồng độ glucose mẫu nước tiểu Hình 3.15 Phương pháp thêm chuẩn để xác định nồng độ glucose mẫu nước tiểu người: (A) Phổ UV-Vis cảm biến với: (a) mẫu trắng (khơng có nước tiểu; (b) mẫu nước tiểu pha loãng (1:4); (c)-(e) mẫu nước tiểu pha loãng bổ sung 1mM, 2mM 3mM glucose; (B) Đường chuẩn phương pháp thêm chuẩn cảm biến xác định nồng độ glucose mẫu nước tiểu Mẫu nước tiểu người trước hết đem pha lỗng nước tiểu người chứa nhiều muối hịa tan cặn thải Trong báo cáo nghiên cứu trước mẫu nước tiểu người [10], chúng tơi thấy tỷ lệ pha lỗng cao cho tín hiệu tốt tỷ lệ pha loãng thấp Tuy nhiên, giới hạn độ nhạy cảm biến, tỷ lệ pha loãng tối ưu 1: Phương pháp bổ sung tiêu chuẩn (Method of Standard Addition) sử dụng để phân tích nồng độ glucose mẫu nước tiểu người sử dụng cảm biến đề xuất Theo đó, ngồi mẫu nước tiểu pha lỗng với tỷ lệ nêu dung dịch bổ sung thêm glucose với nồng độ khác dùng mẫu glucose cho cảm biến đề cập Hình 3.15A cho thấy phổ UV-Vis cảm biến glucose khơng có mẫu nước tiểu (i) có mẫu nước tiểu pha lỗng (2i) có giảm đáng kể cường độ pic hấp thụ bước sóng 425 nm Với mẫu nước tiểu pha lỗng có bổ sung glucose cho thấy cường độ pic hấp thụ tiếp tục giảm sâu theo chiều tăng nồng độ glucose thêm vào Đường chuẩn để xác định nồng độ glucose sử dụng phương pháp bổ sung tiêu chuẩn với mẫu nước tiểu người mơ tả hình 3.15B Từ liệu này, nồng độ glucose mẫu nước tiểu người xác định 3,68 mM Vì vậy, kết luận mẫu nước 15 tiểu người bệnh nhân tiểu đường Đối chiếu với kết phân tích glucose máu tiểu sử sức khỏe tình nguyện viên, cho thấy tình nguyện viên bị bệnh đái tháo đường, kết phân tích cảm biến chế tạo cho đáp số trùng khớp Kết thí nghiệm cho thấy tiềm lớn việc áp dụng cảm biến glucose phát triển xác định glucose dung dịch nước tiểu dựa nguyên lý so màu Cách tiếp cận có nhiều triển vọng hứa hẹn khơng cần dùng mẫu máu loại bỏ việc dùng kim chích máu bất tiện nhiều người 3.2 Đặc trưng ứng dụng vật liệu Fe3O4 bọc cacbon (Fe/C) chế tạo cảm biến sinh học so màu phát glucose 3.2.1 Đặc trưng vật liệu Fe/C 100 95 90 85 T% 80 75 70 1% 3% 5% 10% 65 60 55 50 45 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumber (cm-1) Hình 3.22 Phổ XRD mẫu vật liệu FeC (1-0), FeC (1-3), FeC (1-5), FeC (1-10); Phổ FT-IR mẫu vật liệu FeC (1-0), FeC (1-3), FeC (1-5), FeC (1-10) Các hạt cacbon bọc Fe3O4 (Fe/C) chế tạo thành công đồng kết tủa kết hợp với phương pháp than hóa glucose thủy nhiệt thu dạng bột mềm, mịn màu đen Sản phẩm bột mịn màu đen Fe/C so với bột nano Fe3O4 khơng bọc cacbon bột Fe/C mềm dễ nghiền nhiều Đặc biệt tăng hàm lượng glucose lên bột có màu nâu mềm, mịn, dễ nghiền Các mẫu vật liệu tổng hợp Fe/C với tỉ lệ khối lượng Fe3O4:C =1:0; 1:2, 1:3, 1:5, 1:7, 1:10 dùng để nghiên cứu cấu trúc khả cảm biến với hydrogen peroxid glucose Phổ XRD hạt nano Fe3O4 (hình 3.16) cho thấy đỉnh nhiễu xạ đặc trưng 30.1°, 35.4°, 43.1°, 53.4°, 57.0° 62.5° tương ứng với đỉnh (220), (311), (400), (422), (511) (440) Fe3O4, từ khẳng định hình thành pha tinh thể nano spinel từ 16 Fe3O4 Hình 3.22 cho thấy phổ XRD mẫu FeC (1-1), FeC (1-3), xuất pic nhiễu xạ đặc trưng nano Fe3O4, nhiên phổ XRD mẫu FeC (1-10) thấy thiếu pic 53,4 ͦ bị che khuất lớp vỏ cacbon vơ định hình xuất pic đặc trưng khác Fe3O4 với cường độ thấp độ sắc nét dần theo tỷ lệ Fe3O4:C tăng dần Điều chứng tỏ vật liệu cacbon bọc Fe3O4, tinh thể Fe3O4 giữ ngun cấu trúc, cịn cacbon hình thành dạng vơ định hình Ta nhận định mẫu FeC (1-1), FeC (13), giữ đặc tính Fe3O4, cịn mẫu FeC (1-10) khơng Phổ FT-IR mẫu Fe3O4 mẫu Fe3O4/C thể hình 3.22 Các pic 443, 445, 447 cm-1 590, 592 cm-1 thể có mặt liên kết FeO vai yếu 445, 447 443 cm-1 Các đỉnh 3406 cm-1 3365 cm-1 đặc trưng cho liên kết O-H nước hấp phụ Đáng ý mẫu Fe3O4, có đỉnh 1622 cm-1 CO2 khơng khí hấp phụ lên mẫu; cịn mẫu Fe3O4/C (1:2) chuyển thành đám phổ với số sóng từ 1697 đến 1620 cm-1 đặc trưng cho liên kết C=O lớp vỏ cacbon hình thành, nhóm chức axit nhóm cacbonyl gốc aldehide, xeton; mẫu Fe3O4/C đỉnh 1118-1000 cm-1 đặc trưng cho liên kết C-OH vỏ cacbon hình thành [11-13] So sánh phổ FTIR mẫu, kết hợp với phân tích ảnh TEM, phổ XRD khẳng định chế tạo thành công vật 3.2.2 Ứng dụng vật liệu Fe/C chế tạo cảm biến sinh học phát glucose 3.2.3.1 Cảm biến sinh học glucose sở vật liệu Fe/C 0.6 1.5 Absorbance (AU) 0.9 Absorbance (AU) 0.01mM 0.05mM 0.075mM 0.1mM 0.4mM 0.5mM 0.6mM 0.75mM 1mM 1.5mM 2mM 1.2 0.6 0.5 0.4 0.3 Equation Value B 0.3 0.1 -0.2 0.0 500 600 700 800 y = a + b*x No Weighting Weight Residual 0.00311 Sum of Squares 0.96521 Adj R-Square 0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 Intercept 0.11378 Slope 0.43995 0.8 1.0 Standard Erro 0.01348 0.03399 1.2 1.4 1.6 [Glucose] (mM) Wavelength (nm) Hình 3.33 Độ hấp thụ A652 mẫu tương ứng thí nghiệm control; Phổ UV-vis đường chuẩn Glucose; Đường chuẩn glucose 17 Với việc cố định điều kiện tối ưu, độ hấp thụ quang (A652) phục thuộc vào nồng độ chất, trường hợp glucose Qua thí nghiệm ta nhận thấy nồng độ glucose độ hấp thụ quang tỷ lệ thuận với tuân theo quy luật tuyến tính Phương pháp đường chuẩn chọn để xây dựng phương pháp định lượng glucose Hình 3.33 cho thấy quan hệ nồng độ glucose mẫu độ hấp thụ quang A652 cảm biến tuyến tính tuân nồng độ glucose từ 0.01mM đến 0.9 mM với phương trình tuyến tính là: A652= 0.11378 +0.43995.Cglucose với R2=0.96521 Với nồng độ glucose lớn nồng độ khoảng tuyến tính, phương pháp định lượng cảm biến đạt đến giá trị bão hòa nên gây sai số lớn 3.3 Tổng hợp, đặc trưng ứng dụng vật liệu FN-GQDs chế tạo cảm biến sinh học phát glucose phương pháp so màu 3.3.1 Tổng hợp, đặc trưng vật liệu FN-GQDs Vật liệu FN-GQDs sau tổng hợp thu dạng bột mịn Do loại vật liệu nên sử dụng nhiều phép phân tích hóa lý để khảo sát đặc trưng chúng, kết thể hình 3.37 (A) (B) (C) 18 (C) (D) (F) (E) (I) (G) Hình 3.37 Đặc trưng vật liệu FN-GQDs: (A) phổ nhiễu xạ tia X (XRD); (B) phổ từ kế mẫu rung (VSM); (C) ảnh SEM độ phóng đại nhỏ (kèm phổ EDX); (D) ảnh SEM độ phóng đại lớn; (E) ảnh TEM; (F) phổ quang phát huỳnh quang quang; (G) phổ quang hấp thụ; (I) phổ hồng ngoại FN-GQDs Giản đồ XRD FN-GQDs (hình 3.37A) xuất pic đặc trưng góc 2θ = 31.7°, 36.7°, 45.1°, 57.0° 62.6° tương ứng với đỉnh (220), (311), (422), (511) (440), trùng khớp với đặc trưng γFeOOH Tuy nhiên, cường độ pic nhỏ, chứng tỏ hàm lượng γFeOOH vật liệu thấp Tiếp đó, thơng thường, phổ nhiễu xạ tia X 19 CQD xuất pic thấp (002) góc 2θ = ∼22.7° thể cấu trúc chồng lên lớp cacbon/graphen hình 3.37A lại khơng xuất đỉnh GQDs, pic yếu bị chồng chéo tín Thật vậy, đỉnh (002) phụ thuộc nhiều vào mức độ oxy hóa GQDs nhóm hydroxyl, epoxy, cacbonyl cacboxylic làm tăng khoảng cách lớp GQDs Phổ từ kế mẫu rung (VSM) vật liệu FN-GQDs γFeOOH trình bày hình 3.37B cho thấy tính chất siêu thuận từ FN-GQDs γ-FeOOH nhiệt độ phòng Giá trị từ tính bão hịa FN-GQDs (a) γ-FeOOH (b) 20 emu/g 25oC Giá trị từ tính bão hịa thấp FN-GQDs tiếp tục chứng minh hàm lượng hạt γ-FeOOH vật liệu lai tạo nhỏ Hình 3.37C 3.37D trình bày ảnh FE-SEM FN-GQDs có cấu trúc dạng giống vảy, xếp chồng lên giống cấu trúc γ-FeOOH nêu phần tổng quan Có thể thấy qua ảnh FESEM hạt FN-GQDs xuất dạng hình trịn với đường kính trung bình từ 22 tới 100 nm Phổ tán xạ lượng tia X (đính kèm hình 3.37C) xác nhận có mặt nguyên tố Fe, C N mẫu Hình thái vật liệu thể rõ qua ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) (hình 3.37E), hạt nano FN-GQDs với đường kính có kích thước trung bình 50nm kết tụ lại với tạo thành tấm/hạt với kích thước lớn Điều đồng với kết thu từ ảnh FESEM trên, với hạt FN-GQDs có kích thước nhỏ kết tụ, có hình vảy Phổ phát huỳnh quang vật liệu FN-GQDs hình 3.37F cho thấy bước sóng kích thích thay đổi từ 300 nm, 320 nm, 340 nm, 380 nm, cường độ phát xạ huỳnh quang thấp Với bước sóng kích thích 360 nm, 440 nm, 460 nm, FN-GQDs phát xạ với cường độ mạnh bước sóng khoảng từ 510 nm – 525 nm bước sóng phát xạ mạnh 521 nm với bước sóng kích thích 400 nm Phổ quang hấp thụ phân tử UV-Vis FN-GQDs (hình 3.1G) xuất đỉnh 350 nm đặc trưng cho cấu trúc π → π* liên kết C=O Giản đồ FT-IR vật liệu trình bày hình 3.9I cho thấy đỉnh hấp thụ 1022 cm-1 1109 cm-1 đặc trưng cho biến dạng uốn liên kết O – H γ- FeOOH Hai dải hấp thụ 608 cm1 427 cm-1 tương ứng biểu thị kéo giãn uốn cong liên kết Fe – O Phổ thể dải hấp thụ tương ứng với rung động khung C = C nằm khoảng 1630 cm-1 cho thấy diện cấu trúc tương tự graphit Tiếp đó, hai dải 2550 cm-1 1400 cm-1 có nguồn gốc từ 20 rung liên kết N – H C – N vật liệu cho thấy rõ tác động N vào chấm lượng tử cacbon Dải phổ hấp thụ 3383 cm-1, 1741 cm-1 1263 cm-1 hình thành từ dao động kéo giãn tương ứng liên kết O – H, C = O C – O – C, điều chứng tỏ có nhiều oxy cấu trúc FN-GQDs FN-GQDs, phù hợp với kết thu từ phương pháp tán xạ lượng tia X (EDX) Ngoài ra, xuất đỉnh hấp thụ 1544 cm-1 có nguồn gốc từ biến dạng imin proton (= NH+), hai đỉnh 2926 cm-1 788 cm-1 tương ứng biến dạng rung kéo dài rung uốn phẳng nhóm N – H 3.3.2 Ứng dụng vật liệu FN-GQDs chế tạo cảm biến sinh học phát glucose Với cảm biến H2O2 chế tạo trên, kết hợp với enzym đặc hiệu glucose glucose oxidase (GOx), nhóm nghiên cứu thiết lập cảm biến định lượng glucose chế sau: GOx Hình 3.42 Cơ chế cảm biến glucose sử dụng FN-GQDs thay enzyme HRP 21 Hình 3.44 (A) Phổ UV-Vis mẫu có nồng độ glucose khác nhau; (B) Đường chuẩn glucose Qua thí nghiệm khảo sát quan hệ tuyến tính nồng độ glucose giá trị hấp thụ phân tử bước sóng 652 nm (A652), nhóm nghiên cứu tìm khoảng tuyến tính cảm biến glucose sử dụng TMB xúc tác FN-GQDs từ 0.008 mM đến 0.8 mM (qua phổ hấp thụ phân tử UV-Vis thể hình 3.44A Để dựng đường chuẩn, dung dịch chuẩn sử dụng có nồng độ 0.0, 0.04, 0.06, 0.1, 0.18, 0.22, 0.28, 0.33, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 1.0 1.5 mM Từ đường chuẩn thu (hình 3.38B, nhóm nghiên cứu nhận thấy cảm biến glucose đạt trạng thái bão hòa nồng độ mẫu phân tích vượt qua 1mM, thể qua chênh lệch giá trị A652 thu từ mẫu 0,8 mM, mM 1,5 mM không đáng kể Với dung dịch chuẩn từ 0.04 tới 0.8 mM, giá trị A652 nồng độ glucose tuân theo quy luật tuyến tính với R2 = 0.9988 qua phương trình A652 = 1.3755 [Cglucose] – 0.0196 Với phương pháp xác đinh giá trị giới hạn tìm kiếm nhỏ (LOD) nêu phần đường chuẩn H2O2, mẫu trắng, LOD cảm biến glucose nhóm nghiên cứu xác định có giá trị 0,2 x 10-6 M Với khoảng tuyến tính từ 0,008 tới 0,8 mM LOD = 0,2 x 10-6 M, cảm biến glucose thể tiềm ứng dụng xác định nồng độ glucose mẫu thực máu nước tiểu, phục vụ công kiểm tra bảo vệ sức khỏe cộng đồng Một điều cần nhắc tới độ ổn định yếu tố định cảm biến glucose này, khả ổn định cấu trúc trình chế tạo vật liệu FN-GQDs Cấu trúc vật 22 liệu hoạt tính xúc tác FN-GQDs khơng có thay đổi thời gian dài (ít – tháng lưu trữ tủ lạnh) Đặc biệt, khác biệt mẻ tổng hợp khác kể cấu tạo vật liệu lẫn hoạt tính Sự ổn định thể khả lưu trữ vật liệu lâu dài tái sản xuất mà chất lượng mẻ không nhiều khác biệt Kết luận Trong công trình này, chúng tơi tổng hợp thành cơng loại vật liệu có hoạt tính xúc tác thay enzym peroxidase HRP cho cảm biến so màu xét nghiệm glucose ứng dụng vật liệu để nghiên cứu thiết kế chế tạo cảm biến glucose dung dịch, mẫu thực (mẫu máu nước tiểu) Các kết luận án đạt bao gồm: Đã chế tạo thành công chấm graphen lượng tử (GQDs), vật liệu lai tạo nano Ag/nano carbon (AgNPs/GQDs), vật liệu nano Fe3O4 bọc carbon (FeC), vật liệu lai tạo nano FeOOH với chấm graphen lượng tử pha tạp nitơ (FN-GQDs) Phương pháp chế tạo đơn giản, sản phẩm có độ đồng cao phương pháp có triển vọng ứng dụng chế tạo vật liệu với quy mô lớn; Đã khảo sát đặc trưng cấu trúc, tính chất hóa lý loại vật liệu chế tạo phương pháp đại UV-vis, XRD, VSM, TEM, SEM, EDX, FT-IR phổ huỳnh quang; Đã chế tạo thành công cảm biến phát glucose sở vật liệu AgNPs/GQDs có độ chọn lọc cao, khoảng phát từ 0,5 mM đến 8mM, giá trị LOD (30 M) thấp giá trị nồng độ glucose mẫu nước tiểu có dương tính bệnh tiểu đường (2,8 - 5,6 mM) Đã chế tạo thành công cảm biến phát glucose sở vật liệu FeC Khảo sát, lựa chọn vật liệu có tỷ lệ Fe3O4/C=1/3 vật liệu có khả xúc tác tốt ứng dụng chế tạo cảm biến phát glucose Cảm biến phát glucose sở vật liệu FeC13 có độ chọn lọc cao, khoảng phát từ 0,01 mM đến 0.9 mM, giá trị LOD (40 M) Ứng dụng cảm biến để xác định nồng độ glucose dung dịch, huyết mẫu máu Kết cho thấy cảm biến hoạt động tốt với sai số không 10% Đã chế tạo thành công cảm biến phát glucose sở vật liệu FN-GQDs, cảm biến có độ chọn lọc cao, khoảng phát từ 0,04 mM 23 đến 0.8 mM, giá trị LOD (2 M) Ứng dụng cảm biến để xác định nồng độ glucose mẫu nước tiểu người không bị bệnh tiểu đường người bị bệnh tiểu đường Kết xác định tương đối xác có khả ứng dụng cao thực tế Cảm biến sinh học phát glucose sở loại vật liệu AgNPs/GQDs, FeC, FN-GQDs có độ chọn lọc cao, thời gian phát ngắn (khoảng 40 phút), cách chế tạo vận hành cảm biến đơn giản nên có tiềm ứng dụng xét nghiệm Glucose 24 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Nghia Duc Nguyen, Tuan Van Nguyen, Anh Duc Chu, Hoang Vinh Tran, Luyen Thi Tran, Chinh Dang Huynh, 2017, “A label-free colorimetric sensor based on silver nanoparticles directed to hydrogen peroxide and glucose” Arabian Journal of Chemistry, Volume 11, Issue 7, November 2018, Pages 1134-1143 Hoang Vinh Tran, Tuan Van Nguyen, Nghia Duc Nguyen, Chinh Dang Huynh; 2017; “investigation on peroxidase-like catalytic activity of FeOOH/graphene quantum dots nanocomposite” Hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu Toàn quốc – SPMS 2017 Hoang Vinh Tran, Tuan Van Nguyen, Nghia Duc Nguyen, Bent Piro, Chinh Dang Huynh, 2018, “A nanocomposite prepared from FeOOH and Ndoped carbon nanosheets as a peroxidase mimic, and its application to enzymatic sensing of glucose in human urine”, Microchimica Acta, Volume 185, Article number: 270 Hoang Vinh Tran, Anh Duc Chu, Tuan Van Nguyen, Nghia Duc Nguyen, Thu Dieu Le, Chinh Dang Huynh, 2018, “An Investigation of Silver Nanoparticles Formation under Presence of Graphene Quantum Dots as Reducing Reagent and Stabilizer”, Materials Transactions, Volume 59, issue 7, pages 1106-1111 Trần Vĩnh Hoàng, Chu Đức Anh, Nguyễn Đức Nghĩa, Nguyễn Văn Tuân, Lê Diệu Thư, Huỳnh Đăng Chính, 2018, “Tổng hợp vật liệu compozit nano bạc/nano cacbon ứng dụng để chế tạo cảm biến glucose”, Tạp chí Hóa học 56(3e12) 56-61 tháng năm 2018 Tran Vinh Hoang, Nguyen Duc Nghia, Chu Duc Anh, Nguyen Van Tuan, Huynh Dang Chinh; 2018; “Graphene quantum dots as a reducing reagent and stabilizer for green synthesis of silver nanoparticles: towards a hydrogen peroxide and glucose sensor”, Vietnam Journal of Science and Technology 56 (1A) (2018) 146-151 Nguyễn ĐứcNghĩa , Huỳnh Đăng Chính, Trần Vĩnh Hồng, 2019, “Tổng hợp vật liệu Fe3O4/Cacbon cấu trúc lõi vỏ có hoạt tính xúc tác tương tự Peroxidase ứng dụng chế tạo cảm biến sinh học phân tích glucose”, Tạp chí hóa học 57(6E1,2) 500-504 Tháng 12/2019 Nguyễn Đức Nghĩa, Huỳnh Đăng Chính, Trần Vĩnh Hồng, Đào Hồng Vũ, 2021, “Ảnh hưởng lớp vỏ carbon đến hoạt tính xúc tác tương tự peroxidase vật liệu Fe3O4/carbon cấu trúc lõi vỏ định hướng ứng dụng chế tạo cảm biến sinh học glucose”, Tạp chí xúc tác hấp phụ Việt Nam Vol 10 issue 2/2021 25