Nghiên cứu phát triển cảm biến sinh học theo nguyên lý điện hóa không sử dụng chất đánh dấu ứng dụng trong y sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ MỸ THỦY NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CẢM BIẾN SINH HỌC THEO NGUYÊN LÝ ĐIỆN HĨA KHƠNG SỬ DỤNG CHẤT ĐÁNH DẤU ỨNG DỤNG TRONG Y SINH Chuyên ngành: HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS HUỲNH ĐĂNG CHÍNH PGS TS TRẦN I LM H Ni 2012 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sỹ khoa học - ngành Hóa Học, đề tài Nghiên cứu phát triển cảm biến sinh học theo nguyên lý điện hóa không sử dụng chất đánh dấu ứng dụng y sinh công trình nghiên cứu độc lập , kết phân tích đợc thực xác không sử dụng tác giả khác Trong luận văn có tham khảo kết nghiên cứu số tác giả đợc rõ danh mục tài liệu tham khảo Mọi số liệu, tài liệu sử dụng luận văn có nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, ngày 26 tháng 03 năm 2012 Tác giả Ngun ThÞ Mü Thđy MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .3 I.1 CẢM BIẾN SINH HỌC I.1.1 Sơ lược trình phát triển cảm biến sinh học I.1.2 Cấu tạo chung cảm biến I.1.3 Cảm biến theo nguyên lý điện hóa .7 I.1.4 Tiêu chuẩn đánh giá cảm biến sinh học I.1.5 Một số ứng dụng cảm biến sinh học I.2 ENZYME VÀ CẢM BIẾN ENZYME CHOLESTEROL 10 I.2.1 Enzyme 10 I.2.2 Cholesterol oxidase 17 I.2.3 Phản ứng với xúc tác ChOx 17 I.3 POLYME DẪN VÀ POLYANILIN .18 I.3.1 Polyme dẫn 18 I.3.2 Polyanilin 22 I.4 HẠT NANO OXIT SẮT TỪ TÍNH .29 I.4.1 Giới thiệu chung 29 I.4.2 Tính chất hạt nano 30 I.4.3 Phương pháp tổng hợp hạt nano sắt từ 32 CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ NGHIÊN CỨU 37 II.1 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 37 II.1.1 Điện cực làm việc 37 II.1.2 Chế tạo hạt nano Fe3O4 bọc copolyme poly 38 II.1.3 Trùng hợp điện hóa màng PANi PANi- 40 II.1.4 Cố định enzyme Cholesterol 41 II.1.5 Các phân tích điện hóa 43 II.1.6 Phân tích cholesterol phương pháp CHOD-PAP 44 II.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 II.2.1 Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier .45 II.2.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét 46 II.2.3 Các phương pháp nghiên cứu điện hóa 48 II.2.4 Phương pháp trắc quang .50 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .52 III.1 TỔNG HỢP ĐIỆN HÓA MÀNG NANOCOMPOSITE PANi/Fe3O4 .52 III.2 HÀNH VI ĐIỆN HÓA CỦA ĐIỆN CỰC PANi VÀ PANi-Fe3O4 54 III.3 PHÂN TÍCH HÌNH THÁI HỌC QUA ẢNH FE-SEM III.3.1 Ảnh FE-SEM màng PANi PANi-Fe3O4 .55 III.3.2 Ảnh FE-SEM màng PANi PANi-Fe3O4 cố định ChOx .55 III.4 PHỔ HỒNG NGOẠI PANi PANi-Fe3O4/Fe3O4-ChOx 57 III.5 CÁC PHÉP ĐÁNH GIÁ ĐIỆN HÓA ĐỐI VỚI CẢM BIẾN ChOx 58 III.5.1 Phương pháp Von-Ampe vòng (CV) 58 III.5.2 Phương pháp quét tuyến tính (LSV) 59 III.5 So sánh đáp ứng dòng cảm biến PANi-ChOx, PANi-Fe3O4/ChOx PANi-Fe3O4/Fe3O4-ChOx 60 III.6 KHOẢNG TUYẾN TÍNH,GIỚI HẠN PHÁT HIỆN,GIỚI HẠN ĐỊNH LƯỢNG 62 III.6.1 Khoảng tuyến tính 62 III.6.2 Giới hạn phát giới hạn định lượng 66 III.7 ĐÁNH GIÁ CẢM BIẾN ChOx 66 III.7.1 Kiểm tra độ đặc hiệu cảm biến ChOx .66 III.7.2 Độ nhạy cảm biến 67 III.7.3 Phân tích mẫu giả lập 68 KẾT LUẬN 70 ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ANi Aniline CE Điện cực phụ trợ ChOx Cholesterol oxidase CoE Coenzyme CV Phân cực vòng E Enzyme p(St-co-AA) Copolyme polystyren polyacrylic axit EIS Phổ tổng trở điện hóa EM Emeraldine ES Muối Emeraldine FT-IR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier GS Phân cực dòng tĩnh IDE Điện cực có cấu trúc lược IUPAC Hiệp hội quốc tế hoá học lý thuyết hóa ứng dụng LE Leucoemeraldine MEMS Micro-Electro-Mechanical Systems PANi Polyanilin PBS Dung dịch đệm muối phosphat PE Pernigraniline PEDOT Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene) PPy Polypyrol PS Phân cực tĩnh RE Điện cực so sánh SCE Điện cực calomen bão hòa SEM Kính hiển vi điện tử quét USB Universal Serial Bus WE Điện cực làm việc DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng III Chênh lệch cường độ dòng thêm cholesterol vào hệ điện hóa 64 Bảng III Kết đo chênh lệch cường độ dòng mẫu trắng 66 Bảng III Độ nhạy cảm biến 68 Bảng III Kết xác định hiệu suất thu hồi cholesterol mẫu giả lập theo hai phương pháp 69 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình I Mơ hình cảm biến Glucose hệ [11] Hình I Phịng Viện ITIMS, ĐH Bách Khoa Hà Nội Hình I Sơ đồ cấu tạo chung cảm biến sinh học Hình I Một số phần tử sử dụng làm đầu thu sinh học Hình I Một hệ cảm biến điện hóa Hình I (a) Mơ hình Fisher (b) Mơ hình Koshland .12 Hình I Xúc tác Enzyme làm giảm lượng phản ứng 14 Hình I Cholesterol Oxidase (ChOx) 17 Hình I Vinylferrocene 19 Hình I 10 Một số polyme dẫn điện tử .20 Hình I 11 Polyme trao đổi ion (poly 4-Vilynpyridine với Fe(CN)63-) 20 Hình I 12 Cơng thức tổng qt PANi .23 Hình I 13 Quá trình chuyển đổi cấu trúc điện tử PANi mơi trường oxy hóakhử 24 Hình I 14: Đường CV PANi dung dịch HCl 1M thay đổi màu PANi giai đoạn oxy hoá khác tốc độ quét 50 mV/s [2]25 Hình I 15 Dạng bipolaron PANi .26 Hình I 16 Cấu trúc hạt nano Fe3O4 [38] 30 Hình I 17 Cơ chế hình thành phát triển hạt nano dung dịch .32 Hình I 18 Công thức phân tử glutaraldehyde 35 Hình I 19 Phương pháp liên kết chéo (cross-linking) .35 Hình II Sơ đồ chế tạo vi điện cực tích hợp 38 Hình II Vi điện cực tích hợp 38 Hình II Hệ điện hóa đa Autolab/PGSTAT12 41 Hình II Hệ ủ GA cố định enzyme 42 Hình II Sơ đồ nguyên lý máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier 46 Hình II Sơ đồ phận kính hiển vi điện tử quét .48 Hình II Phương pháp qt tuyến tính đa chu kỳ 49 Hình II Quan hệ điện dòng điện phương pháp CV 49 Hình II Sơ đồ nguyên lý máy trắc quang .51 Hình II 10 Đường chuẩn cách xác định nồng độ (Cx) theo phương pháp đường chuẩn từ Ax đo 51 Hình III Phổ trùng hợp điện hóa theo phương pháp CV màng (a) PANi (b) PANi-Fe3O4 vi điện cực Pt .52 Hình III So sánh cường độ dòng phổ CV (chu kỳ thứ 20) trình trùng hợp màng PANi PANi-Fe3O4 53 Hình III Ảnh hệ điện cực trước sau trùng hợp 54 Hình III Phổ CV điện cực Pt/PANi Pt/PANi-Fe3O4 đệm PBS (KCl 0,9%) .54 Hình III Ảnh FE-SEM màng (A) PANi (B) PANi-Fe3O4 trùng hợp theo phương pháp CV vi điện cực Pt .55 Hình III ảnh FE-SEM (A) hạt nano Fe3O4, điện cực (B) Pt/PANi/ChOx, (C) Pt/PANi-Fe3O4/ChOx (D) Pt/PANi-Fe3O4/ Fe3O4-ChOx 56 Hình III Phổ FT-IR (đường a) PANi (đường b) PANi-Fe3O4/Fe3O4-ChOx 57 Hình III Phổ CV Pt/PANi-Fe3O4/Fe3O4-ChOx với tốc độ quét thay đổi từ 10 tới 100mV/s với bước 10mV (đường a tới j) .58 Hình III Phổ CV điện cực Pt/PANi-Fe3O4/Fe3O4-ChOx PBS khơng có cholesterol có 0,5mM cholesterol .59 Hình III 10 Đường LSV điện cực Pt/PANi-Fe3O4/Fe3O4-ChOx đệm PBS (đường a) 0,0mM cholesterol, (đường b) thêm 0,15mM cholesterol (đường c) thêm 0,3mM cholesterol 60 Hình III 11 So sánh khả đáp ứng dòng cảm biến PANi-ChOx, PANiFe3O4/ChOx PANi-Fe3O4/Fe3O4-ChOx 61 Hình III 12 Cơ chế phản ứng oxy hóa cholesterol điện cực PANiFe3O4/Fe3O4-ChOx 62 Hình III 13 Đặc tuyến đáp ứng dịng cảm biến ChOx 63 Hình III 14 Đường chuẩn cảm biến ChOx .65 Hình III 15 Độ đặc hiệu cảm biến ChOx 67 MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, xã hội ngày phát triển, đời sống vật chất tinh thần người nâng cao Chất lượng bữa ăn cải thiện nên số bệnh yếu tố nguy gia tăng, điển hình bệnh tim mạch, huyết áp cao, tai biến mạch máu não Có nhiều nguyên nhân gây bệnh tim mạch, nguyên nhân quan trọng hàm lượng cholesterol thể tăng cao Con người ngày chăm lo đến sức khỏe thân điểm đến họ bệnh viện để kiểm tra sức khỏe Để chẩn đốn xác tình trạng bệnh, bác sĩ chuyên khoa bệnh viện cần có kết hợp khoa cận lâm sàng, xét nghiệm, chụp chiếu x-quang v.v Hiện xét nghiệm sinh hóa huyết học tiến nhiều nhờ phát triển ngành khoa học kỹ thuật Đối với số bệnh thường gặp như: đái tháo đường, tăng huyết áp, rối loạn mỡ máu kết xét nghiệm cần kiểm tra thường xuyên để có hướng điều trị kịp thời Tuy nhiên phương pháp phân tích sử dụng bệnh viện, trung tâm nghiên cứu thường đòi hỏi đầu tư máy móc hãng nước ngồi đắt tiền, thời gian phân tích lâu, người sử dụng phải có chun mơn, người bệnh phải chịu chi phí cao, nhiều thời gian chờ đợi Cảm biến sinh học đo tín hiệu điện hóa (electrochemical biosensor) đáp ứng u cầu hóa học phân tích đại có khả phân tích nhanh theo thời gian thực (real-time), có độ nhạy, độ chọn lọc độ xác cao; thiết bị phân tích nhỏ gọn, sử dụng đơn giản, có giá thành phù hợp Với phát triển công nghệ vi điện tử, công nghệ nano loại vật liệu mới, khả chế tạo ứng dụng cảm biến sinh học ngày thực hơn, phương pháp khơng địi hỏi nhiều hóa chất, dung mơi; cần lượng mẫu phân tích nhỏ tiền đề hóa học phân tích xanh chủ đề hóa học đại hướng tới Do việc dùng cảm biến sinh học xác định nồng độ chất ure, glucose, cholesterol, amylase coi phương pháp bổ sung cho phương pháp phân tích tiêu chuẩn có bệnh viện Do tính hữu ích khả ứng dụng cao, luận văn “Nghiên cứu phát triển cảm biến sinh học theo nguyên lý điện hóa khơng sử dụng chất đánh dấu ứng dụng y sinh”, hướng tới chế tạo cảm biến sinh học với điều kiện cơng nghệ có nước, khảo sát kết cảm biến chế tạo, so sánh với kết kiểm tra đối chứng khoa hóa sinh Bệnh viện Bạch mai Qua ứng dụng để xác định nhanh số cholesterol chế phẩm sinh học I (µA) 3,5µA cholesterol cholesterol PANi-Fe3O4/Fe3O4-ChOx PANi-Fe3O4/ChOx cholesterol PANi/ChOx t (s) Hình III 11 So sánh khả đáp ứng dịng cảm biến PANi-ChOx, PANi-Fe3O4/ChOx PANi-Fe3O4/Fe3O4-ChOx Kết thể hình III.11 cho thấy cảm biến sở màng PANi cho cường độ đáp ứng dòng thấp so với màng pha tạp Fe3O4 So sánh màng PANi-Fe3O4 cố định ChOx với màng PANi-Fe3O4 đồng cố định Fe3O4-ChOx, thấy điện cực PANi-Fe3O4/Fe3O4-ChOx khơng có cường độ dịng đáp ứng cao mà thời gian đáp ứng dịng nhanh Khơng có nhiều nghiên cứu ứng dụng hạt nano Fe3O4 chế tạo cảm biến sinh học điện hóa, nhiên cho hạt Fe3O4 bọc p(St-co-AA) với nhóm chức COO- bề mặt tăng hiệu cố định phần tử enzyme ChOx đồng thời đóng vai trị hợp chất trung gian hoạt động truyền điện tử tới đế Pt, trình chuyển điện tử nhanh hơn, hiệu tín hiệu đo nhờ tốt 61 Mô hình phản ứng oxy hóa cholesterol với xúc tác enzyme ChOx với có mặt Fe3O4 mơ tả sau : -e PANi H2O + O2 Fe3O4 -e Pt H2O2 + 4-Cholesten-3-One ChOx GA cholesterol Hình III 12 Cơ chế phản ứng oxy hóa cholesterol điện cực PANiFe3O4/Fe3O4-ChOx III.6 KHOẢNG TUYẾN TÍNH,GIỚI HẠN PHÁT HIỆN,GIỚI HẠN ĐỊNH LƯỢNG III.6.1 Khoảng tuyến tính Bình điện hóa sử dụng cho phép xác định chứa 5ml dung dịch đệm PBS, điều kiện nhiệt độ phòng Sử dụng hệ điện cực tích hợp gồm có điện cực làm việc điện cực sinh học PANi-Fe3O4/Fe3O4-ChOx, điện cực so sánh điện cực Ag/AgCl, điện cực đối điện cực Pt Áp dụng phương pháp đo dòng (chronoamperometric) điện áp cố định E = +0,5V Cường độ dòng đo liên tục theo thời gian, sau cường độ dòng đạt ổn định 100µl dung dịch cholesterol 10mM thêm vào hệ điện hóa (in-situ) Kết đo đặc tuyến đáp ứng dịng trình bày hình III 13 62 40 I (µA) 30 20 10 cholesterol 0 200 400 600 800 1000 t (s) Hình III 13 Đặc tuyến đáp ứng dòng cảm biến ChOx Có thể thấy chất cholesterol thêm vào bình điện phân cường độ dịng tăng cao đạt ổn định nhanh (sau khoảng tới giây), tín hiệu nhiễu Chênh lệch cường độ dòng (∆I) đạt cân so với tín hiệu (khi chưa thêm cholesterol) ứng với tổng nồng độ cholesetrol thêm vào bình điện phân (có tính đến thay đổi thể tích thêm cholesterol vào hệ điện hóa); kết đưa bảng III.1 63 Bảng III Chênh lệch cường độ dịng thêm cholesterol vào hệ điện hóa ∆I (µA) C (mM) I (µA) 0,000 0,0055 0,196 4,581 4,576 0,385 8,055 8,049 0,566 10,09 10,08 0,741 13,86 13,85 0,909 17,50 17,49 1,071 22,51 22,50 1,228 26,12 26,11 1,379 28,88 28,87 1,525 33,01 33,00 1,667 35,27 35,02 1,803 37,26 37,25 1,935 38,85 38,84 2,063 39,71 39,70 64 45 40 35 ∆I (µA) 30 25 20 15 Equation 10 y = a + b*x Adj R-Square 0.99297 Value Intercept Slope 0.0 0.3 0.6 0.9 1.2 Standard Error -0.8352 0.66165 21.44897 0.57052 1.5 1.8 2.1 cholesterol (mM) Hình III 14 Đường chuẩn cảm biến ChOx Kết cho thấy cảm biến cho đáp ứng dòng tốt khoảng nồng độ cholesterol từ 0,196mM tới 1,803mM Ở nồng độ cholesterol lớn hơn, thêm vào bình điện phân, tín hiệu bị nhiễu, đáp ứng dịng kém; điều ChOx xúc tác cho phản ứng oxy hóa choleterol khơng phục hồi kịp với tốc độ thêm vào chất Do đó, khoảng tuyến tính cảm biến cholesterol sở màng nanocomposite PANi-Fe3O4 từ 0,196mM tới 1,803mM Với kết đồ thị (hình III.14), phương trình tuyến tính (y=b*x+a) có: a=-0,8352; b=21,44; Sa=0,6616; Sb=0,5705 Giá trị chuẩn t với bậc tự f=10, độ tin cậy 95% ta có t=2,228 Phương trình hồi qui đường chuẩn có dạng: ∆I (µA) = (21,45 ± 1,271) * C (mM) + (-0,8352 ± 1,1474) Bình phương hệ số tương quan phương trình hồi quy đạt r2=0,9929 65 III.6.2 Giới hạn phát giới hạn định lượng Để xác định giới hạn phát phương pháp, thực thủ tục xây dựng đường chuẩn, cường độ dịng ổn định thêm 100µl dung dịch đệm PBS (mẫu trắng) vào Sau 15 giây (tính từ thời điểm thêm PBS vào) ghi lại cường độ dòng tính chênh lệch cường độ dịng (∆I) so với dung dịch Bảng III Kết đo chênh lệch cường độ dịng mẫu trắng Mẫu ∆I (µA) 0,08 0,52 0,41 0.28 0,44 0,38 Giá trị trung bình ∆I (µA): 0,352 Độ lệch chuẩn: 0,154 ∗ Giới hạn phát hiện: LOD = * SB/B = * 0,154/21,45 = 0,022mM ∗ Giới hạn định lượng: LOQ = 10 * SB/B = 10 * 0,154/21,45 = 0,072mM III.7 ĐÁNH GIÁ CẢM BIẾN ChOx III.7.1 Kiểm tra độ đặc hiệu cảm biến ChOx Để kiểm tra độ đặc hiệu cảm biến, tiến hành đo đáp ứng dòng cholesterol, axit acrobic, axit uric, đường glucose đệm PBS điện +0,5V Kết đưa hình III.15 66 40 I (µA) 30 Axit Acrobic 0,05mM Axit Uric 20 0,02mM Glucose 1mM PBS 200 300 cholesterol 10 0 100 400 500 t (s) Hình III 15 Độ đặc hiệu cảm biến ChOx Có thể thấy cho cholesterol vào hệ điện hóa, cường ddoooj dịng thay đổi đột ngột đạt cân Trong đó, thêm chất khác axit acrobic, axit uric, đường glucose đệm PBS vào cường độ dòng thây đổi không đáng kể, thay đổi (nhiễu) thời điểm thêm dung dịch vào điện tiếp xúc bơm dung dịch vào hệ điện hóa, cường độ dịng nhanh chóng trở lại vị trí cân trước Như độ đặc hiệu với chất cảm biến tốt III.7.2 Độ nhạy cảm biến Kết tính độ nhạy cảm biến đưa bảng III.2 67 Bảng III Độ nhạy cảm biến C (mM) ∆I (µA) S (µA/mM) 0,196 4,576 23,34 0,385 8,049 20,90 0,566 10,08 17,80 0,741 13,85 18,69 0,909 17,49 19,24 1,071 22,50 21,00 1,228 26,11 21,26 1,379 28,87 20,93 1,525 33,00 21,63 1,667 35,02 21,00 1,803 37,25 20,66 1,935 38,84 20,07 2,063 39,70 19,24 Độ nhạy trung bình cảm biến 21,44 µA/mM III.7.3 Phân tích mẫu giả lập Thực với mẫu giả lập dung dịch cholesterol có nồng độ khác pha đệm PBS có chứa 0,05mM glucose, 0,02mM axit ascobic axit uric 0,2mM Tính nồng độ cholesterol theo phương trình đường chuẩn ∆I (µA) = 21,45 * C (mM) - 0,8352, đánh giá hiệu suất thu hồi so sánh với phương pháp phân tích trắc quang 68 Bảng III Kết xác định hiệu suất thu hồi cholesterol mẫu giả lập theo hai phương pháp Cảm biến sinh học Trắc quang [Cholesterol] [Cholesterol] Hiệu suất thu [Cholesterol] Hiệu suất thu thêm vào (mM) xác định hồi xác định hồi (mM) (%) (mM) (%) 0,600 0,558 93,0% 0,595 99,2% 0,800 0,872 109% 0,805 101% 1,00 0,975 97,5 0,999 99,9% 1,20 1,224 102% 1,15 95,8% Kết cho thấy cảm biến cho kết phân tích xác, nồng độ thấp (nhỏn 1mM) kết có sai số lớn 5%, nhiên nồng độ cao kết tương đương với phương pháp tiêu chuẩn phương pháp trắc quang 69 KẾT LUẬN Trong trình thực đề tài “Nghiên cứu phát triển cảm biến sinh học theo ngun lý điện hóa khơng sử dụng chất đánh dấu ứng dụng y sinh” bước đầu thu số kết khoa học, đóng góp vào việc nghiên cứu chế tạo cảm biến sinh học điện hóa ứng dụng phân tích nhanh cholesterol Kết thu khn khổ nghiên cứu luận văn bao gồm: Đã ứng dụng hạt nano oxit sắt từ (Fe3O4) chế tạo cảm biến sinh học xác định nhanh cholesterol theo nguyên lý điện hóa Kết cho thấy hạt Fe3O4 bọc p(AA-co-St) có độ bền khả phân tán tốt dung dịch Các hạt Fe3O4 với enzyme ChOx cố định màng PANi-Fe3O4 thông qua tác nhân GA cho đáp ứng dịng với có độ đặc hiệu độ nhạy cao, thời gian đáp ứng ngắn, không tương tác với thành phần khác axit acrobic, axit uric Bằng phép phân tích điện hóa von-ampe qt vịng, von- ampe qt tuyến tính cho thấy cảm biến có đáp ứng dòng tốt nhát +0,5V (so với Ag/AgCl chế tạo tích hợp điện cực) Áp dụng phương pháp đo đáp ứng dòng theo thời gian thực (chronoamperometry) điện +0,5V cho thấy cảm biến có thời gian đáp ứng ngắn (nhỏ giây), đạt ổn định nhanh (chỉ sau khoảng 20 giây) Trong dải nồng độ cholesterol từ 0,196mM tới 2,063mM cảm biến cho tín hiệu đáp ứng dịng (khác có nghĩa so với tín hiệu nền) Khoảng tuyến tính cảm biến từ 0,196mM tới 1,803mM Hệ số tương quan đường chuẩn đạt 0,9929 Độ nhạy cảm biến đạt trung bình 21,44µA/mM Giới hạn phát (đo với mẫu trắng) 0,022mM giới hạn định lượng đạt 0,072mM Trong nghiên cứu tiến hành phân tích số mẫu giả lập (mẫu spike) với nồng độ cholesterol biết trước so sánh với phương pháp trắc quang Kết cho thấy cảm biến cho kết khơng có khác biệt lớn so với phương pháp trắc quang nằm sai số tương đối cho phép 70 ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Từ kết thu luận văn, định hướng nghiên cứu chúng tơi ổn định quy trình chế tạo, tiếp tục nâng cao độ ổn định giới hạn đo cảm biến Tiến hành cố định đồng thời biemzyme cholesterol oxidase cholesterl ester nhằm ứng dụng định lượng nhanh cholesterol mẫu thật mẫu huyết Tiến hành chế tạo thiết bị phân tích cầm tay nhỏ gọn, theo chuẩn kết nối USB với điện cực 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO Clark, L.C and C Lyons, Electrode systems for continuous monitoring in cardiovascular surgery Annals of the New York Academy of Sciences, 1962 102(1): p 29-45 Hòa, D.T., Nghiên cứu tổng hợp polyanilin phương pháp điện hóa khả ứng dụng để chế tạo biosensor xác định glucoza 1993, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Vũ Thị Hồng Ân, N.D.Đ., Trương Thị Ngọc Liên, Trần Đại Lâm, Cảm biến sinh học Glucose oxidaza (GOx) sở màng nanocomposite: Polypyrrol/ống cacbon nano ứng dụng phân tích hàm lượng glucose Tạp chí Hóa học, 2008 46(5A): p 187-191 Vũ Thị Hồng Ân (2008), Cảm biến sinh học sở composite polypyrrole ống nanocacbon ứng dụng xác định GOx ADN 2008, Đại học Bách Khoa Hà Nội Tran Dai Lam, N.H.B., Nguyen Ngoc Thinh, Nguyen Duc Chien, Fabrication and characterization of microscaled DNA sensor based on advanced materials Journal of Analytical Sciences in Physics, Chemistry and Biology, 2006 2: p 77 Ánh, T.T.N., Nghiên cứu phương pháp cố định ADN lên bề mặt cảm biến sinh học sở độ dẫn 2008, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tam, P.D., et al., DNA sensor development based on multi-wall carbon nanotubes for label-free influenza virus (type A) detection Journal of Immunological Methods, 2009 350(1–2): p 118-124 Tran, L.D., et al., Electrochemical detection of short HIV sequences on chitosan/Fe3O4 nanoparticle based screen printed electrodes Materials Science and Engineering: C, 2011 31(2): p 477-485 72 Tam, P.D., et al., Facile preparation of a DNA sensor for rapid herpes virus detection Materials Science and Engineering: C, 2010 30(8): p 1145-1150 10 Tran, L.D., et al., Development of interdigitated arrays coated with functional polyaniline/MWCNT for electrochemical biodetection: Application for human papilloma virus Talanta, 2011 85(3): p 1560-1565 11 Wang, J., Glucose Biosensors: 40 Years of Advances and Challenges Electroanalysis, 2001 13(12): p 983-988 12 IUPAC, Recommended Definitions and Classification Pure Appl Chem., 1999 71(12): p 2333-2348 13 Chemistry, T.N.P.i http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2000/illpres/index.ht ml 2000 14 Lange, U., N.V Roznyatovskaya, and V.M Mirsky, Conducting polymers in chemical sensors and arrays Analytica Chimica Acta, 2008 614(1): p 1-26 15 Nghĩa, N.Đ., Bán dẫn hữu polyme Cơng nghệ chế tạo, tính chất, ứng dụng, 2007: Nhà xuất Khoa học tự nhiên công nghệ 16 Ánh, T.T.N., Nghiên cứu phương pháp cố định ADN lên bề mặt cảm biến sinh học sở độ dẫn, in Khoa học vật liệu 2008, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội: Hà Nội p 72 17 Tuấn, M.A., Cảm biến sinh học tình hình nghiên cứu, chế tạo ứng dụng Thế giới cảm biến, 2006 11(75): p 38 18 Dzyadevych, S.V., et al., Amperometric enzyme biosensors: Past, present and future IRBM 29(2-3): p 171-180 19 Amine, A., et al., Enzyme inhibition-based biosensors for food safety and environmental monitoring Biosensors and Bioelectronics, 2006 21(8): p 1405-1423 73 20 Wang, J., et al., Remote electrochemical sensor for monitoring TNT in natural waters Analytica Chimica Acta, 1998 361(1–2): p 85-91 21 Dzyadevych S V., A.V.N., Soldatkin A P., El'skaya A V., Martelet C., Jaffrezic-Renault N., Amperometric enzyme biosensors: Past, present and future IRBM 29(2-3): p 171-180 22 Thịnh, B.Đ.H., Lưu Duẫn, Lê Dỗn Biên Hóa sinh công nghiệp 2000: NXB Khoa học Kỹ thuật 23 Copeland, R.A., Enzymes: A Practical Introduction to Structure, Mechanism, and Data Analysis 2000: Wiley-VCH 397 24 Schomburg, D., I Schomburg, and A Chang, Class Oxidoreductases XI: EC 1.14.11 - 1.14.14 (Springer Handbook of Enzymes) 2006: Springer 25 MacLachlan, J., et al., Cholesterol oxidase: sources, physical properties and analytical applications The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology, 2000 72(5): p 169-195 26 Gordon G Wallace, G.M.S., Leon A P Kane-Maguire, Peter R Teasdale, Conductive electroactive polymers : intelligent polymer systems, ed r ed 2009: CRC Press Taylor & Francis Group 27 Tân, T.V., ed Khoa học công nghệ nano 2009, NXB Tri Thức 28 Nghĩa, N.Đ., Bán dẫn hữu polyme Cơng nghệ chế tạo, tính chất, ứng dụng 2007, Hà Nội: Nhà xuất Khoa học tự nhiên công nghệ 29 Wikipedia Aniline http://vi.wikipedia.org/wiki/Anilin 30 Tahir Zarini Muhammad, A.E.C., Grooms Daniel L., Polyaniline synthesis and its biosensor application Biosensors and Bioelectronics, 2005 20(8): p 1690-1695 31 Hải, N.H Chế tạo hạt nanơ xít sắt từ tính https://sites.google.com/a/hus.edu.vn/nguyenhoanghai/che-tao-hat-nano-oxit-sat 74 32 Yang, C., J Wu, and Y Hou, Fe3O4 nanostructures: synthesis, growth mechanism, properties and applications Chemical Communications, 2011 47(18): p 5130-5141 33 Hải, N.H Ứng dụng hạt nano từ tính xít sắt http://user.hus.edu.vn/nguyenhoanghai/ung-dung-hat-nano-tu-tinh-o-xit-sat 34 Yanling CHENG, L.M., Ruohui LI, Poly(styrene-acrylic acid) magnetic polymer microspheres Front Chem China, 2008 3(4): p 454–457 35 Luong, T.T., et al., Design of carboxylated Fe3O4/poly(styrene-co-acrylic acid) ferrofluids with highly efficient magnetic heating effect Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2011 384(1–3): p 23-30 36 Doretti, L., et al., Covalently immobilized enzymes on biocompatible polymers for amperometric sensor applications Biosensors and Bioelectronics, 1996 11(4): p 365-373 37 Khan Raju, K.A., Mishra A P., Immobilization of cholesterol oxidase onto electrochemically polymerized film of biocompatible polyaniline-Triton X100 Materials Science and Engineering: C, 2009 29(4): p 1399-1403 38 P.D Gaikwad, D.J.S., V.K Gade, P.A Savale, H.J Kharat, K.P Kakde, and M.D Shirsat, Immobilization of GOD on Electrochemically Synthesized PANI Film by Cross-linking via Glutaraldehyde for Determination of Glucose Int J Electrochem Sci., 2006 1: p 425-434 39 Đĩnh, N.H and T.T Đà, Ứng dụng số phương pháp phổ nghiên cứu cấu trúc phân tử 1999: NXB Giáo Dục 75 ... Luận văn Thạc sỹ khoa học - ngành Hóa Học, đề tài Nghiên cứu phát triển cảm biến sinh học theo nguyên lý điện hóa không sử dụng chất đánh dấu ứng dụng y sinh công trình nghiên cứu độc lập , kết phân... tính hữu ích khả ứng dụng cao, luận văn ? ?Nghiên cứu phát triển cảm biến sinh học theo ngun lý điện hóa khơng sử dụng chất đánh dấu ứng dụng y sinh? ??, hướng tới chế tạo cảm biến sinh học với điều kiện... BIẾN SINH HỌC I.1.1 Sơ lược trình phát triển cảm biến sinh học I.1.2 Cấu tạo chung cảm biến I.1.3 Cảm biến theo nguyên lý điện hóa .7 I.1.4 Tiêu chuẩn đánh giá cảm biến