Nghiên cứu chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở vật liệu zno cấu trúc nano ứng dụng phát hiện vi khuẩn salmonella

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẢM BIẾN SINH HỌC TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU ZNO CẤU TRÚC NANO ỨNG DỤNG PHÁT HIỆN VI KHUẨN SALMONELLA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU Hà Nội – Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẢM BIẾN SINH HỌC TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU ZNO CẤU TRÚC NANO ỨNG DỤNG PHÁT HIỆN VI KHUẨN SALMONELLA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐẶNG THỊ THANH LÊ Hà Nội – Năm 2019 LỜI CẢM ƠN Lời tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Đặng Thị Thanh Lê - Viện Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu (ITIMS), người hướng dẫn tơi hồn thành luận văn tạo điều kiện tốt trang thiết bị, sở vật chất suốt trình tơi thực đề tài nghiên cứu Tơi xin chân thành cảm ơn GS TS Nguyễn Văn Hiếu - Trường Đại học Phenikaa, PGS TS Nguyễn Đức Hòa, PGS TS Nguyễn Văn Duy, TS Chử Mạnh Hưng - Viện ITIMS - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, TS Trần Quang Huy - Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Các thầy gợi mở ý tưởng khoa học, giúp đỡ q trình nghiên cứu Các thầy khơng cung cấp cho kiến thức, phương pháp vô quý báu mà cịn truyền cho tơi niềm say mê học tập, đức tính bền bỉ, nghiêm túc nghiên cứu khoa học Tôi xin chân thành cảm ơn anh, chị nghiên cứu sinh bạn, em học viên cao học phịng thí nghiệm Nghiên cứu ứng dụng phát triển cảm biến nano Viện ITIMS hướng dẫn, giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn Cuối tơi xin gửi lời cảm ơn đến thành viên gia đình tôi, người hỗ trợ trình phấn đấu học tập nghiên cứu Hà Nội, tháng 05 năm 2019 NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC I ITIMS 2017-2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi thực hướng dẫn TS Đặng Thị Thanh Lê Các số liệu kết luận văn trung thực chưa tác giả khác công bố cơng trình Tác giả luận văn Nguyễn Thị Hồng Phước NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC II ITIMS 2017-2019 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 12 1.1 Cảm biến sinh học 12 1.1.1 Khái niệm cảm biến sinh học 12 1.1.2 Phân loại cảm biến sinh học 12 1.2 Tổng quan vật liệu ZnO 22 1.3 Cảm biến miễn dịch điện hóa sở vật liệu cấu trúc nano ZnO 23 1.4 Vi khuẩn salmonella 27 1.5 Các phương pháp phân tích điện hóa 28 1.5.1 Phương pháp quét vòng (CV) 28 1.5.2 Phổ tổng trở điện hóa (EIS) 30 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 35 2.1 Chế tạo cảm biến miễn dịch điện hóa 35 2.1.1 Hóa chất thiết bị 35 2.1.2 Quy trình chế tạo điện cực Pt/Cr/SiO2/Si 36 2.1.3 Quy trình mọc nano ZnO phương pháp thủy nhiệt 37 2.2 Chức hóa bề mặt điện cực cố định kháng thể bề mặt 38 2.3 Khảo sát tính chất cảm biến 40 2.3.1 Khảo sát hình thái cấu trúc cấu trúc nano ZnO 40 2.3.2 Khảo sát tính chất điện hóa đế khác 41 NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC ITIMS 2017-2019 2.3.3 Khảo sát tính chất nhạy sinh học 42 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Tính chất vật liệu 43 3.2 Tính chất điện hóa điện cực 46 3.2.1 Điện cực Pt 46 3.2.2 Điện cực Pt phủ vật liệu nano ZnO 49 3.3 Tính nhạy sinh học 54 3.3.1 Tính nhạy sinh học ba loại cảm biến 54 3.3.2 Độ ổn định cảm biến nano ZnO đường kính bé 56 3.3.3 Phát vi khuẩn Salmonella 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN CỦA LUẬN VĂN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC ITIMS 2017-2019 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Nghĩa STT Viết tắt ZnO NRs Đk PCR Polymerase chain reaction Phản ứng khuếch đại gen SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét FESEM Field Emission Scanning Electron Kính hiển vi điện tử quét phát Microscope xạ trường HRTEM High Resolution Transmission Kính hiển vi điện tử truyền qua Electron Microscope phân giải cao XRD X-Ray Diffraction Nhiễu xạ tia X CV Cyclic voltammetry Quét vòng EIS 10 IEP 11 Ab 12 Ag 13 VAST 14 NIHE 15 AIST 16 ITIMS 17 IUPAC Tiếng anh Zinc oxide nanorods Thanh nano ZnO Đường kính Electrochemical impedance Phổ tổng trở điện hóa spectroscopy Isoelectric point Điểm đẳng điện Antibody Kháng thể Antigen Kháng nguyên Vietnam Academy of Science and Viện Hàn lâm Khoa học Technology Công nghệ Việt Nam National Institute of Hygiene and Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung Epidemiology Ương Advanced Institute for Science Viện Tiên tiến Khoa học and Technology Công nghệ International Training Institue for Viện Đào tạo Quốc tế Khoa Materials Science học Vật liệu International Union of Pure and Tổ chức Quốc tế Hóa học Applied Chemistry túy Hóa học ứng dụng NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC ITIMS 2017-2019 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Danh mục Trang 12 Hình 1.1 Cấu tạo chung cảm biến sinh học Hình 1.2 Xu hướng số lượng báo xuất hàng năm liên quan đến cảm biến sinh học dựa phần tử nhận biết sinh học (2010 - 2018) 13 Hình 1.3 Thiết kế chung nguyên lý làm việc cảm biến sinh học DNA 14 Hình 1.4 Sơ đồ đơn giản hóa minh họa tương tác aptamer - mục tiêu 15 Hình 1.5 Các cấu hình liên kết xét nghiệm miễn dịch: (A) hình thành cấu trúc bánh sandwich, (B) xét nghiệm miễn dịch kiểu cạnh tranh, (C) hình thành cấu trúc bánh sandwich mở rộng, (D) hình thành cấu trúc bánh sandwich 17 bề mặt (hạt nano - vi mơ) Hình 1.6 Sơ đồ biểu diễn cấu trúc hình chữ Y kháng thể 18 Hình 1.7 Kháng thể đơn dòng đa dòng tương tác với kháng nguyên 18 Hình 1.8 Tương tác kháng thể kháng nguyên 19 Hình 1.9 Cấu trúc lục giác kiểu wurtzite ZnO 22 Hình 1.10 Ảnh FESEM nano ZnO chế tạo phương pháp thủy nhiệt James Jungho Pak cộng chế tạo 24 Hình 1.11 Ảnh SEM sợi nano ZnO chế tạo phương pháp phun tĩnh điện với điều kiện khác Ashutosh Sharma cộng chế 25 tạo Hình 1.12 Ảnh SEM hoa nanno ZnO (A) cấu trúc Au-hoa nano ZnO (B) Chunyan Li cộng chế tạo 25 Hình 1.13 Vi khuẩn Salmonella 27 Hình 1.14 Quan hệ điện dòng điện qt vịng 29 Hình 1.15 Sơ đồ khối mơ nguyên lý đo tổng trở 30 Hình 1.16 Biểu diễn hình học phần tử phức 31 Hình 1.17 (a) Q trình điện hóa xảy bề mặt điện cực làm việc tích điện dương tiếp xúc với dung dịch diện ly chứa cặp chất dò; (b) Mạch NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 32 ITIMS 2017-2019 điện tương đương Randles Hình 1.18 Mơ hình mạch tương đương Randles cho trở kháng phức hệ thống điện cực ba chân dung dịch ion Hình 1.19 Sơ đồ trở kháng Faradaic trình bày dạng đồ thị Nyquist Hình 2.1 Hệ đo điện hóa Palmsen thiết bị tích hợp phần mềm đo điện hóa 33 34 35 Hình 2.2 Mơ hình chip cảm biến 36 Hình 2.3 Quá trình chế tạo điện cực Pt/Cr/SiO2/Si 36 Hình 2.4 Sơ đồ trình mọc nano 37 Hình 2.5 Cố định kháng thể nao ZnO với liên kết chéo GMBS: a) silan hóa bề mặt nano ZnO, b) liên kết chéo GMBS với nano 39 silan hóa, c) liên kết kháng thể với nhóm chức chất liên kết chéo Hình 2.6 Q trình chức hóa bề mặt cảm biến 40 Hình 2.7 Sơ đồ hệ đo điện hóa 41 Hình 2.8 Giao diện phần mềm đo CV (a) EIS (b) 42 Hình 3.1 Ảnh SEM mẫu vật liệu ZnO tổng hợp điều kiện khác (a, b): màng ZnO phún xạ; (c, d): nano ZnO tổng hợp với nồng độ dung dịch 0.1M; (e, f): nano ZnO tổng hợp với nồng độ 43 dung dịch 0.01M Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu nano ZnO đường kính bé Hình 3.3 Ảnh HRTEM nano ZnO đường kính bé a) độ phóng đại thấp b) độ phóng đại cao 45 46 Hình 3.4 Ảnh thực tế điện cực Pt 46 Hình 3.5 Đường CV điện cực Pt trần với quét khác 47 Hình 3.6 Đường CV (a) đồ thị Nyquist (b) hai điện dung dịch điện ly [Fe(CN)6]3/4 mM Hình chèn: đồ thị Nyquist điện cực Pt trần Hình 3.7 Đường cong Nyquist điện cực Pt trần điện cực Pt có gắn kháng thể dung dịch điện ly [Fe(CN)6]3/4- nồng độ 5mM Hình 3.8 .Ảnh điện cực Pt sau biến tính nano ZnO NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 48 49 50 ITIMS 2017-2019 Hình 3.9 Đường CV điện cực chất điện ly [Fe(CN)6]3/4 mM với tốc độ quét khác Hình 3.10 Đồ thị CV sau 10 lần quét điện cực khác 50 51 Hình 3.11 a) Đường cong CV; b) đồ thị Nyquist ba điện cực khác đo dung dịch chất [Fe(CN)6]3/4 mM tốc độ quét 100 mV/s 52 Hình 3.12 Hình ảnh đường fit đường cong Nyquist điện cực Pt a) phún xạ màng ZnO; b) mọc nano ZnO với đường kính bé; c) mọc nao 53 ZnO với đường kính lớn Hình 3.13 Đường CV ba điện cực sau cố định kháng thể a) điện cực với nano ZnO đường kính bé; b) điện cực với nano ZnO đường 55 kính lớn; c) điện cực với màng ZnO Hình 3.14 Đường CV điện cực nano ZnO đường kính bé sau cố định kháng thể (5 vịng qt) 56 Hình 3.15 Đường CV điện cực Pt biến tính nano ZnO đường kính nhỏ đáp ứng với vi khuẩn Salmonella 103 105 cfu/μL dung dịch [Fe(CN)6]3−/4− mM với tốc độ quét 100 mV/s Hình chèn: Đường CV 57 điện cực Pt biến tính nano ZnO đường kính nhỏ sau ủ với vi khuẩn Salmonella nồng độ 103 105 cfu/μL Hình 3.16 Biểu đồ Nyquist điện cực Pt biến tính nano ZnO tiếp xúc với Salmonella 103 105 cfu/mL dung dịch [Fe(CN)6]3−/4− mM 58 với tốc độ quét 100 mV/s Hình chèn: Biểu đồ Nyquist điện cực Pt trần Hình 3.17 Nguyên lý hoạt động cảm biến miễn dịch phổ tổng trở điện hóa NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 60 ITIMS 2017-2019 103 cfu/μL, lớp dày lên dựa hút cặp kháng nguyên - kháng thể bề mặt điện cực, thực dịng ơxy hóa khử tiếp tục giảm (Hình 3.15, đường cong màu lục lam) Khi tăng nồng độ vi khuẩn salmonella lên 105 cfu/μL, dịng ơxy hóa khử tiếp tục giảm (Hình 3.15, đường cong màu hồng) lớp kháng thể Salmonella dày ức chế truyền điện tích từ chất điện phân sang điện cực Để giải thích rõ tượng bề mặt điện cực, phổ tổng trở điện hóa (EIS) nghiên cứu Các phép đo trở kháng điện cực Pt mọc nano ZnO thực trước sau cố định kháng thể, sau ủ kháng nguyên vi khuẩn gây bệnh, hình 3.16 Đồ thị Nyquist ứng dụng để nghiên cứu thay đổi điện trở truyền điện tích phân biên điện cực dung dịch điện phân sau bước biến tính Hình 3.16 Biểu đồ Nyquist điện cực Pt nano ZnO tiếp xúc với Salmonella 103 105 cfu/mL dung dịch [Fe(CN)6]3−/4− mM với tốc độ quét 100 mV/s Hình chèn: Biểu đồ Nyquist điện cực Pt trần NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 58 ITIMS 2017-2019 Nhìn từ hình 3.16, điện cực Pt trần thể bán cung nhỏ q trình truyền điện tích nhanh (Hình 3.16, đường cong màu đen, trình bày hình chèn) Trên thực tế, Pt kim loại có độ dẫn điện cao Sau phủ lên bề mặt điện cực Pt với nano ZnO, điện trở chuyển điện tích Rct thiết bị trở nên cao (Hình 3.16, đường cong màu đỏ), cho thấy nano ZnO ngăn chặn truyền điện tích vật liệu bán dẫn Khi kháng thể cố định bề mặt điện cực, giá trị điện trở tăng đáng kể, ngụ ý kháng thể cản trở truyền điện tích đến điện cực rào cản bổ sung (Hình 3.16, đường cong màu xanh) Cuối cùng, sau phản ứng kháng nguyên-kháng thể, lớp kháng thể bề mặt điện cực trở nên dày làm điện trở tăng mạnh (Hình 3.16, đường cong màu lục lam) Khi tăng nồng độ vi khuẩn lên 105 cfu/mL, điện trở tiếp tục tăng chứng tỏ nồng độ vi khuẩn nhiều làm tăng bề dày lớp bề mặt điện cực (Hình 3.16, đường cong màu hồng) Sau cố định kháng thể bề mặt điện cực Pt mọc nano ZnO, giá trị Rct trung bình tính khoảng 2536 Ω sau chu kỳ quét CV, cao 1,56 lần so với 1791 Ω thu với điện cực Pt mọc nano ZnO Đây chứng rõ ràng cho thấy kháng thể cố định thành công bề mặt Pt, giữ suốt trình điện hóa Giá trị Rct cao giải thích tính hiệu cặp ơxy hóa khử [Fe(CN)6] 3−/4 đến bề mặt điện cực có mặt kháng thể nhờ lực đẩy điện tích kháng thể tích điện âm [Fe(CN)6]3−/4− Sau vi khuẩn Salmonella tương tác bề mặt điện cực, Rct trung bình nhanh chóng tăng lên, đạt 9158 Ω Cuối nồng độ kháng nguyên tăng lên đến 105 cfu/mL, Rct trung bình tăng lên, đạt khoảng 25000 Ω Điều cho lớp kháng thể-vi khuẩn dày hình thành, cản trở chuyển điện tích, thảo luận Những kết phù hợp với kết thu từ CV Nồng độ vi khuẩn tăng, điện trở chuyển điện tích tăng điều phù hợp với nguyên lý hoạt động cảm biến miễn dịch phổ tổng trở điện hóa hình 3.17 [51] Như trình bày chương 1, phép đo phổ tổng trở điện hóa Faraday sử dụng cặp NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 59 ITIMS 2017-2019 chất ơxy hóa - khử [Fe(CN)6]3−/4− nên tín hiệu cảm biến liên quan đến dòng Faraday điện tử sinh từ phản ứng ơxy hóa - khử cặp chất [Fe(CN)6] 3−/4− dung dịch điện ly truyền đến điện cực Khi phản ứng miễn dịch xảy kháng nguyên kháng thể bề mặt điện cực hình thành khối điện mơi cản trở q trình truyền điện tích đến điện cực nên điện trở truyền điện tích Rct tăng tỷ lệ với lượng kháng nguyên kết hợp đặc hiệu với kháng thể bề mặt cảm biến Hình 3.17 Nguyên lý hoạt động cảm biến miễn dịch phổ tổng trở điện hóa [51] Từ phân tích trên, ta khẳng định điện cực Pt mọc nano ZnO đường kính bé bước đầu phát vi khuẩn Salmonella nồng độ 103 105 cfu/mL NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 60 ITIMS 2017-2019 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau trình thực luận văn thạc sĩ Viện Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu (ITIMS), trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, từ kết chế tạo cảm biến, nghiên cứu hình thái cấu trúc vật liệu, khảo sát tính chất điện điện hóa đặc trưng nhạy sinh học cảm biến, đến kết luận sau: - Đã chế tạo ba loại điện cực Pt có phủ vật liệu ZnO cấu trúc nano với hình thái khác nhau: màng mỏng, nano đường kính bé nano đường kính lớn Kết cho thấy vật liệu ZnO chế tạo thành công điện cực Pt - Đã khảo sát tính chất điện hóa điện cực nhận Các kết cho thấy điện cực làm việc ổn định sau 10 lần quét CV - Đã cố định kháng thể Salmonella lên bề mặt điện cực khảo sát độ ổn định cảm biến sau lần quét CV Điều khẳng định quy trình cố định cảm biến tin cậy thành công - Đã bước đầu phát vi khuẩn Salmonella nồng độ 103 105 cfu/mL Định hướng nghiên cứu tiếp theo: - Khảo sát sâu tính nhạy sinh học với nồng độ khác vi khuẩn Salmonella để từ xác định độ nhạy giới hạn phát hiện, độ chọn lọc có mặt loại vi khuẩn khác - Phát triển loại cảm biến sinh học điện hóa sở vật liệu ZnO cấu trúc nano cảm biến enzyme, cảm biến DNA, NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 61 ITIMS 2017-2019 CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN CỦA LUẬN VĂN Nguyen Thi Hong Phuoc, Nguyen Van Toan, Matteo Tonezzer, Vo Thanh Duoc, Dang Thi Thanh Le*, Electrochemical behaviours of ZnO nanowires grown on chip for biosensing application, The 12th Asian Conference on Chemical Sensors - ACCS 2017 Nguyễn Văn Hoàng, Nguyễn Văn Dũng, Nguyễn Thị Hồng Phước, Đặng Thị Thanh Lê, Chử Mạnh Hưng, Nguyễn Văn Hiếu, Nghiên cứu chế tạo sợi nano ZnO phương pháp phun tĩnh điện, Hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu Toàn quốc - SPMS 2017 Nguyen Thi Hong Phuoc, Matteo Tonezzer, Dang Thi Thanh Le*, Vu Quang Khue, Tran Quang Huy**, Nguyen Duc Hoa, Nguyen Van Hieu, Stable electrochemical measurements of platinum electrodes modified with vertical ZnO nanorods for Salmonella detection, Journal of Nanomaterials, 2019, phản biện NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 62 ITIMS 2017-2019 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ali, M.A., K Mondal, C Singh, B Malhotra, and A and Sharma, “Anti-epidermal growth factor receptor conjugated mesoporous zinc oxide nanofibers for breast cancer diagnostics,” Nanoscale, (16), pp 7234–7245 (2015) Ansari, A.A., A Kaushik, P.R Solanki, and B.D Malhotra, “Sol-gel derived nanoporous cerium oxide film for application to cholesterol biosensor,” Electrochemistry Communications, 10 (9), pp 1246–1249 (2008) Ansari, A.A., P.R Solanki, and B.D and Malhotra, “Sol-gel derived nanostructured cerium oxide film for glucose sensor,” Applied Physics Letters, 92 (26), pp 2006–2009 (2008) Asal, M., Ö Özen, M ¸Sahinler, and I and Polato˘glu, “Recent developments in enzyme, DNA and immuno-based biosensors,” Sensors (Switzerland), 18 (6), (2018) Aydoğdu, G., D Koyuncu Zeybek, Ş Pekyardımcı, and and K Esma, “A novel amperometric biosensor based on ZnO nanoparticles-modified carbon paste electrode for determination of glucose in human serum,” Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology, 41 (5), pp 332–338 (2013) C Clark, L., Jr., and L Champ, “Electrode systems for continuous monitoring in cardiovascular surgery,” Annals Of The New York Academy Of Sciences, 102 (1), pp 29–45 (1962) Chauhan, N., S Gupta, D.K Avasthi, R Adelung, and Y.K and J.U Mishra, “Zinc Oxide Tetrapods Based Biohybrid Interface for Voltammetric Sensing of Helicobacter pylori,” (2018) NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 63 ITIMS 2017-2019 N.T.A.Dao, M Kanki, N Do Phuc, et al., “Prevalence, antibiotic resistance, and extended-spectrum and AmpC β-lactamase productivity of Salmonella isolates from raw meat and seafood samples in Ho Chi Minh City, Vietnam,” International Journal of Food Microbiology, 236, pp 115–122 (2016) Dong, S., D Zhang, H Cui, and H Tinglin, “ZnO/porous carbon composite from a mixed-ligand MOF for ultrasensitive electrochemical immunosensing of Creactive protein,” Sensors and Actuators, B: Chemical, 284 (August 2018), pp 354–361 (2019) 10 Farghaly, O.A., R.S Abdel Hameed, and A.-A.H Abu-Nawwas, “Analytical Application Using Modern Electrochemical Techniques,” 9, pp 3287–3318 (2014) 11 Gasparotto, G., J.P.C Costa, P.I Costa, M.A Zaghete, and T Mazon, “Electrochemical immunosensor based on ZnO nanorods-Au nanoparticles nanohybrids for ovarian cancer antigen CA-125 detection,” Materials Science and Engineering C, 76, pp 1240–1247 (2017) 12 Goldsby;, R.A., T.J Kindt;, J Kuby;, and B.A Osborne, “Immunology,” W H Freeman, p fifth edition (2002) 13 Han, Z., M Luo, L Chen, J Chen, and C Li, “A photoelectrochemical immunosensor for detection of α-fetoprotein based on Au-ZnO flower-rod heterostructures,” Applied Surface Science, 402, pp 429–435 (2017) 14 N.H.Hiep, S.H Lee, U.J Lee, C.D Fermin, and M Kim, “Immobilized enzymes in biosensor applications,” Materials, 12 (1), pp 1–34 (2019) 15 T.V.Hoang, T.D Lam, and N.N Thinh, “Preparation of chitosan/magnetite NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 64 ITIMS 2017-2019 composite beads and their application for removal of Pb(II) and Ni(II) from aqueous solution,” Materials Science and Engineering C, 30 (2), pp 304–310 (2010) 16 T.Q.Huy, N.T.H.Hanh, P.V.Chung, D.D.Anh, P.T.Nga, and M.A.Tuan, “Characterization of immobilization methods of antiviral antibodies in serum for electrochemical biosensors,” Applied Surface Science, 257 (16), pp 7090–7095 (2011) 17 T.Q.Huy, N.T.H Hanh, N.T Thuy, P Van Chung, P.T Nga, and M.A Tuan, “A novel biosensor based on serum antibody immobilization for rapid detection of viral antigens,” Talanta, 86 (1), pp 271–277 (2011) 18 T.Q.Huy, N.T.H Thanh, N.T Thuy, et al., “Cytotoxicity and antiviral activity of electrochemical – synthesized silver nanoparticles against poliovirus,” Journal of Virological Methods, 241, pp 52–57 19 Ibupoto, Z.H., K Khun, X Liu, and M Willander, “Low temperature synthesis of seed mediated CuO bundle of nanowires, their structural characterisation and cholesterol detection,” Materials Science and Engineering C, 33 (7), pp 3889– 3898 (2013) 20 Jang, Y, J Park, Y.K Pak, and J.J Pak, “Immunosensor Based on the ZnO Nanorod Networks for the Detection of H1N1 Swine Influenza Virus,” 12 (7), pp 5173–5177 (2012) 21 Karunakaran, C., M Pandiaraj, and P Santharaman, “Immunosensors,” Elsevier Inc., (2015) 22 Karunakaran, C., R Rajkumar, and K Bhargava, “Introduction to Biosensors,” NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 65 ITIMS 2017-2019 Elsevier Inc., (2015) 23 Kaushik, A., R Khan, P.R Solanki, et al., “Iron oxide nanoparticles-chitosan composite based glucose biosensor,” Biosensors and Bioelectronics, 24 (4), pp 676–683 (2008) 24 Kouassi, G.K., J Irudayaraj, and G McCarty, “Examination of Cholesterol oxidase attachment to magnetic nanoparticles,” Journal of nanobiotechnology, 3, p (2005) 25 T.D.Lam, P.G Dien, N.X Phuc, V.D Hoang, and N.N Thinh, “Some biomedical applications of chitosan-based hybrid nanomaterials,” (2011) 26 D.T.T.Le, N Van Hoang, N Van Hieu, V.Q Khue, and T.Q Huy, “Fabrication of Electrochemical Electrodes Based on Platinum and ZnO nanofibers for Biosensing Applications,” Communications in Physics, 27 (3), (2017) 27 Malhotra, B.D., M Das, and P.R Solanki, “Opportunities in nano-structured metal oxides based biosensors,” Journal of Physics: Conference Series, 358 (1), (2012) 28 Malinauskas, A., “Electrochemical sensors based on conducting polymer — polypyrrole,” 51, pp 6025–6037 (2006) 29 Maurer, J., “Species † 10,” Food Microbiology: Fundamentals and Frontiers, 3Er Ed., (2007) 30 Ohl, M.E., and S.I Miller, “Salmonella: A Model for Bacterial Pathogenesis,” Annual Review of Medicine, 52 (1), pp 259–274 (2002) 31 Pabbi, M., A Kaur, S.K Mittal, and R Jindal, “A surface expressed alkaline NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 66 ITIMS 2017-2019 phosphatase biosensor modified with flower shaped ZnO for the detection of chlorpyrifos,” Sensors and Actuators, B: Chemical, 258, pp 215–227 (2018) 32 Pak, J.J., C.H.C Chew, J.-H Han, T Kim, and D Lee, “A multi-virus detectable microfluidic electrochemical immunosensor for simultaneous detection of H1N1, H5N1, and H7N9 virus using ZnO nanorods for sensitivity enhancement,” Sensors and Actuators B: Chemical, 228, pp 36–42 (2015) 33 Park, J., X You, Y Jang, et al., “ZnO nanorod matrix based electrochemical immunosensors for sensitivity enhanced detection of Legionella pneumophila,” Sensors and Actuators, B: Chemical, 200, pp 173–180 (2014) 34 N.T.Phuong, Buess-Herman, C., Thom, T.D Lam, and D.T.M Thanh, “Synthesis of Cu-BTC, from Cu and benzene-1,3,5-tricarboxylic acid (H3BTC), by a green electrochemical method,” Green Processing and Synthesis, (6), pp 537–547 (2016) 35 Polsongkram, D., P Chamninok, S Pukird, et al., “Effect of synthesis conditions on the growth of ZnO nanorods via hydrothermal method,” Physica B: Condensed Matter, 403 (19–20), pp 3713–3717 (2008) 36 Tran Quang Huy, Nguyen Thi Hong Hanh, Mai Anh Tuan, Nguyen Thi Thuy, Q.K.V and T.N.P, “Development of electrochemical immunosensors based on different serum antibody immobilization methods for detection of Japanese encephalitis virus,” 37 Robinson, G.A., “Optical immunosensors,” Biochemical Society Transactions, 19 (1), pp 18–20 (2015) 38 Samanta, P.K., “Review on Wet Chemical Growth and Anti-bacterial Activity of NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 67 ITIMS 2017-2019 Zinc Oxide Nanostructures,” Journal of Tissue Science & Engineering, 08 (01), pp 8–11 (2017) 39 Santos, A.S., N Durán, and L.T Kubota, “Biosensor for H2O2 response based on horseradish peroxidase: Effect of different mediators adsorbed on silica gel modified with niobium oxide,” Electroanalysis, 17 (12), pp 1103–1111 (2005) 40 Sekar, N.K., M.B Gumpu, B.L Ramachandra, et al., “Fabrication of Electrochemical Biosensor with ZnO-PVA Nanocomposite Interface for the Detection of Hydrogen Peroxide,” Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 18 (6), pp 4371–4379 (2018) 41 Shaziman, S., A.S Ismailrosdi, M.H Mamat, and A.S Zoolfakar, “Influence of Growth Time and Temperature on the Morphology of ZnO Nanorods via Hydrothermal,” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 99 (1), (2015) 42 Song, J., L Xu, R Xing, W Qin, Q Dai, and H Song, “Ag nanoparticles coated NiO nanowires hierarchical nanocomposites electrode for nonenzymatic glucose biosensing,” Sensors and Actuators, B: Chemical, 182, pp 675–681 (2013) 43 P.D.Tam, N.L Hoang, H Lan, et al., “Detection of vibrio cholerae O1 by using cerium oxide nanowires - based immunosensor with different antibody immobilization methods,” Journal of the Korean Physical Society, 68 (10), pp 1235–1245 (2016) 44 P.D.Tam,, and N Van Hue, “Conducting polymer film-based immunosensors using carbon nanotube/antibodies doped polypyrrole,” Applied Surface Science, 257 (23), pp 9817–9824 (2011) NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 68 ITIMS 2017-2019 45 Taratula, O., E Galoppini, D Wang, et al., “Binding studies of molecular linkers to ZnO and MgZnO nanotip films,” Journal of Physical Chemistry B, 110 (13), pp 6506–6515 (2006) 46 Tarish, S., Y Xu, Z Wang, et al., “Highly efficient biosensors by using wellordered ZnO/ZnS core/shell nanotube arrays,” Nanotechnology, 28 (40), pp 0–22 (2017) 47 V.V.Thu, P.T.Dung, L.T.Tam and P.D Tam, “Biosensor based on nanocomposite material for pathogenic virus detection,” Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 115, pp 176–181 (2014) 48 V.V.Thu, P.D Tam, and P.T Dung, “Rapid and label-free detection of H5N1 virus using carbon nanotube network field effect transistor,” Current Applied Physics, 13 (7), pp 1311–1315 (2013) 49 B.Q Tien, N.T Ngoc, N.T Loc, V.T Thu, and T.D Lam, “Biochip for Real-Time Monitoring of Hepatitis B Virus (HBV) by Combined Loop-Mediated Isothermal Amplification and Solution-Phase Electrochemical Detection,” Journal of Electronic Materials, 46 (6), pp 3565–3571 (2017) 50 Tonezzer, M., T.T Le Dang, N Bazzanella, V.H Nguyen, and S Iannotta, “Comparative gas-sensing performance of 1D and 2D ZnO nanostructures,” Sensors and Actuators, B: Chemical, 220, pp 1152–1160 (2015) 51 D.T.N Tram, “Nghiên cứu chế tạo cảm biến sinh học điện hóa độ nhạy cao sử dụng điện cực in bon ứng dụng chẩn đoán bệnh sớm,” luận án Tiến sĩ, viện Vật lý Kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà Nội (2019) 52 N.T.T.Trang, N.T Chinh, N.V Giang, et al., “Hydrolysis of green NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 69 ITIMS 2017-2019 nanocomposites of poly(lactic acid) (PLA), chitosan (CS) and polyethylene glycol (PEG) in acid solution,” Green Processing and Synthesis, (5), pp 443–449 (2016) 53 V.T.Trang, N.X Dinh, H Lan, et al., “APTES Functionalized Iron Oxide – Silver Magnetic Hetero-Nanocomposites for Selective Capture and Rapid Removal of Salmonella enteritidis from Aqueous Solution,” Journal of Electronic Materials, pp 7–12 (2018) 54 V.T.Trang, L.T.Tam, V.N.Phan, N.V.Quy, T.Q Huy, and A Le, “Two-Step Hydrothermal Synthesis of Bifunctional Hematite – Silver Heterodimer Nanoparticles for Potential Antibacterial and Anticancer Applications,” (2016) 55 Trojanowicz, M., O Geschke, T Krawczynski vel Krawczyk, and K Cammann, “Biosensors based on oxidases immobilized in various conducting polymers,” 28, pp 191–199 (1995) 56 Umar, A., “Metal Oxide Nanostructures and their Applications,” (2009) 57 Vabbina, P.K., A Kaushik, N Pokhrel, S Bhansali, and N Pala, “Electrochemical cortisol immunosensors based on sonochemically synthesized zinc oxide 1D nanorods and 2D nanoflakes,” Biosensors and Bioelectronics, 63, pp 124–130 (2015) 58 Vayssieres, L., “Growth of arrayed nanorods and nanowires of ZnO from aqueous solutions,” Advanced Materials, 15 (5), pp 464–466 (2003) 59 Warsinke, A., A Benkert, and F.W Scheller, “Electrochemical immunoassays,” Fresenius’ Journal of Analytical Chemistry, 366 (6–7), pp 622–634 (2000) NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 70 ITIMS 2017-2019 60 Wu, F., J Xu, Y Tian, et al., “Direct electrochemistry of horseradish peroxidase on TiO2nanotube arrays via seeded-growth synthesis,” Biosensors and Bioelectronics, 24 (2), pp 198–203 (2008) 61 Yang, Z.H., Y Zhuo, R Yuan, and Y.Q Chai, “A nanohybrid of platinum nanoparticles-porous ZnO-hemin with electrocatalytic activity to construct an amplified immunosensor for detection of influenza,” Biosensors and Bioelectronics, 78, pp 321–327 (2016) 62 Yangnoi, D., M Hengwattana, M Horprathum, P Bintachitt, and P.L Limnonthakul, “Influence of Various Precursor Compositions and Substrate Angles on ZnO Nanorod Morphology Growth by Aqueous Solution Method,” Journal of Mathematical and Fundamental Sciences, 48 (1), pp 48–54 (2016) 63 Yi, C., C Kan-Sheng, N.L Meyer, et al., “Functionalized SnO2 nanobelt fieldeffect transistor sensors for label-free detection of cardiac troponin Yi,” Biosensors and Bioelectronics, 26 (11), pp 4538–4544 (2011) 64 Yu, J., T Zhao, and B Zeng, “Mesoporous MnO2 as enzyme immobilization host for amperometric glucose biosensor construction,” Electrochemistry Communications, 10 (9), pp 1318–1321 (2008) 65 Zhang, F., X Wang, S Ai, et al., “Immobilization of uricase on ZnO nanorods for a reagentless uric acid biosensor,” Analytica Chimica Acta, 519 (2), pp 155–160 (2004) 66 Zhang, H., B Chen, H Jiang, C Wang, H Wang, and X Wang, “A strategy for ZnO nanorod mediated multi-mode cancer treatment,” Biomaterials, 32 (7), pp 1906–1914 (2011) NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 71 ITIMS 2017-2019 67 Zhang, Y., Y Liu, L Su, et al., “CuO nanowires based sensitive and selective nonenzymatic glucose detection,” Sensors and Actuators, B: Chemical, 191, pp 86– 93 (2014) NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC 72 ITIMS 2017-2019 ... 2017-2019 Trên sở phân tích đó, nội dung nghiên cứu đề tài xác định ? ?Nghiên cứu chế tạo cảm biến sinh học sở vật liệu ZnO cấu trúc nano ứng dụng phát vi khuẩn Salmonella? ?? - Mục đích đối tượng nghiên cứu, ... ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯỚC NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CẢM BIẾN SINH HỌC TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU ZNO CẤU TRÚC NANO ỨNG DỤNG PHÁT HIỆN VI KHUẨN SALMONELLA. .. 1.1.2.5 Cảm biến vi sinh vật Cảm biến vi sinh vật thiết bị phân tích giúp cố định vi sinh vật vào đầu dò để phát chất phân tích đích Các vi sinh vật vi khuẩn nấm sử dụng làm cảm biến sinh học để phát