Tiếp theo để khảo sát các đặc tính của cảm biến sarcosine-MIP sử dụng điện cực SPAuE, màng polyme MIP hình thành trên bề mặt điện cực được chế tạo với các vòng quét polyme khác nhau 5, 7 và 15 vòng. Sau đó, cảm biến được khảo sát hoạt động với các nồng độ sarcosine khác nhau trong dải từ 1 ng/mL đến 2,6 µg/mL để xác định điều kiện hoạt động tốt nhất của cảm biến. Đồ thị Nyquist của các phổ tổng trởtương ứng với các nồng độkhác nhau được biểu diễn trên hình 3.3 và giá trị của các thành phần trong phổ trởkháng tương ứng với mô hình tương đương được mô tả trong bảng 3.3.
Hình 3.3. a) Phổ EIS ứng với các nồng độ khác nhau của cảm biến sarcosine-MIP (15 CVs)/SPAuE sau các bước biến tính; b) Đường đặc trưng chuẩn của các cảm biến
sarcosine-MIP/SPAuE và NIP/SPAuE.
Bảng 3.3. Giá trị các thành phần trong mạch tương đương Randles của cảm biến
sarcosine-MIP (7 CVs)/SPAuE và sarcosine-MIP (5 CVs)/SPAuE.
Nồng độ sarcosine
(µg/mL)
Các thành phần trong mạch tương đương Randles
sarcosine-MIP (7 CVs)/SPAuE sarcosine-MIP (5 CVs)/SPAuE
RCT (kΩ) Cdl (µF) RCT (kΩ) Cdl (µF) 0 0,17 8,51 0,16 4,58 0,001 0,26 4,56 0,21 6,90 0,010 0,53 7,46 0,36 9,95 0,020 0,96 5,00 0,92 4,15 0,040 1,73 6,51 1,12 7,75 0,060 1,92 6,85 1,32 6,91 0,080 2,05 6,58 1,56 7,05 0,100 2,14 5,61 1,57 6,53
58
Hình 3.3b hiển thị đường cong chuẩn hóa của cảm biến sarcosine-MIP (15 CVs)/SPAuE thu được bằng cách vẽ mối liên hệtương quan giữa giá trị RCT với giá trị logarith của nồng độ sarcosine sau quá trình tái liên kết với vịtrí đặc hiệu diễn ra trên bề mặt màng MIP. Có thể quan sát thấy rằng, phần bán cung thể hiện cho đặc tính cản trở trao đổi điện tích của bề mặt điện cực với các đầu dò oxi hóa khử K3[Fe(CN)]6/K4[Fe(CN)]6, thay đổi rất mạnh khi nồng độsarcosine tăng từ 1 ng/mL đến 100 ng/mL. Tuy nhiên khi nồng độSarcosine tăng từ100 ng/mL đến 2.6 µg/mL, đường kính bán cung Nyquist gần như không thay đổi. Có lẽđó là do một sốlượng hữu hạn các vị trí in phân tử đặc hiệu được tạo ra trên bề mặt cảm biến sarcosine- MIP/SPAuE sau quá trình tách loại Sarcosine. Độthô ráp và đặc của màng MIP trên điện cực SPAuE có thể đã gây ra sự cản trở đáng kể cho quá trình này. Chúng tôi cũng đã tiến hành khảo sát độ dày của màng MIP ảnh hưởng lên tín hiệu phản hồi trở kháng bằng cách thay đổi số vòng quét trong quá trình polyme điện hóa, lần lượt là 5 và 7 CVs. Đường cong chuẩn hóa của cảm biến được biểu diễn trong hình 3.3b; phổ trở kháng phức và các giá trị của các thông số trong phổ lần lượt được biểu diễn trong bảng 3.4 và hình 3.4.
Bảng 3.4. Giá trị các thành phần trong mạch tương đương Randles của các cảm biến
sarcosine-MIP/AuNPs-SPCE với số vòng quét biến tính hạt vàng khác nhau 10-15-20 CVs.
Nồng độ sarcosine
(µg/mL)
Các thành phần trong mạch tương đương Randles AuNPs (10 CVs) - SPCE AuNPs (15 CVs) - SPCE AuNPs (20 CVs) - SPCE RCT(kΩ) Cdl (µF) RCT(kΩ) Cdl (µF) RCT(kΩ) Cdl (µF) 0 0,31 0,52 0,18 4,14 0,07 4,17 0,01 0,43 3,45 0,31 3,33 0,19 2,30 0,10 0,66 3,07 0,37 3,05 0,41 2,27 0,60 0,92 2,64 0,38 2,60 0,63 2,21 1,10 1,16 2,54 0,52 2,35 1,00 2,17 1,60 1,33 2,51 0,67 2,31 1,26 2,10 2,10 1,51 5,48 0,96 2,21 1,81 2,06
Có thể quan sát thấy rằng, tương tựnhư cảm biến sarcosine-MIP (15 CV)/SPAuE, giá trị RCT cũng tăng nhẹ khi nồng độSarcosine tăng. Dựa trên hình thái bề mặt của hai loại cảm biến trên nền SPAuE và SPCE đã bàn luận ởphía trên, các đặc tính hoạt động của cảm biến sarcosine-MIP/SPAuE có thể giải thích là kết quả gây ra do độ thô ráp và đặc của màng polyme hình thành trên điện cực SPAuE. Trong trường hợp màng MIP được tổng hợp trong dung dịch tạo polyme đã chuẩn bị trước và điều kiện điện áp đã được thiết lập, với sốvòng quét là 5 và 7 vòng, điện trởtrao đổi điện tích
59
RCT gần như không thay đổi khi nồng độ sarcosine tăng lên từ 1 ng/mL đến 100 ng/mL; trong khi đó có sựtăng đáng kể giá trị RCT khi tăng nồng độ sarcosine trong trường hợp màng MIP được tổng hợp sau 15 vòng quét. Như đã biết, khi số vòng quét tạo màng tăng, độ dày lớp màng p-ATP cũng tăng theo. Điều này cũng làm tăng số lượng phân tử mẫu đính kết trong ma trận polyme dẫn tới dải nồng độsarcosine đo được có thểđược mở rộng ra. Tuy nhiên, độ dày của màng polyme dẫn và độ dẫn của nó tỉ lệ nghịch với nhau, dẫn đến dải nồng độ phát hiện được có thể sẽ không mở rộng hơn được về phía bên trái (dải nồng độ thấp).
Hình 3.4. Phổ EIS ứng với các nồng độ khác nhau của cảm biến a) sarcosine-MIP (7 CVs)/SPAuE và b) sarcosine-MIP (5 CVs)/SPAuE.
Thêm vào đó, chúng ta có thể quan sát thấy tồn tại một vùng giao thoa giữa đường cong chuẩn hóa của MIP và NIP có cùng 15 vòng quét tạo màng tại dải nồng độdưới 10 ng/mL trên đồ thị. Vùng giao thoa này chứng tỏ rằng độ đặc hiệu của cảm biến không tốt ở dải nồng độ Sarcosine thấp mà tại đó cả số hốc nhận dạng và các điểm tương tác bề mặt vượt trội hơn rất nhiều so với nồng độ phân tử Sarcosine. Mặt khác, độ thô ráp cao gây ra bởi kích thước cồng kềnh và sự sắp xếp ngẫu nhiên của các quả cầu p-ATP được tổng hợp có thểđóng vai trò như các hàng rào không gian ngăn cản quá trình vận chuyển của các phân tử phân tích cũng như sự dao động của các electron. Các hoạt động phát hiện Sarcosine của cảm biến MIP/SPAuE mà có số vòng quét tổng hợp polyme 5, 7, 15 CVs, cho thấy rằng cảm biến MIP/SPAuE được chế tạo với 15 CVs cho kết quả nồng độ bão hòa cao nhất (600 ng/mL). Sau nồng độđó, delta RCT của cảm biến MIP/SPAuE gần như không thay đổi mặc dù tăng thêm nồng độ Sarcosine thử nghiệm. Các kết quảthu được cho thấy dải hoạt động của cảm biến MIP/SPAuE không đáp được yêu cầu cho việc chẩn đoán và theo dõi PCa.