2. Phương phỏp nghiờn cứu
1.3. Giới thiệu chung về cảm biến huỳnh quang dựa trờn chấm lượng tử
Hiện nay, đó cú nhiều phương phỏp đờ̉ xỏc định cỏc loại thuốc trừ sõu như phương phỏp khối phổ kế, phộp thử chất hấp thụ miễn dịch (immune adsorbent- ELISA). Cỏc phộp phõn tích này thường được thực hiện trong cỏc phũng thớ nghiệm với cỏc trang thiết bị đắt tiền và việc chuẩn bị mẫu phức tạp. Phộp thử nhanh, trực tiếp cỏc lượng thuốc trừ sõu ở lượng siờu vết (ultratrace) trong cỏc chất nền phức tạp như là cỏc mẫu mụi trường và cỏc sản phẩm nụng nghiệp là một thỏch thức lớn. Nhiều nghiờn cứu về chế tạo cảm biến sinh học dựa trờn QD đó được cụng bố [101, 127, 135, 140, 145]. Tuy nhiờn, vẫn cũn nhiều vấn đề về độ chính xỏc, độ nhạy, khoảng nồng độ xỏc định được và tính đặc hiệu vẫn đang cần được nghiờn cứu nõng cao và mở rộng.
Cảm biến sinh học là một bộ phận được tạo từ một sinh vật sống hoặc sản phẩm cú nguồn gốc từ vật sống (vớ dụ như enzyme hay khỏng thờ̉) và một bộ phận chuyờ̉n đổi đờ̉ cung cấp tớn hiệu hoặc cỏc hỡnh thức cụng nhận sự hiện diện của một chất cụ thờ̉ trong
mụi trường [51, 106]. Cụ thờ̉ hơn, tổ hợp cảm biến này bao gồm cơ chất và tỏc nhõn sinh học cú khả năng phỏt hiện một tỏc nhõn khỏc mà ta quan tõm thụng qua tớn hiệu cú thờ̉ nhận biết được như tín hiệu quang hoặc điện [115]. Cảm biến sinh học chứng tỏ khả năng tạo ra cỏc giải phỏp phõn tớch cho cả phũng thớ nghiệm và thử nghiệm thực tế. Cỏc hệ thống này được ứng dụng trong giỏm sỏt mụi trường, an toàn thực phẩm, an toàn sản phẩm nụng nghiệp, chiến tranh sinh học và húa học, chẩn đoỏn lõm sàng...[43, 70]. Sự phõn loại cỏc cảm biến sinh học chính được đưa ra trờn hỡnh 1.11.
Hỡnh 1.11. Sơ đồ phõn loại cảm biến sinh học [117]
Hỡnh 1.12. Sơ đồ cấu trỳc của một cảm biến sinh học[117]
i ii
iii i
Một cảm biến sinh học về cơ bản bao gồm ba thành phần (hỡnh 1.12), đú là i) một vật liệu cú tớnh chất chuyờ̉n đổi tớnh chất huỳnh quang (optical transducer),
trong cấu trỳc cảm biến của chỳng tụi chế tạo thỡ chất chuyờ̉n đổi chớnh là QD loại CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe/ZnS, CdZnSe/ZnS đó được biến tớnh bề mặt, ii) chất cảm biến dũ tỡm đờ̉ tạo ra sự thay đổi huỳnh quang, đú là enzyme AChE gắn lờn chất chuyờ̉n đổi là QD. iii) chất chỉ thị ở đõy là ATCh (S) sẽ được biến thành sản phẩm (P) khi cú sự xỳc tỏc của enzyme. Tớn hiệu vào là ỏnh sỏng kớch thớch, tớn hiệu ra ở đõy là cường độ huỳnh quang của cảm biến chứa QD [102].
Việc gắn cỏc nhúm chức khỏc nhau trờn bề mặt cỏc QD và làm chỳng phõn tỏn trong mụi trường nước là quan trọng đối với cỏc ứng dụng, đặc biệt trong sinh học [39, 79, 95, 138]. Cỏc hạt nano đó chức năng húa này cần phải luụn ổn định trong dung dịch nước, trỏnh được sự tụ đỏm và cú thờ̉ gắn được cỏc phõn tử chức năng thích hợp lờn bề mặt. Cỏc kỹ thuật được sử dụng cho việc biến đổi và chức năng húa bề mặt cỏc hạt QD huyền phự là trao đổi ligand và sử dụng cỏc liờn kết sinh học trong việc gắn cỏc tỏc nhõn trong cảm biến [19, 32].