Luận án Nghiên cứu và chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở công nghệ polyme in phân tử ứng dụng phát hiện một số phân tử nhỏ (Protein, kháng nguyên, kháng sinh)

Luận án Nghiên cứu và chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở công nghệ polyme in phân tử ứng dụng phát hiện một số phân tử nhỏ (Protein, kháng nguyên, kháng sinh) trang 1

Trang 1

Luận án Nghiên cứu và chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở công nghệ polyme in phân tử ứng dụng phát hiện một số phân tử nhỏ (Protein, kháng nguyên, kháng sinh) trang 2

Trang 2

Luận án Nghiên cứu và chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở công nghệ polyme in phân tử ứng dụng phát hiện một số phân tử nhỏ (Protein, kháng nguyên, kháng sinh) trang 3

Trang 3

Luận án Nghiên cứu và chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở công nghệ polyme in phân tử ứng dụng phát hiện một số phân tử nhỏ (Protein, kháng nguyên, kháng sinh) trang 4

Trang 4

Luận án Nghiên cứu và chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở công nghệ polyme in phân tử ứng dụng phát hiện một số phân tử nhỏ (Protein, kháng nguyên, kháng sinh) trang 5

Trang 5

Luận án Nghiên cứu và chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở công nghệ polyme in phân tử ứng dụng phát hiện một số phân tử nhỏ (Protein, kháng nguyên, kháng sinh) trang 6

Trang 6

Luận án Nghiên cứu và chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở công nghệ polyme in phân tử ứng dụng phát hiện một số phân tử nhỏ (Protein, kháng nguyên, kháng sinh) trang 7

Trang 7

Luận án Nghiên cứu và chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở công nghệ polyme in phân tử ứng dụng phát hiện một số phân tử nhỏ (Protein, kháng nguyên, kháng sinh) trang 8

Trang 8

Luận án Nghiên cứu và chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở công nghệ polyme in phân tử ứng dụng phát hiện một số phân tử nhỏ (Protein, kháng nguyên, kháng sinh) trang 9

Trang 9

Luận án Nghiên cứu và chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở công nghệ polyme in phân tử ứng dụng phát hiện một số phân tử nhỏ (Protein, kháng nguyên, kháng sinh) trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 188 trang Hà Tiên 03/11/2024 370
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu và chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở công nghệ polyme in phân tử ứng dụng phát hiện một số phân tử nhỏ (Protein, kháng nguyên, kháng sinh)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu và chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở công nghệ polyme in phân tử ứng dụng phát hiện một số phân tử nhỏ (Protein, kháng nguyên, kháng sinh)

Luận án Nghiên cứu và chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở công nghệ polyme in phân tử ứng dụng phát hiện một số phân tử nhỏ (Protein, kháng nguyên, kháng sinh)
 do lớp carbon dẫn điện kém nên giá giá trị Cdl
khá nhỏ, do mật độ hạt trên bề mặt điện tích thấp. Ngược lại sau khi phủ hạt vàng,
như đã nói ở trên, các hạt vàng đóng vai trò như các hồ chứa điện tử làm giá trị C dl
tăng lên rất nhiều. Sau đó, ở các bước biến tính tiếp theo, ta có thể nhận thấy quy
luật tăng giảm của Cdl ngược lại so với quy luật tăng giảm của RCT. Các kết quả này
cũng thu được khi khảo sát hoạt động của cảm biến MIP/AuNPs/SPCE, trong khi
đó, cảm biến MIP/SPAuE không có hiện tượng này. Kết quả này có thể được giải
thích do đặc tính hình thái học bề mặt của màng MIP trên SPAuE không đồng đều
như trên SPCE. Cuối cùng, bằng phương pháp tính toán sự thay đổi của RCT tương
ứng với các nồng độ sarcosine khác nhau khi tái liên kết với các hốc nhận dạng và
cản trở quá trình truyền động lượng của cặp ferro/ferrit mà chúng ta có thể xác định
ngược lại nồng độ sarcosine thông qua đường cong chuẩn hóa của RCT.
Bảng 3.2. Giá trị các thành phần trong mạch tương đương Randles của cảm biến
sarcosine-MIP/SPAuE và NIP/SPAuE
Nồng độ sarcosine
(µg/mL)
Các thành phần trong mạch tương đương Randles
sarcosine-MIP (15 CVs)/SPAuE NIP (15 CVs)/SPAuE
RCT (k) Cdl (µF) RCT (k) Cdl (µF)
0 0,70 1,65 27,5 1,47
58
0,001 2,68 0,54 30,3 0,14
0,010 5,40 0,41 30,2 0,14
0,100 6,10 0,52 30,2 0,16
0,600 6,58 0,40 30,3 0,12
1,600 6,59 0,40 30,3 0,14
2,600 6,58 0,42 30,3 0,15
3.1.3. Khảo sát hoạt động của cảm biến sarcosine-MIP/SPAuE
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 trở tương ứng với các nồng độ khác nhau được biểu diễn trên hình 3.3 và giá
trị của các thành phần trong phổ trở kháng 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 3.1. 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 (k) Cdl (µF) RCT (k) Cdl (µF)
0 0,17 8,51 0,16 4,58
0,001 0,26 4,56 0,21 6,90
59
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
Hình 3.3b hiển thị đường cong chuẩn hóa của cảm biến sarcosine-MIP (15 CVs)/
SPAuE thu được bằng cách vẽ mối liên hệ tương quan giữa giá trị RCT với giá trị
logarith của nồng độ sarcosine sau quá trình tái liên kết với vị trí 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 độ sarcosine tăng từ 1 ng/mL
đến 100 ng/mL. Tuy nhiên khi nồng độ Sarcosine tăng từ 100 ng/mL đến 2.6
g/mL, đường kính bán cung Nyquist gần như không thay đổi. Có lẽ đó là do một
số lượng 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. Độ thô 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 3.2. 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(k) Cdl (µF) RCT(k) Cdl (µF) RCT(k) 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
60
2,10 1,51 5,48 0,96 2,21 1,81 2,06
Có thể quan sát thấy rằng, tương tự như cảm biến sarcosine-MIP (15
CV)/SPAuE, giá trị RCT cũng tăng nhẹ khi nồng độ Sarcosine tăng. Dựa trên hình
thái bề mặt của hai loại cảm biến trên nền SPAuE và SPCE đã bàn luận ở phía 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 số vòng quét là 5 và 7 vòng, điện
trở trao đổi điện tích RCT gần như không thay đổi khi nồng độ sarcosine tăng lên từ
1 ng/mL đến 100 ng/mL; trong khi đó có sự tăng 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 độ sarcosine đo được có thể được 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
độ dưới 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 thể đóng 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
61
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 độ đó, delta RCT của cảm biến MIP/SPAuE gần như không thay đổi mặc dù
tăng thêm nồng độ Sarcosine thử nghiệm. Các kết quả thu được cho thấy dải hoạt
động của cảm biến MIP/SPAuE không đáp được yêu cầu cho việc chẩn đoán và
theo dõi PCa. 
3.1.4. Đánh giá hoạt động của cảm biến sarcosine-MIP/AuNPs-SPCE
Xem xét hiệu ứng thô ráp của bề mặt màng MIP ảnh hưởng đến dải đo của cảm
biến sarcosine-MIP/SPAuE, nhóm nghiên cứu chúng tôi đã phát triển cảm biến
MIP trên nền điện cực AuNPs-SPCE để loại bỏ khuyết điểm về tính chất hình thái
học của điện cực SPAuE. Ngoài ra, với sự hình thành của các hạt vàng lên bề mặt
điện cực, diện tích bề mặt hiệu dụng của màng polyme MIP được kì vọng rằng sẽ
tăng lên và cải thiện số lượng hốc nhận diện trên bề mặt tương tác. Dựa trên ảnh
SEM hình 3.1b, màng polyme MIP hình thành trên điện cực AuNPs-SPCE được
xác nhận có độ dày rất mỏng. Trong phần này, chúng tôi sẽ đánh giá các đặc tính
và khả năng hoạt động của cảm biến để phát hiện các phân tử sarcosine bằng
phương pháp đo trở kháng phức faradaic.
3.1.4.1. Ảnh hưởng của số vòng quét tạo hạt vàng trên điện cực SPCE
Hình 3.5. Ảnh SEM của các điện cực SPCE được biến tính AuNPs sử dụng phương pháp
quét CV với số vòng khác nhau 5 CVs-10 CVs-15 CVs-20 CVs.
62
Từ các kết quả đã được bàn luận ở trên, việc kiểm soát quá trình tổng hợp hạt
vàng trên bề mặt điện cực đóng vai trò rất quan trọng đối với hiệu suất làm việc của
cảm biến. Kích thước và mật độ của hạt vàng sẽ quyết định hình thái bề mặt của
màng polyme MIP và ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhạy của cảm biến. Quá trình tạo
hạt vàng trên điện cực được kiểm soát thông qua các thông số như nồng độ dung
dịch HAuCl4, loại dung môi và nồng độ chất điện giải trong dung môi, điện áp sử
dụng. Ảnh hưởng của các thông số này lên quá trình tạo hạt vàng đã được nhóm
nghiên cứu của chúng tôi công bố kết quả trong hội nghị MicroTAS vào năm 2012
[123]. Kết quả được công bố cho thấy hạt vàng được phủ lên bề mặt điện cực SPCE
có độ đồng đều về mật độ và kích thước tốt nhất với 20 vòng quét CV trong dung
dịch PBS 100 mM hoàn tan HAuCl4 100 µM và dải điện áp quét xác định từ -0.2
đến 0.6 V vs. Ag/AgCl. Dựa trên cơ sở kết quả đó, trong nghiên này, nhóm đã thực
hiện các thí nghiệm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình hình thành màng
polyme MIP bao gồm sự thay đổi số vòng quét CV, dải điện áp quét, nồng độ
sarcosine, nồng độ monome và loại dung dịch đệm (pH).
Hạt vàng được hình thành trên bề mặt SPCE có kích thước trung bình trong
khoảng 50÷70 nm với mật độ khá lớn như trong hình 3.5. Từ kết quả thu được,
chúng ta có thể thấy phân bố mật độ và tính chất đồng nhất của hạt vàng phụ
thuộc đáng kể vào số vòng quét; và sau 20 vòng quét CVs, mật độ hạt vàng thu
được có kết quả cao nhất. Ngoài ra, từ ảnh SEM, chúng ta cũng có thể nhận thấy
rằng mật độ AuNPs sau 20 vòng đạt được rất cao nhưng vẫn giữ được sự phân
tách tốt giữa các hạt vàng. Với các tính chất của lớp AuNPs có được, diện tích
nền mà lớp polyme MIP phát triển trên đó đã tăng lên rất nhiều dẫn tới diện tích
bề mặt hiệu dụng của màng polyme MIP cũng tăng lên. Đồng thời, số lượng hốc
nhận dạng cũng tăng theo diện tích hiệu dụng bề mặt màng polyme MIP, cải
thiện độ nhạy và dải làm việc của cảm biến (hình 3.6).
63
Hình 3.6. Phổ EIS ứng số vòng quét tạo hạt vàng khác nhau của cảm biến sarcosine-MIP/
AuNPs-SPCE.
3.1.4.2. Ảnh hưởng của số vòng quét tổng hợp polyme MIP
Như đã thảo luận ở trên, việc tạo ra lớp hạt vàng đồng đều về kích thước và mật
độ cho phép màng polyme MIP hình thành trên điện cực đạt được hình thái bề mặt
tốt nhất. Trong vấn đề liên quan đến độ nhạy của cảm biến, việc kiểm soát độ dày
phù hợp của màng cần phải được chú ý. Nếu màng quá mỏng sẽ làm giảm số lượng
hốc nhận diện sarcosine, trong khi màng quá dày sẽ gây khó khăn cho việc loại bỏ
mẫu ra khỏi màng, đồng thời ngăn cản quá trình động học của các phân tử sarcosine
di chuyển đến các vị ở sâu bên trong để liên kết lại với các hốc nhận diện trong
bước đo lường nồng độ sarcosine. Độ dày của màng polyme phụ thuộc rất nhiều vào
số vòng quét polyme điện hóa. Để nghiên cứu ảnh hưởng của số vòng quét polyme
điện hóa lên độ nhạy của cảm biến, chúng ta sẽ khảo sát hiệu suất làm việc của các
điện cực với số vòng quét tạo màng polyme khác nhau tại nồng độ 600 ng/mL. Ban
đầu, điện cực làm việc được mạ hạt vàng bằng cách quét thế tuần hoàn 20 vòng để
tạo một lớp vàng đồng đều trên bề mặt điện cực. Sau đó, điện cực được chuẩn bị
giống như quy trình đã nêu trên, trong đó khi quét tạo màng bằng phương pháp
polyme điện hóa số vòng quét được thay 7, 15 và 20 vòng. 
64
Hình 3.7. Phổ EIS ứng số vòng quét tạo màng MIP khác nhau của cảm biến sarcosine-
MIP/AuNPs-SPCE.
Hình 3.7 và bảng 3.5 thể hiện kết quả đo phổ EIS ứng số vòng quét tạo màng
MIP khác nhau của cảm biến sarcosine-MIP/AuNPs-SPCE. Như chúng ta có thể
quan sát trong hình 3.7, sau 15 vòng quét tổng hợp màng polyme, điện cực dựa trên
công nghệ MIP đạt được độ nhạy cao nhất với sarcosine. Tỉ lệ phần trăm ∆RCT trong
trường hợp này đạt tới 93.3%, cao hơn tỉ lệ 89.4 % của 7 và 89.5% của 20 vòng tạo
màng polyme.
Bảng 3.1. Giá trị các thành phần trong mạch tương đương Randles của các cảm biến
sarcosine-MIP/AuNPs-SPCE với số vòng quét tạo màng khác nhau 7-15-20 CVs.
Nồng độ
sarcosine
(µg/mL)
Các thành phần trong mạch tương đương Randles
MIP (7 CVs) /SPCE MIP (15 CVs) /SPCE MIP (20 CVs) /SPCE
RCT(k) Cdl (µF) RCT(k) Cdl (µF) RCT(k) Cdl (µF)
0 0,04 3,28 0,07 4,17 0,07 5,96
0,001 0,12 2,87 0,19 2,48 0,31 1,98
0,010 0,22 2,66 0,41 2,30 0,43 1,75
0,100 0,28 2,62 0,63 2,27 0,61 1,76
65
0,600 0,38 2,59 1,00 2,21 0,70 1,62
1,600 0,48 2,50 1,26 2,10 0,96 1,60
2,100 0,54 2,19 1,81 2,06 1,18 1,52
2,600 0,66 2,17 2,12 1,99 1,23 1,51
3.1.5. Xây dựng đường đặc trưng chuẩn của cảm biến sarcosine-MIP
(NIP)/AuNPs-SPCE
Để xây dựng đường đặc trưng chuẩn của cảm biến, cảm biến được khảo sát hoạt
động tại các nồng độ sarcosine xác định trong khoảng từ 1 ng/mL đến 2,6 µg/mL.
Đồ thị Nyquist của phổ tổng trở tương ứng với các nồng độ khác nhau được biểu
diễn trong hình 3.8 và các tham số chuẩn hóa của phổ trở kháng ứng với mô hình
tương đương Randles được trình bày ở bảng 3.6. 
Hình 3.8. a) Phổ EIS ứng với các nồng độ khác nhau của cảm biến sarcosine-MIP (15
CVs)/AuNPs-SPCE sau các bước biến tính; b) Đường đặc trưng chuẩn của các cảm biến
sarcosine-MIP/AuNPs-SPCE và NIP/AuNPs-SPCE.
Chúng ta có thể quan sát thấy rằng đường kính bán cung Nyquist (tương đương
điện trở truyền điện tử RCT) tăng đáng kể tương ứng với nồng độ sarcosine tăng dần.
Đó là do quá trình tái liên kết giữa một lượng lớn các phân tử sarcosine với các hốc
nhận diện trên màng polyme MIP làm quá trình truyền điện tử đến bề mặt điện cực
bị cản trở dẫn đến làm tăng điện trở truyền điện tử tương ứng [124], [125], [145].
Ngoài ra chúng ta cũng có thể thấy giá trị điện dung lớp kép C dl giảm dần khi mà
nồng độ sarcosine tăng lên. Nhưng sự thay đổi của giá trị này theo sự thay đổi của
nồng độ sarocisne là thấp hơn rất nhiều so với RCT. Các kết quả tương tự cũng có
thể tìm thấy trong các báo cáo đã công bố nghiên cứu về việc phát hiện các protein
[146]-[148] và các tế bào [130], [131]. Chúng ta giả sử rằng kết quả này là do giá trị
của tụ điện phụ thuộc vào độ dày thích hợp của điện dung lớp kép tức là bề dày của
lớp điện môi hình thành trên bề mặt điện cực khi cảm biến tiếp xúc với dung dịch
66
chứa phần tử sarcosine. Trong khi đó giá trị RCT chỉ phụ thuộc vào mức độ cản trở
của bề mặt tới sự truyền điện tích [132].
Bảng 3.1. Giá trị các thành phần trong mạch tương đương Randles của cảm biến
sarcosine-MIP (15 CVs)/AuNPs-SPCE và NIP (15 CVs)/AuNPs-SPCE.
Nồng độ
sarcosine
(µg/mL)
Các thành phần trong mạch tương đương Randles
MIP (15 CVs)/SPAuE NIP (15 CVs)/SPAuE
RCT (k) Cdl (µF) RCT (k) Cdl (µF)
0 0,14 3,91 0,76 1,48
0,001 0,36 2,37 0,76 1,13
0,010 0,69 2,14 0,79 1,77
0,100 0,95 2,13 0,84 1,82
0,600 1,46 2,06 0,84 1,90
1,600 1,66 1,99 0,90 1,92
2,100 2,10 1,95 1,01 1,98
2,600 2,45 1,94 1,08 2,13
Đường đặc trưng chuẩn của cảm biến biểu diễn sự thay đổi giá trị RCT với logarit
của các nồng độ sarcosine tương ứng (Hình 3.8b). Từ đường đặc trưng chuẩn này
xác định được dải làm việc tuyến tính của cảm biến là từ 1 ng/mL đến 1,6 g/mL
ứng với phương trình đường thẳng RCT (k) = 0,4026 + 1,3696*log C (g/mL)
(R2 = 0.9580). Giới hạn phát hiện (LoD) của cảm biến này với sarcosine được xác
định là 1,13 ng/mL với diện tích của bề mặt điện cực làm việc bằng 2,64 mm2. Giá
trị LoD thu được dựa trên độ lệch chuẩn (STDEV) của mẫu blank và giá trị độ dốc
(slope) của đường đặc trưng chuẩn:
LoD= 3 xSTDEV
slope
Trong vùng tuyến tính thứ hai của đường cong, hệ số góc của đường thẳng tăng
đáng kể so với vùng đầu tiên. Đặc trưng này của đường chuẩn cho thấy rằng một
lượng đáng kể các hốc nhận dạng có thể tồn tại ngay trên bề mặt hạt vàng để lộ hạt
vàng tiếp xúc trực tiếp dung dịch. Ở các nồng độ sarcosine trên 1,6 µg/mL, hầu
hết các hốc này đã bị các phân tử sarcosine chiếm giữ và quá trình truyền các điện
tử trực tiếp đến điện cực bị cản trở, do vậy dẫn đến giá trị RCT tăng lên một cách
đột ngột. Đặc tính đã phân tích ở trên của đường chuẩn cũng đã chứng tỏ rằng
màng p-ATP tổng hợp trên AuNPs-SPCE rất mỏng và có thể đạt tới kích thước
nano. Khi khảo sát điện cực polyme NIP, giá trị RCT của cảm biến NIP/AuNPs-
SPCE hầu như không thay đổi khi tăng nồng độ sarcosine. Qua phép so sánh này,
67
chúng ta có thể xác nhận rằng cảm biến MIP được chế tạo có nhạy và đặc hiệu rất
tốt với các phân tử sarcosine. 
3.1.6. Khảo sát độ lặp lại và độ ổn định của cảm biến
Độ lặp lại của cảm biến được kiểm tra bằng cách chế tạo 10 cảm biến ở cùng một
điều kiện quy trình thực nghiệm. Kết quả kiểm tra được thể hiện trong bảng 3.7 khi
cho các cảm biến này hoạt động trong dải nồng độ sarcosine từ 1 ng/mL đến 1,6 µg/
mL với độ tuyến tính cao (R2 > 90%), và độ dốc khoảng 0,359. Ngoài ra các kết quả
tính toán cho thấy, sai số trung bình của cảm biến (STDEV) đạt được khoảng dưới
10% với nồng độ thấp, kết quả này cho thấy các cảm biến đã chế tạo có độ lặp lại
ổn định.
Bảng 3.2. Giá trị của các thành phần trong đường đặc trưng chuẩn của 10 cảm biến
sarcosine-MIP/AuNPs-SPCE.
Số cảm
biến R
2 y
Khoảng tuyến tính
(ng/mL)
1 0,9495 0,3725x+1,2819 1-1600
2 0,8685 0,4324x+1,3767 1-1600
3 0,9566 0,4032x+1,3775 1-1600
4 0,9954 0,2871x+1,1375 1-1600
5 0,9048 0,3295x+1,1242 1-1600
6 0,9452 0,4575x+1,5746 1-1600
7 0,9580 0,4026x+1,3696 1-1600
8 0,9734 0,3829x+1,3959 1-1600
9 0,8867 0,2190x+0.9065 1-1600
10 0,8648 0,3108x+1,2819 1-1600
Cảm biến sau khi được chế tạo được bảo quản trong dung dịch PBS 100 mM ở
nhiệt độ 4oC. Cảm biến sau đó được khảo sát với các khoảng thời gian bảo quản
khác nhau để xác định tính ổn định của cảm biến. 
Cảm biến được khảo sát sau 1, 2 và 7 ngày bảo quản trong điều kiện nêu trên
(hình 3.9). Kết quả đo thu được cho thấy tín hiệu phản hồi vẫn cho kết quả tốt. Hơn
nữa, các thí nghiệm cũng đã cho thấy rằng giá trị RCT của cảm biến MIP ổn định sau
khoảng 10 lần đo và rửa liên tục. Các kết quả đã chứng tỏ rằng cảm biến MIP được
chế tạo có độ ổn định và độ lặp lại khá tốt. 
68
Hình 3.9. Độ ổn định của cảm biến sau 1, 2 và 7 ngày trong điều kiện bảo quản: dung dịch
PBS 100nM và 4oC
3.1.7. Tính chọn lọc của cảm biến
Hình 3.10. Cấu trúc hóa học của các phân tử sarcosine, alanine, lysine và cysteamine.
Hình 3.10 là cấu trúc hóa học của Sarcosine, Alanine, Lysine, Cysteamine. Các
hợp chất này có cấu trúc hóa học tương tự Sarcosine. Để nghiên tính lọc lựa của
cảm biến, các hợp chất hoá học có cấu trúc hoá học và dạng tương tự với Sarcosine
đã được sử dụng để phát hiện cùng với sarcosine.
Hình 3.11 biểu diễn các tín hiệu trở kháng phức thu được khi cho cảm biến MIP
đã được chế tạo, hoạt động trong các dung dịch có chứa các nồng độ khác nhau
của sarcosine, alanine và lysine trong dải đo từ 1 ng/mL đến 1.6 µg/mL. So sánh
với đường cong chuẩn hoá của sarcosine, sự thay đổi của giá trị tangent của đường
tuyến tính RCT với các chất Alanine và Lysine khá nhỏ, lần lượt là 0,115 và 0,120
so với 0,400 của Sarcosine. Tại mỗi điểm nồng độ, cường độ tín hiệu thay đổi của
Alanine và Lysine nhỏ hơn gần 3 lần so với của Sarcosine. Kết quả này cho thấy
69
cảm biến MIP để phát hiện Sarcosine đã được chế tạo có độ chọn lọc khá tốt khi
được sử dụng để đo các chất có cấu trúc và các nhóm chức hóa học gần tương tự
như Sarcosine. Ngoài ra, tính chất độ dày kích thước nano của màng polyme cũng
được xác nhận lại bằng cách cho cảm biến đã được chế tạo hoạt động trong dải
nồng độ từ 1 ng/mL đến 1,6 µg/mL của hợp chất hoá học thiolate cysteamine. Đây
là một hợp chất có kích thước tương tự sarcosine, một đầu có chứa nhóm chức -
NH2 tượng tự sarconsine đầu còn lại thay vì chứa nhóm -COOH mà lại chứa nhóm
chức -SH có khả năng tương tác với các phân tử hạt vàng tự do. Từ kết quả đo thu
được, ta nhận thấy rằng tín hiệu của cảm biến khi phát hiện cysteamine khá cao
gần bằng ½ tín hiệu của sarcosine. Điều này có thể giải thích do cấu trúc của
cys

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_va_che_tao_cam_bien_sinh_hoc_tren_co_so_c.pdf
  • pdfThong tin đưa lên mạng_tieng Anh.pdf
  • pdfThong tin đưa lên mạng_tieng Viet.pdf
  • pdfTOM TAT LATS PHI VAN TOAN.pdf
  • pdfTrich yeu LATS PHI VAN TOAN.pdf