Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Non-enzymatic glucose biosensor from copper oxide/reduced graphene oxide nanocomposites
Year (A.D.)
2020
Document Type
Thesis
First Advisor
ประณัฐ โพธิยะราช
Second Advisor
นิภาพรรณ ฤาชา
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Material Science (ภาควิชาวัสดุศาสตร์)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
วิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ประยุกต์และเทคโนโลยีสิ่งทอ
DOI
10.58837/CHULA.THE.2020.1438
Abstract
ในงานวิจัยนี้กลูโคสไบโอเซ็นเซอร์แบบไม่ใช้เอนไซม์ถูกพัฒนาขึ้นโดยใช้นาโนคอมพอสิตของโลหะออกไซด์และรีดิวซ์กราฟีนออกไซด์ ขั้วไฟฟ้าคาร์บอนพิมพ์สกรีนถูกดัดแปรด้วยรีดิวซ์ กราฟีนออกไซด์เพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้าและดัดแปรด้วยโลหะออกไซด์ที่มีขนาดในระดับนาโนสองชนิด ได้แก่ คอปเปอร์ออกไซด์ และซิงค์ออกไซด์เพื่อเป็นตัวเร่งทางเคมีไฟฟ้าสำหรับการเกิดออกซิเดชันโดยตรงของกลูโคส โดยศึกษาความเข้มข้นของสารดัดแปรที่เหมาะสมด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด จากนั้นเปรียบเทียบประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาของขั้วไฟฟ้าดัดแปรด้วยโลหะออกไซด์ด้วยเทคนิคไซคลิกโวล แทมเมทรีพบว่าขั้วไฟฟ้าคาร์บอนพิมพ์สกรีนที่ถูกดัดแปรด้วยรีดิวซ์กราฟีนออกไซด์และคอปเปอร์ออกไซด์ให้กระแสสูงสุด จึงเลือกมาใช้เป็นขั้วไฟฟ้าสำหรับกลูโคสไบโอเซ็นเซอร์แบบไม่ใช้เอนไซม์ สำหรับการตรวจวัดกลูโคสในตัวอย่างจริง อุปกรณ์รูปแบบใหม่ถูกสร้างขึ้นโดยติดกระดาษพิมพ์แวกซ์ที่เคลือบด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์เพื่อเป็นส่วนป้อนสารตัวอย่างลงบนขั้วไฟฟ้าคาร์บอนพิมพ์สกรีนที่ถูกดัดแปรด้วย รีดิวซ์กราฟีนออกไซด์และคอปเปอร์ออกไซด์ อุปกรณ์นี้ถูกใช้ตรวจวัดกลูโคสในฟอสเฟตบับเฟอร์ซาลีนแสดงช่วงความเป็นเส้นตรงที่ 0.125 ถึง 7.0 มิลลิโมลาร์ และ 0.031 ถึง 7.0 มิลลิโมลาร์ โดยมีค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ที่ 0.9940 และ 0.9911 สำหรับการตรวจวัดด้วยเทคนิคไซคลิกโวลแทมเมทรีและเทคนิคแอมเพอโรเมทรี ตามลำดับ นอกจากนี้ขั้วไฟฟ้าคาร์บอนพิมพ์สกรีนที่ถูกดัดแปรด้วยรีดิวซ์กราฟีนออกไซด์และคอปเปอร์ออกไซด์สามารถคงประสิทธิภาพการตรวจวัดได้ถึง 6 วันภายหลังการเตรียมอุปกรณ์ กลูโคสไบโอเซ็นเซอร์แบบไม่ใช้เอนไซม์ที่พัฒนาขึ้นนี้จึงสามารถประยุกต์เป็นอุปกรณ์ทางเลือกสำหรับติดตามผู้ป่วยโรคเบาหวานอย่างง่ายโดยไม่ต้องเตรียมตัวอย่าง
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
In this research, a non-enzymatic glucose biosensor was successfully developed using nanocomposites of metal oxides and reduced graphene oxide (rGO). A screen-printed carbon electrode (SPCE) was modified with rGO to enhance the electrical conductivity and modified with metal oxides nanoparticles, including copper oxide (CuO) and zinc oxide (ZnO), as an electrocatalyst for the direct oxidation of glucose. The optimized concentration of the modifying agents was studied using a scanning electron microscope. Then the catalytic efficiency was compared. It was found that CuO/rGO modified SPCE displayed the highest peak current and was selected as the electrode for the non-enzymatic glucose biosensor. For the glucose detection in real sample, a newly designed device was fabricated by attaching a sodium hydroxide coated wax-printed paper as sample loading zone onto the CuO/rGO modified SPCE. This device was used for detecting glucose in phosphate buffer saline indicating linear ranges of 0.125 to 7.0 mM and 0.031 to 7.0 mM with correlation coefficients of 0.994 and 0.991 for cyclic voltammetry and amperometry, respectively. Furthermore, the glucose detection efficiency of CuO/rGO modified SPCE can be maintained for 6 days after preparation. Therefore, the developed non-enzymatic glucose biosensor could be used as a facile device for monitoring diabetes patients without the need of sample preparation.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
จันทร์มี, นพรัตน์, "กลูโคสไบโอเซ็นเซอร์แบบไม่ใช้เอนไซม์จากคอปเปอร์ออกไซด์/รีดิวซ์กราฟีนออกไซด์นาโนคอมพอสิต" (2020). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 11100.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/11100
