Bìa tạp chí

 

009bet

Nghiên cứu và phát triển cảm biến điện hóa không gắn enzyme dựa trên điện cực ZnO/graphen xốp nhằm xác định xanthin

Tạ Ngọc Bách Nguyễn Xuân Viết Nguyễn Vân Anh Phạm Quang Trung Nguyễn Thị Minh Thư Phùng Thị Thu Vũ Hồng Kỳ Đỗ Hùng Mạnh Vũ Đình Lãm Nguyễn Huy Dân Trịnh Xuân Anh Ngô Thị Hồng Lê
Ngày phát hành 02/02/2024

Chi tiết

Cách trích dẫn
Tạ Ngọc Bách, Nguyễn Xuân Viết, Nguyễn Vân Anh, Phạm Quang Trung, Nguyễn Thị Minh Thư, Phùng Thị Thu, Vũ Hồng Kỳ, Đỗ Hùng Mạnh, Vũ Đình Lãm, Nguyễn Huy Dân, Trịnh Xuân Anh, Ngô Thị Hồng Lê. "Nghiên cứu và phát triển cảm biến điện hóa không gắn enzyme dựa trên điện cực ZnO/graphen xốp nhằm xác định xanthin". Tạp chí Kiểm nghiệm và An toàn thực phẩm. tập 7 - số 1, pp. 12-23, 2024
Phát hành
PP
12-23
Counter
14

Main Article Content

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, một cảm biến điện hóa không gắn enzyme sử dụng điện cực graphen xốp được biến tính với hạt nano ZnO (cảm biến ZnO/fPGE) đã được phát triển để xác định hàm lượng xanthin (XA). Cảm biến ZnO/fPGE được chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt và kỹ thuật ghi laze hồng ngoại CO2 trên màng polyimide. Hình thái học, cấu trúc và tính chất của ZnO/fPGE được đặc trưng bằng các phương pháp đo phổ Raman, FE-SEM, và Von-Ampe. Cảm biến ZnO/fPGE đối với XA có khoảng hoạt động tuyến tính khá rộng (1 µM-100 µM), giới hạn phát hiện (LOD) thấp (0,29 µM), độ nhạy cao (7,05 µA.µM-1.cm-2) và khả năng kháng hiệu quả đối với các các chất gây nhiễu thông thường (như acid uric, acid ascorbic, dopamin, glucose và xanthin). Cảm biến ZnO/fPGE đã cung cấp môi trường điện thuận lợi để phát triển các cảm biến sinh học điện hóa hiệu suất cao nhằm xác định xanthin trong các sản phẩm thịt, cá.

Từ khóa:

cảm biến điện hóa, xanthin, graphen xốp, hạt nano ZnO, thịt.

Trích dẫn

[1]. W.X.L. Felicia, K. Rovina, N.Md N. Aqilah, J.M. Vonnie, K.W. Yin, and N. Huda, “Assessing meat freshness via nanotechnology biosensors: Is the world prepared for lightning-fast pace methods?,” Biosensors, vol. 13, no. 2, pp. 217, 2023.
[2]. J.H. Hwang, Y. Kim, H. Choi, and K.G. Lee, “ATP degradation products as freshness indicator of flatfish during storage,” Food Science and Biotechnology, vol. 28, no. 6, pp. 1891–1897, 2019.
[3]. K.H. Erna, K. Rovina, and S. Mantihal, “Current detection techniques for monitoring the freshness of meat-based products: A review,” Journal of Packaging Technology and Research, vol. 5, no. 1, pp. 127 - 141, 2021.
[4]. N. Cooper, R. Khosravan, C. Erdmann, J. Fiene, and J.W. Lee, “Quantification of uric acid, xanthine and hypoxanthine in human serum by HPLC for pharmacodynamic studies,” Journal of Chromatography B, vol. 837, no. 1-2, pp. 1-10, 2006.
[5]. R. Parker, W. Snedden, and R.W.E. Watts, “Mass-spectrometric identification of hypoxanthine and xanthine (“oxypurines”) in skeletal muscle from two patients with congenital xanthine oxidase deficiency (xanthinuria),” Biochemical Journal, vol. 115, no. 1, pp. 103-108, 1969.
[6]. Z.K. Shihabi, M.E. Hinsdale, and A.J. Bleyer, “Xanthine analysis in biological fluids by capillary electrophoresis,” Journal of Chromatography B, vol. 669, no. 1, pp. 163-169, 1995.
[7]. X. Zhang, J. Dong, X. Qian, and Ch Zhao, “One-pot synthesis of an RGO/ZnO nanocomposite on zinc foil and its excellent performance for the nonenzymatic sensing of xanthine,” Sensors Actuators B, vol. 221, pp. 528–536, 2015.
[8]. M.Z.H. Khan, M.S. Ahommed, and M. Daizy, “Detection of xanthine in food samples with an electrochemical biosensor based on PEDOT: PSS and functionalized gold nanoparticles,” RSC Advances, vol. 10, no. 59, pp. 36147–36154, 2010.
[9]. S. Yazdanparast, A. Benvidi, S. Abbasi, and M. Rezaeinasab, “Enzyme-based ultrasensitive electrochemical biosensor using poly (l-aspartic acid)/MWCNT bio-nanocomposite for xanthine detection: A meat freshness marker,” Microchemical Journal, vol. 149, pp. 104000, 2019.
[10]. M. Pumera, “Graphene in biosensing,” Materials Today, vol. 14, no. 7-8, pp. 308-315, 2011.
[11]. K. ghanbari and F. Nejabati, “Construction of novel nonenzymatic Xanthine biosensor based on reduced graphene oxide/polypyrrole/CdO nanocomposite for fish meat freshness detection,” Journal of Food Measurement and Characterization, vol. 13, no.2, pp. 1411-1422, 2019.
[12]. K. Ghanbari and F. Nejabati, “Ternary nanocomposite-based reduced graphene oxide/chitosan/Cr2O3 for the simultaneous determination of dopamine, uric acid, xanthine, and hypoxanthine in fish meat,” Analytical Methods, vol. 12, pp. 1650–1661, 2020.
[13]. Z. F. Wan, S. J. Wang, B. Haylock, J. Kaur, P. Tanner, D. Thiel, R. Sang, I. S. Cole, X. P. Li, M. Lobino, and Q. Li, “Tuning the sub-processes in laser reduction of graphene oxide by adjusting the power and scanning speed of laser,” Carbon, vol. 141, pp. 83 –91, 2019.
[14]. Z. Wan, N.-T. Nguyen, Y. Gao, and Q. Li, “Laser induced graphene for biosensors,” Sustainable Materials and Technologies, vol. 25, pp. e00205, 2020.
[15]. R. Rahimi, M. Ochoa, W. Yu, and B. Ziaie, “Highly stretchable and sensitive unidirectional strain sensor via laser carbonization,” ACS Applied Materials & Interfaces, vol. 7, no. 8, pp. 4463 –4470, 2015.
[16]. V. P. Wanjari, A. S. Reddy, S. P. Duttagupta, and S. P. Singh, “Laser-induced graphene-based electrochemical biosensors for environmental applications: a perspective,” Environmental Science and Pollution Research, vol. 30, pp. 42643–42657, 2023.
[17]. G. Xue, W. Yu. L. Yutong, Z. Qiang, L. Xiuying, T. Yiwei, and L. Jianrong, “Construction of a novel xanthine biosensor using zinc oxide (ZnO) and the biotemplate method for detection of fish freshness,” Analytical Methods, vol. 11, pp. 1021, 2019.
[18]. H. Jeong, J. Yoo, S. Park, J. Lu, S. Park, and J. Lee, “Non-enzymatic glucose biosensor based on highly pure TiO2 nanoparticles,” Biosensors, vol. 11, no. 5, pp. 149, 2021.
[19]. M. L. M. Napi, S. M. Sultan, R. Ismail, K. W. How, and M. K. Ahmad, “Electrochemical-Based Biosensors on Different Zinc Oxide Nanostructures: A Review,” Materials, vol. 12, no. 18, pp. 2985, 2019.
[20]. V. P. Wanjari, A. S. Reddy, S. P. Duttagupta, and S. P. Singh, “Laser-induced graphene-based electrochemical biosensors for environmental applications: a perspective,” Environmental Science and Pollution Research, vol. 30, pp. 42643–42657, 2023.
[21]. N. F. Santos, J. Rodrigues, S. O. Pereira, A. J. S. Fernandes, T. Monteiro, and F. M. Costa, “Electrochemical and photoluminescence response of laser‑induced graphene electrodeposited ZnO composites,” Scientific Reports, vol. 11, no. 01, pp. 17154, 2021.
[22]. S. Park, S. An, H. Ko, C. Jin, C. Lee. “Synthesis of nanograined ZnO nanowires and their enhanced gas sensing properties,” ACS Applied Materials & Interfaces, vol. 4, no. 7, pp. 3650–3656, 2012.
[23]. J, Ali, R. Irshad, B. Li, K. Tahir, A. Ahmad, M. Shakeel, Z.U.H. Khan, “Synthesis and characterization of phytochemical fabricated zinc oxide nanoparticles with enhanced antibacterial and catalytic applications,” Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, vol. 183, pp. 349–356, 2018.
[24]. L. M. Malard, M. A. Pimenta, G. Dresselhaus and M. S. Dresselhaus, “Raman spectroscopy in graphene,” Phys. Rep., vol. 473, no. 5-6, pp. 51-87, 2009.
[25]. J. Wu, M. Lin, X. Cong, H. Liu a and P. Tan, “Raman spectroscopy of graphene-based materials and its applications in related devices,” Chem. Soc. Rev., vol. 47, no. 5, pp. 1822, 2018.
[26]. Y. Bleu, F. Bourquard, A.-S. Loir, V. Barnier, F. Garrelie and C. Donnet, “Raman study of the substrate influence on graphene synthesis using a solid carbon source via rapid thermal annealing,” J. Raman Spectrosc., vol. 50, no.11, pp.1630-1641, 2019.
[27]. A. Marzouki, C. Sartel, N. Haneche, G. Patriarche, A. Lusson, V. Sallet and M. Oueslati, “Fabrication and characterization of ZnO:Sb/n‑ZnO homojunctions,” Appl. Phys. A, vol. 127, no. 6, pp. 471, 2021.
[28]. A. J. Bard and L. R. Faulkner, “Electrochemical methods fundamentals and applications,” John Wiley & Sons, Inc. Second Edition, 2001.
[29]. R. S. Nicholson, “Theory and Application of Cyclic Voltammetry for Measurement of Electrode Reaction Kinetics,” Anal. Chem., vol. 37, no. 11,pp. 1351–1355, 1965.
[30]. A. Marzouki, C. Sartel, N. Haneche, G. Patriarche, A. Lusson, V. Sallet and M. Oueslati “Fabrication and characterization of ZnO:Sb/n‑ZnO homojunctions,” Appl. Phys. A, vol. 127, no. 6, pp. 471, 2021.
[31]. V. J. Sinanoglou, P. Zoumpoulakis, C. Fotakis, N. Kalogeropoulos, A. Sakellari, S. Karavoltsos and I. F. Strati, “On the Characterization and Correlation of Compositional, Antioxidant and Colour Profile of Common and Balsamic Vinegars,” Antioxidants, vol. 7, no. 10, pp. 139, 2018.
[32]. R. S. Nicholson and I. Shain, “Theory of Stationary Electrode Polarography. Single Scan and Cyclic Methods Applied to Reversible, Irreversible, and Kinetic Systems,” Anal. Chem., vol, 36, no. 4, pp. 706–723, 1964.
[33]. L. Zhang, S. Li, J. Xin, H. Ma, H. Pang, L. Tan and X. Wang, “A non-enzymatic voltammetric xanthine sensor based on the use of platinum nanoparticles loaded with a metal-organic framework of type MIL-101(Cr). Application to simultaneous detection of dopamine, uric acid, xanthine and hypoxanthine,” Microchimica. Acta., vol. 186, no.573, pp. 9, 2019.
[34]. N. T. V. Hoan, N. N. Minh, N. T. H. Trang, L. T. T. Thuy, C. V. Hoang, T. X. Mau, H. X. A. Vu, P. T. K. Thu, N. H. Phong and D. Q. Khieu, “Simultaneous Voltammetric Determination of Uric Acid, Xanthine, and Hypoxanthine Using CoFe2O4/Reduced Graphene Oxide-Modified Electrode,” Hindawi Journal of Nanomaterials, Article ID 9797509 1-15, 2020.
[35]. N. T. H. Le, N. X. Viet, N. V. Anh, T. N. Bach, P. T. Thu, N. T. Ngoc, D. H. Manh, V. H. Ky, V. D. Lam, V. Kodelov, S. Von Gratowski, N. H. Binh and T. X. Anh, “Non-Enzymatic Electrochemical Sensor based on ZnO Nanoparticles/Porous Graphene for the Detection of Hypoxanthine in Pork Meat,” AIP Advanced, 14, 2024.
[36]. N. Vishnu, M. Gandhi, D. Rajagopal and A. S. Kumar, “Pencil graphite as an elegant electrochemical sensor for separation-free and simultaneous sensing of hypoxanthine, xanthine and uric acid in fish samples,” Anal. Methods, vol. 9, pp. 2265-2274, 2017.
[37]. R. Goyal, A. Mittal, and S. Sharma, “Simultaneous voltammetric determination of hypoxanthine, xanthine, and uric acid,” Electroanalysis, vol. 6, pp. 609–611, 1994.
[38]. A. S. Kumar and P. Swetha, “Ru(DMSO)4¬Cl2 nano-aggregated Nafion membrane modified electrode for simulateneous electrochemical detection of hypoxanthine, xanthine and uric acid,” Journal of Electroanalytical Chemistry, vol. 642, pp. 135-142, 2010.

 Gửi bài