Trong nghiên cứu này, cảm biến sinh học điện hóa với điện cực graphene xốp trên đế dẻo (fPGE) và aptamer được phát triển nhằm xác định cortisol trong mồ hôi. Nghiên cứu sử dụng năng lượng từ chùm tia laser tổng hợp vật liệu graphene với cấu trúc xốp cao trực tiếp trên nền đế dẻo và biến tính với aptamer để tạo nên cảm biến fPGE/PASE/aptamer. Hình thái học và đặc trưng hóa lý của graphene trên đế dẻo được phân tích bằng kính hiển vi quét (SEM) và phổ Raman. Tính chất điện hóa của cảm biến được đánh giá bằng phương pháp quét thế tuần hoàn (CV). Liên kết đặc hiệu giữa aptamer-cortisol sẽ làm tín hiệu cường độ dòng điện giảm dần với sự tăng dần của nồng độ cortisol trên điện cực thông qua phản ứng oxi hóa-khử của cặp chất K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6]. Trong điều kiện tối ưu, cảm biến có phạm vi hoạt động rất rộng và giới hạn phát hiện (LOD) thấp, trong khoảng 109 lần nồng độ cortisol và tuyến tính từ 100 fM đến 1 µM. Với giới hạn phát hiện rất thấp, cảm biến sinh học điện hóa dựa trên aptamer trên điện cực graphene trên đế dẻo hứa hẹn sẽ trở thành một thiết bị chăm sóc sức khỏe để phát hiện chính xác nồng độ cortisol trong mồ hôi với độ nhạy cao, kỹ thuật chế tạo đơn giản và giá thành rẻ.
Cảm biến điện hóa, graphene trên đế dẻo, cortisol, trầm cảm, mồ hôi
[1]. I. Kyrou and C. Tsigos, “Stress hormones: physiological stress and regulation of metabolism,” Current Opinion in Pharmacology, vol. 9, no. 6, pp. 787–793, 2009.
[2]. K. Bhui, S. Dinos, M. Galant-Miecznikowska, B. de Jongh, and S. Stansfeld, “Perceptions of work stress causes and effective interventions in employees working in public, private and non-governmental organisations: a qualitative study,” BJPsych Bulletin, vol. 40, no. 6, pp. 318–325, 2016.
[3]. F. Holsboer and M. Ising, “Stress hormone regulation: biological role and translation into therapy,” Annual Review Psychology, vol. 61, pp. 81–109, 2010.
[4]. H. Yaribeygi, Y. Panahi, H. Sahraei, T. P. Johnston, and A. Sahebkar, “The impact of stress on body function: A review,” EXCLI Journal, vol. 16, pp. 1057–1072, 2017.
[5]. J. M. H. M. Reul et al., “Glucocorticoids, epigenetic control and stress resilience,” Neurobiology of Stress, vol. 1, no. 1, pp. 44–59, 2015.
[6]. J. M. Smyth et al., “Individual differences in the diurnal cycle of cortisol,” Psychoneuroendocrinology, vol. 22, no. 2, pp. 89–105, 1997.
[7]. University of Rochester Medical Center, “Cortisol (Blood) - Health Encyclopedia,”. [Online]. Available: https://www.urmc.rochester.edu/encyclopedia/content.aspx?contenttypeid=167&contentid=cortisol_serum. [Accessed: Apr 25, 2024].
[8]. National Library of Medicine, “Cortisol Test: Understanding High vs. Low Cortisol Levels,”. [Online]. Available: https://www.webmd.com/a-to-z-guides/cortisol-test. [Accessed: Apr 25, 2024]..
[9]. E. Russell, G. Koren, M. Rieder, and S. H. M. Van Uum, “The detection of cortisol in human sweat: implications for measurement of cortisol in hair,” Therapeutic Drug Monitoring, vol. 36, no. 1, pp. 30–34, 2014.
[10]. A. Kaushik, A. Vasudev, S. K. Arya, S. K. Pasha, and S. Bhansali, “Recent advances in cortisol sensing technologies for point-of-care application,” Biosensors Bioelectronics, vol. 53, pp. 499–512, 2014.
[11]. S. D. Moffat, Y. An, S. M. Resnick, M. P. Diamond, and L. Ferrucci, “Longitudinal Change in Cortisol Levels Across the Adult Life Span,” The Journals of Gerontology: Series A, vol. 75, no. 2, pp. 394–400, 2020.
[12]. N. Ljubijankić, R. Popović-Javorić, S. Šćeta, A. Šapčanin, I. Tahirović, and E. Sofić, “Daily fluctuation of cortisol in the saliva and serum of healthy persons,” Bosnian Journal of Basic Medical Sciences, vol. 8, no. 2, pp. 110–115, 2008.
[13]. B. J. Sanghavi et al., “Aptamer-functionalized nanoparticles for surface immobilization-free electrochemical detection of cortisol in a microfluidic device,” Biosensors Bioelectronics, vol. 78, pp. 244–252, 2016.
[14]. S. Kämäräinen et al., “Disposable electrochemical immunosensor for cortisol determination in human saliva,” Talanta, vol. 188, pp. 50–57, 2018.
[15]. A. J. Bandodkar and J. Wang, “Non-invasive wearable electrochemical sensors: a review,” Trends in Biotechnology, vol. 32, no. 7, pp. 363–371, 2014.
[16]. V. Mani et al., “Electrochemical sensors targeting salivary biomarkers: A comprehensive review,” TrAC Trends in Analytical Chemistry, vol. 135, p. 116164, 2021.
[17]. H. Y. Kong and J. Byun, “Nucleic Acid aptamers: new methods for selection, stabilization, and application in biomedical science,” Biomolecules Therapeutics (Seoul), vol. 21, no. 6, pp. 423–434, 2013.
[18]. P. Pusomjit, P. Teengam, N. Thepsuparungsikul, S. Sanongkiet, and O. Chailapakul, “Impedimetric determination of cortisol using screen-printed electrode with aptamermodified magnetic beads,” Microchimica Acta, vol. 188, no. 2, pp. 1–8, 2021.
[19]. J. Lin et al., “Laser-induced porous graphene films from commercial polymers,” Nature Communications, vol. 5, no. 1, pp. 1–8, 2014.
[20]. N. T. H. Le et al., “Non-enzymatic electrochemical sensor based on ZnO nanoparticles/porous graphene for the detection of hypoxanthine in pork meat,” AIP Adv, vol. 14, no. 2, p. 25034, 2024.
[21]. T. N. Bach et al., “Research and development of non-enzymatic electrochemical sensors utilizing porous ZnO/graphene electrodes to determine xanthine,” Vietnam Journal of Food Control, vol. 7, no. 1, pp. 12–23, 2024.
[22]. Y. Liu, X. Dong, and P. Chen, “Biological and chemical sensors based on graphene materials,” Chemical Society Reviews, vol. 41, no. 6, pp. 2283–2307, 2012.
[23]. F. V. Oberhaus, D. Frense, and D. Beckmann, “Immobilization Techniques for Aptamers on Gold Electrodes for the Electrochemical Detection of Proteins: A Review,” Biosensors, vol. 10, no. 5, 2020.
[24]. S. J. Montain, S. N. Cheuvront, and H. C. Lukaski, “Sweat mineral-element responses during 7 h of exercise-heat stress,” International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, vol. 17, no. 6, pp. 574–582, 2007.
[25]. P. Manickam et al., “Salivary cortisol analysis using metalloporphyrins and multiwalled carbon nanotubes nanocomposite functionalized electrodes,” Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 274, pp. 47–53, 2018.
[26]. R. E. Fernandez et al., “Disposable aptamer-sensor aided by magnetic nanoparticle enrichment for detection of salivary cortisol variations in obstructive sleep apnea patients,” Publish with Scientific Reports, vol. 7, no. 1, pp. 1–9, 2017.
[27]. P. Manickam, S. K. Pasha, S. A. Snipes, and S. Bhansali, “A Reusable Electrochemical Biosensor for Monitoring of Small Molecules (Cortisol) Using Molecularly Imprinted Polymers,” Journal of the Electrochemical Society, vol. 164, no. 2, pp. B54–B59, 2017.