ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ ФЕРМЕНТАТИВТІ ЕМЕС ГЛЮКОЗА СЕНСОРЫН ЖАСАУ ҮШІН МЫРЫШ, КОБАЛЬТ ЖӘНЕ МЫС ГИДРОКСИ КАРБОНАТТАРЫНЫҢ СИНТЕЗІ

Глюкозаның ферментативті емес сенсорлары қайта пайдалануға болатын электрохимиялық сынақ жүйелері үшін перспективті, өйткені олар жоғары сезімталдыққа ие, жылдам әрекет етеді және пайдалануда қарапайым. Глюкозаның ферментативті емес сенсорларын жасау үшін асыл металлдардың нанобөлшектері, көміртегі наноматериалдарына негізделген композиттер және металл оксидтері сияқты материалдардың кең класы қолданылады. Сезімталдығы жоғары глюкоза сенсорларын жасау үшін жаңа материалдарды іздеу өзекті мәселе. Бұл жұмыста глюкоза биосенсорларын жасау үшін перспективті жаңа сенсор материалы зерттелді. Мырыш, кобальт және мыс гидроксокарбонаттары гидротермалды әдіспен 120 о С температурада синтезделді және сканерлеуші электронды микроскопия, рентгендік құрылымдық талдау, Раман спектроскопиясы және электрохимиялық әдістермен сипатталды. Синтезделген материал глюкозаға жоғары сезімталдықты (11.2 мА мМ-1 см-2), сезімталдықтың кең диапазонын, термиялық тұрақтылықты көрсетті және глюкозаның ферментативті емес биосенсорларын жасау үшін перспективті. Глюкоза концентрациясының 0,5 мМ-ге дейінгі аралықта өзгеруі кезінде электрохимиялық реакцияның шамасы бойынша бағаланған анықтау шегі 0,007 мМ құрады. Алынған материал тотығу атмосферасында қыздыру кезінде 200 о С дейін термиялық тұрақтылықты көрсетті, бұл сенсорлық сипаттаманың ұзақ мерзімді тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін маңызды.

1. Tamoghna Saha, Rafael Del Caño, Kuldeep Mahato, Ernesto De la Paz, Chuanrui Chen, Shichao Ding, Lu Yin and Joseph Wang (2023) Wearable Electrochemical Glucose Sensors in Diabetes Management: A Comprehensive Reviews 123, 12, 7854–7889. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.3c00078.

2. Yan Wang, You Wu and Yifeng Lei. (2023) Microneedle-based glucose monitoring: a review from sampling methods to wearable biosensors. Biomater. Sci., 11, 5727–5757. https://doi.org/10.1039/D3BM00409K.

3. Kermue Vasco Jarnda, Danqi Wang, Qurrat-Ul-Ain, Richmond Anaman, Varney Edwin Johnson, Garmai Prosperity Roberts, Pauline Sammumah Johnson, Bob Wisdom Jallawide Jr, Tianhan Kai, Ping Ding (2023) Recent advances in electrochemical non-enzymatic glucose sensor for the detection of glucose in tears and saliva: A Review. Sensors and Actuators A: Physical 363, 114778. https://doi.org/10.1016/j.sna.2023.114778.

4. Daria Di Filippo, Frédérique N. Sunstrum, Jawairia Umar Khan, Alec W. Welsh. (2023) Non-Invasive Glucose Sensing Technologies and Products: A Comprehensive Review for Researchers and Clinicians. Sensors, 23(22), 9130. https://doi.org/10.3390/s23229130.

5. Muthukumar Govindaraj, Ananya Srivastava, Magesh Kumar Muthukumaran, Pei-Chien Tsai, Yuan-Chung Lin, Bharathi Kannan Raja, Jerome Rajendran, Vinoth Kumar Ponnusamy, J Arockia Selvi. (2023) Current advancements and prospects of enzymatic and non-enzymatic electrochemical glucose sensors. International Journal of Biological Macromolecules 253(Part 2), 126680. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.126680.

6. Seyed Saman Nemati, Gholamreza Dehghan, Samaneh Rashtbari, Tran Nhat Tan, Alireza Khataee. (2023) Enzyme-based and enzyme-free metal-based glucose biosensors: Classification and recent advances. Microchemical Journal 19,109038. https://doi.org/10.1016/j.microc.2023.109038

7. Guati, Carlota, Gomez-Coma, Lucía, Fallanza, Marcos and Ortiz, Inmaculada. (2024) Progress on the influence of non-enzymatic electrodes characteristics on the response to glucose detection: a review (2016– 2022). Reviews in Chemical Engineering, 40, 123-148.https://doi.org/10.1515/revce-2022-0058

8. Kathryn E. Toghill, Richard G. Compton (2010) Electrochemical Non-enzymatic Glucose Sensors: A Perspective and an Evaluation, International Journal of Electrochemical Science,Volume 5, 9, 1246–1301. https://doi.org/10.1016/S1452-3981(23)15359-4.

9. Strakosas, X., Selberg, J., Pansodtee, P. et al. (2019) A non-enzymatic glucose sensor enabled by bioelectronic pH control. Sci Rep 9, 10844. https://doi.org/10.1038/s41598-019-46302-9.

10. Mauro Pasta, Fabio La Mantia, Yi Cui. (2010) Mechanism of glucose electrochemical oxidation on gold surface, Electrochimica Acta, 55, 20, 5561–5568.https://doi.org/10.1016/j.electacta.2010.04.069.

11. Naikoo Gowhar A., Salim Hiba, Hassan Israr U., Awan Tasbiha, Arshad Fareeha, Pedram Mona Z., Ahmed Waqar, Qurashi Ahsanulhaq. (2021) Recent Advances in Non-Enzymatic Glucose Sensors Based on Metal and Metal Oxide Nanostructures for Diabetes Management. A Review Frontiers in Chemistry, 9. https://doi.org/10.3389/fchem.2021.748957.

12. Devesh K. Pathak, Hong Chul Moon. (2023) Enzyme-free, metal oxide-based amperometric-colorimetric dual-mode functional glucose sensor. Materials & Design 234,112309. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112309.

13. Emil R. Mamleyev, Peter G. Weidler, Alexei Nefedov, Dorothée Vinga Szabó, Monsur Islam, Dario Mager and Jan G. Korvink (2021) ACS Applied Nano Materials 4, 12, 13747–13760.https://doi.org/10.1021/acsanm.1c03149.

14. He W., Huang Y. & Wu J. (2020) Enzyme-Free Glucose Biosensors Based on MoS2 Nanocomposites. Nanoscale Res Lett 15, 60. https://doi.org/10.1186/s11671-020-3285-3.

15. Alves J.F., Edwards H.G.M., Korsakov A., de Oliveira L.F.C. (2023) Revisiting the Raman Spectra of Carbonate Minerals. Minerals, 13, 1358. https://doi.org/10.3390/min13111358.

16. William Dufresne, Carson Rufledt, Craig P Marshall. Raman spectroscopy of the eight natural carbonate minerals of calcite structure. Journal of Raman Spectroscopy 49, 3, 1999–2007, 2018.https://doi.org/10.1002/jrs.5481.

17. Qiaohui Guo, Tingting Wu, Lijuan Liu, Yi He, Dong Liu, Tianyan You. (2020) Hierarchically porous NiCo2S4 nanowires anchored on flexible electrospun graphitic nanofiber for high-performance glucose biosensing. Journal of Alloys and Compounds 819, 153376. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153376.

18. Kim S.G., Jun J., Kim Y.K., Kim J., Lee J.S., Jang J. (2020) Facile Synthesis of Co3O4 -Incorporated Multichannel Carbon Nanofibers for Electrochemical Applications. ACS Appl. Mater. Interfaces, 12, 20613– 20622. https://doi.org/10.1021/acsami.0c06254.

19. Mohammadpour-Haratbar A., Mohammadpour-Haratbar S., Zare Y., Rhee K.Y., Park S.-J. (2022) A Review on Non-Enzymatic Electrochemical Biosensors of Glucose Using Carbon Nanofiber Nanocomposites. Biosensors, 12, 1004. https://doi.org/10.3390/bios12111004.

20. Vuslat B. Juska, Martyn E. Pemble. (2020) A Critical Review of Electrochemical Glucose Sensing: Evolution of Biosensor Platforms Based on Advanced Nanosystems. Sensors 20, 6013. https://doi.org/10.3390/s20216013.