Scrierea cu laser inspiră viață platformelor de sensibilitate de înaltă performanță

Senzorul electrochimic pe bază de LDG / MIP detectează sensibil și selectiv BPA în probele de apă. Credit: © 2020 KAUST

O metodă simplă dezvoltată la KAUST folosește fascicule laser pentru a crea Grafen electrozi care au performanțe mai bune decât cele produse prin metode mai vechi.

Electrozii compuși din grafen, o formă atipică de carbon, pot transforma modul în care sunt detectate și măsurate substanțele electroactive în multe domenii, de la siguranța alimentelor și diagnosticarea clinică la monitorizarea mediului.1,2,3,3a.

Grafenul conține numeroase foi ultra-subțiri și foarte ordonate de inele interconectate în fagure în formă de fagure. Această arhitectură cu mai multe straturi oferă materialului proprietăți electronice excepționale, în special conductivitatea electrică și activitatea electrocatalitică, precum și caracteristicile fizice care sunt utile pentru crearea senzorilor electrochimici.

Electrozi fabricați din grafen

Electrozii grafen pot fi fabricați pe diferite substraturi folosind un fascicul laser CO2. Credit: © 2020 Elsevier BV Ref. 1, Fig. 1A

De obicei, electrozii de grafen sunt produși prin îndepărtarea foilor individuale din grafit sau prin depunerea unui amestec gazos reactiv de precursori pe un substrat. Cu toate acestea, aceste abordări implică mult timp, procese de sinteză și izolare în mai multe etape; în plus, se luptă să controleze acumularea și oxidarea foilor.

Pentru a îmbunătăți abordările provocatoare din punct de vedere tehnic și costisitoare, cercetătorii de la laboratorul lui Khaled Salama, în colaborare cu alții, au dezvoltat o metodă simplă și scalabilă care convertește filmele de polimeri sau precursori de carbon în electrozi de grafen folosind un fascicul laser. Această metodă fără mască produce electrozi uniformi multistrat, care combină porozitatea ridicată și suprafața necesară pentru senzorii electrochimici de generație următoare și platformele de biosenzori.

Echipa Salama și asociații de la Universitatea Hassan II din Casablanca, Maroc, au încorporat electrozi grafeni derivați cu laser (LDG) în platformele de detectare a surselor majore de antioxidanți numiți compuși fenolici și biomolecule electroactive legate.

Toți compușii testați au prezentat o activitate electrocatalitică mai mare pe platformele pe bază de grafen decât pe sistemele convenționale care utilizează electrozi de carbon.

„Platformele bazate pe grafen au arătat performanțe excelente în detectarea paracetamolului, un medicament obișnuit”, spune Abdellatif Ait Lahcen, postdoc de la Salama’s Lab. De asemenea, au observat paracetamolul într-o tabletă disponibilă în comerț, care combină medicamentul cu antioxidantul ascorbic acid, care produce adesea interferențe cu analizele electrochimice tipice.

O evaluare a comportamentului electrochimic al unei game de hormoni și neurotransmițători numiți catecolamine a oferit, de asemenea, o perspectivă asupra mecanismelor reacțiilor de oxidare-reducere ale acestor compuși.

Există multe modalități de a modifica electrozii care pot crește performanța senzorului. Receptorii biologici, cum ar fi enzimele, acizii nucleici și anticorpii, furnizează senzori specifici vizați, dar necesită tehnici complexe de imobilizare a suprafeței.

Sunt posibile alternative posibile pentru acești receptori naturali. Polimerii sintetici cunoscuți sub numele de polimeri încorporați molecular (MIP) sunt durabili și ușor de preparat. Cercetătorii KAUST intenționează să selecteze fabricarea senzorilor și să își extindă aplicațiile la alte biomolecule și biomarkeri de boală. „Dezvoltăm senzori biomimetici MIP modificați pentru detectarea precoce a biomarkerilor de cancer mamar”, spune Ait Lahcen.

Platforme de senzație care utilizează electrozi grafeni derivați cu laser

Platformele de sensibilitate care utilizează electrozi de grafen derivați cu laser (LSGE) prezintă performanțe electrochimice mai mari decât sistemele convenționale care utilizează electrozi de carbon (SPCE) pentru detectarea compușilor care conțin sulf, medicamente, antioxidanți, vitamine, catecolamine și precursorii acestora. L-Dopa. Credit: © 2020 KAUST

Cercetătorii au modificat electrozii LDG cu MIP pentru a fabrica un senzor gratuit de detectare a bisfenolului A (BPA) în probe de apă și plastic. Modificarea a implicat sinteza polipirolului sub tensiune aplicată în prezența moleculelor de BPA, care acționează ca șabloane și lasă urme în polimer atunci când sunt îndepărtate. Senzorul a prezentat o sensibilitate și o selectivitate mai mari față de BPA decât substanțe similare, cum ar fi estradiol, epinefrină și bisfenol F.

“Combinarea electrozilor LDG cu MIP va duce la noi senzori electrochimici foarte sensibili și selectivi”, spune Tutku Beduk, un doctorat. student de la laboratorul Salama.

Salama consideră că acești senzori pe bază de MIP vor ajuta la asigurarea apei curate, pure și fără toxine.

Referințe:

„Senzori și biosenzori electrochimici care utilizează grafen derivat cu laser: o analiză cuprinzătoare” de Abdellatif Ait Lahcen, Sakandar Rauf, Tutku Beduk, Ceren Durmus, Abdulrahman Aljedaibi, Suna Timur, Husam N. Alshareef, Aziz Amine, Otto S. N Salama, 27 august 2020, Biosenzori și Bioelectronică.
DOI: 10.1016 / j.bios.2020.112565

„Grafen scris cu laser: o nouă platformă pentru detectarea extrem de sensibilă a biomoleculelor electroactive” de Abdelghani Ghanam, Abdellatif Ait Lahcen, Tutku Beduk, Husam N. Alshareef, Aziz Amine și Khaled Nabil Salama, 19 august 2020, Biosenzori și Bioelectronică.
DOI: 10.1016 / j.bios.2020.112509

„Polimer cu un pas tipărit electrosintetizat molecular pe un senzor de grafen bisfenol imprimat cu laser” de Tutku Beduk, Abdellatif Ait Lahcen, Nouran Tashkandi și Khaled Nabil Salama, 11 aprilie 2020, Senzori și activatori B: chimice.
DOI: 10.1016 / j.snb.2020.128026

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Oamenii de știință dezvăluie cheia creșterii musculare adecvate

Analiza imunofluorescenței unui grup de celule stem proliferante asociate cu fibre musculare (gri). Celulele stem produc Dll1 (roșu) și MyoD (verde). Două...

ExoMars Orbiter surprinde fermitatea la locul de aterizare al craterului Mars Jezero

ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter a observat vehiculul NASA Perseverance Mars 2020, împreună cu o parașută și o carapace spate, un scut termic și o...

Reglarea cuantică în grafen avansează era comunicațiilor fără fir Terahertz de mare viteză

Tunelare cuantică. Credit: Daria Sokol / Biroul de presă MIPT Oamenii de știință de la MIPT, Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova și Universitatea...

Un model agresiv bazat pe piață pentru dezvoltarea energiei de cuplare

Conceptul ARC Fusion Pilot Plant a fost dezvoltat la MIT ca o demonstrație a potențialului magneților supraconductori de temperatură înaltă de a reduce costurile...

Sug este mai important în cercetare decât potrivirea corectă a măștilor de față COVID

O echipă de cercetători care studiază eficacitatea diferitelor tipuri de măști de față a constatat că este cea mai bună protecție împotriva acesteia COVID-19,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.