Étude sur la construction d'un capteur bioélectrochimique de glucose auto-alimenté basé sur un composite d'oxyde de graphène réduit/particules d'or nanométriques/tubes de carbone multi-parois
Les dispositifs de capteurs auto-alimentés basés sur les piles à combustible bioenzymatiques (EBFC) présentent des avantages tels qu'une structure simple, une miniaturisation facile et l'absence de source d'énergie externe, offrant ainsi un potentiel d'application dans le diagnostic clinique, la surveillance environnementale et la biosurveillance. En utilisant un matériau composite d'oxyde de graphène réduit/particules d'or nanométriques/tubes de carbone multi-parois (rGO/AuNPs/MWCNTs) comme substrat d'électrode, et en fixant respectivement la glucose oxydase (GOx) et le dioxyde de manganèse (MnO2) déposé électrochimiquement sur la surface de l'électrode modifiée par rGO/AuNPs/MWCNTs, des bioanodes et biocathodes EBFC ont été préparés, construisant ainsi un capteur bioélectrochimique de glucose auto-alimenté à cellule unique (EBFC-SPGB). En présence de glucose cible, la GOx fixée sur la surface de la bioanode subit une réaction enzymatique, catalysant la production d'électrons qui circulent dans un circuit externe jusqu'à la cathode, entraînant une réaction de réduction du MnO2 à la surface de la cathode et générant un signal de réponse électrochimique. Le nanocomposite rGO/AuNPs/MWCNTs présente une excellente conductivité, une biocompatibilité et une grande surface spécifique; son effet synergique permet d'augmenter considérablement la charge de GOx et favorise efficacement le transfert d'électrons à la surface de l'électrode. Le signal maximal de sortie de l'EBFC-SPGB présente une bonne linéarité avec la concentration de glucose dans une plage de 1 à 30 mmol/L, avec une limite de détection (S/N=3) de 0,3 mmol/L, ayant été utilisé avec succès pour la détection de la concentration de glucose dans des échantillons de sérum humain.
关键词
glucose;nanocomposite;pile à combustible bioenzymatique;capteur bioélectrochimique de glucose auto-alimenté