還元酸化グラフェン/金ナノ粒子/多層カーボンナノチューブ複合材料を基盤とした酵素型バイオ燃料電池自己供給型グルコースバイオセンサーの研究

YI Jin-fei ,  

YIN Xue-hu ,  

LI Rong ,  

MA Li-hong ,  

ZHANG Yan-li ,  

WANG Hong-bin ,  

YANG Wen-rong ,  

PANG Peng-fei ,  

摘要

酵素型バイオ燃料電池(EBFC)を基盤とした自己供給型センサー装置は、構造がシンプルで小型化が容易であり、外部電源を必要としないという利点があり、臨床診断、環境モニタリング、生体センシングなどの分野で潜在的な応用が期待されている。還元酸化グラフェン/金ナノ粒子/多層カーボンナノチューブ(rGO/AuNPs/MWCNTs)複合材料を電極基材として用い、rGO/AuNPs/MWCNTsで修飾した電極表面にグルコースオキシダーゼ(GOx)と電気化学的に成長させた二酸化マンガン(MnO2)を固定し、EBFCのバイオアノードおよびバイオカソードを作製し、単室酵素型バイオ燃料電池自己供給型グルコースバイオセンサー(EBFC-SPGB)を構築した。ターゲット物質であるグルコースが存在する場合、バイオアノード表面に固定されたGOxが酵素反応を起こし、グルコースを触媒して電子を生成し、電子は外部回路を介してカソードに到達することで、カソード表面のMnO2が還元反応を起こし、電気化学的応答信号を発生させる。rGO/AuNPs/MWCNTsナノ複合材料は優れた導電性、生体適合性、および大きな比表面積を持ち、その相乗効果によってGOxの負荷量が大幅に増加し、電極表面での電子伝達が効果的に促進される。構築されたEBFC-SPGBの最大出力信号は、1~30 mmol/Lのグルコース濃度範囲で良好な線形関係を示し、検出限界(S/N=3)は0.3 mmol/Lであり、ヒト血清サンプル中のグルコース濃度検出に成功した。

关键词

グルコース;ナノ複合材料;酵素型バイオ燃料電池;自己供給型グルコースバイオセンサー

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