Design racional de fichário

Scientific Reports volume 5, Artigo número: 10617 (2015) Citar este artigo

Esperava-se que nanocompósitos unidimensionais de óxido metálico e metal nobre apresentassem desempenho superior para detecção não enzimática de glicose devido à sua boa condutividade e alta atividade catalítica herdadas de metal nobre e óxido metálico, respectivamente. Como prova de conceito, sintetizamos um compósito de ouro e óxido de cobre (Au/CuO) com estrutura única de nanocauliflores unidimensionais. Devido à natureza do método de síntese, não foi necessário nenhum aglutinante estranho para manter o Au ou o CuO no lugar. Até onde sabemos, esta é a primeira tentativa de combinar óxido metálico e metal nobre em um estilo sem aglutinante para a fabricação de sensores de glicose não enzimáticos. As nanocauliflores Au / CuO com grande superfície ativa eletroquímica e alta área de contato com eletrólitos prometeriam uma ampla faixa linear e alta detecção sensível de glicose com boa estabilidade e reprodutibilidade devido à sua boa condutividade elétrica de Au e alta atividade eletrocatalítica de CuO.

A detecção precisa do nível de glicose no sangue é essencial para o diagnóstico clínico no controle do diabetes1,2,3,4. Tradicionalmente, a concentração de glicose é monitorada por um sistema amperométrico, no qual a glicose é oxidada enzimaticamente pela glicose oxidase (GOx) altamente seletiva imobilizada na superfície do eletrodo e os elétrons assim gerados ou produto de reação, peróxido de hidrogênio (H2O2), são subsequentemente medidos para determinar a concentração da glicose5,6,7,8. Pela natureza da enzima, o sensor de glicose baseado em GOx possui seletividade, mas sua aplicação ainda é limitada devido às desvantagens inerentes associadas à purificação, imobilização e proteção da enzima contra a desnaturação. Além disso, a grande distância entre o centro redox do grupo flavina profundamente incorporado (FAD) do GOx e a superfície do eletrodo complica o sistema e exige que certos transportadores de elétrons estejam presentes nas amostras, o que é sem dúvida a maior barreira que limita a sensibilidade deste método , 10. Para este fim, a detecção eletrocatalítica direta e não enzimática de glicose atraiu recentemente um interesse significativo, pois promete um sensor livre de transferência de elétrons e, portanto, uma alta sensibilidade e repetibilidade .

Para uma detecção eletrocatalítica não enzimática bem-sucedida de glicose, é necessária alta condutividade e atividade catalítica para o eletrocatalisador. Entre todos os materiais candidatos para o eletrocatalisador na detecção de glicose, incluindo metal nobre 13,14,15, óxido metálico 16,17,18, materiais de carbono 19,20,21, liga mesoporosa 22 e polímeros 23,24, materiais de metal nobre e óxido metálico se destacam eles mesmos. Recentemente, várias nanoestruturas, como nanobastões25, nanofios26, nanotubos27,28, materiais dendríticos29 e mesoporosos30,31, receberam atenção significativa devido à sua alta área superficial, separação eficiente de carga, etc., que são benéficas para muitas aplicações. Entre os métodos de síntese para a fabricação de nanoestruturas unidimensionais, a anodização se destaca devido à sua versatilidade, uma etapa, baixo custo e, mais importante ainda, conexão perfeita entre o substrato metálico e as nanoestruturas anodizadas que literalmente torna as nanoestruturas assim preparadas um eletrodo ideal com alta condutividade32,33,34,35. Geralmente, em um processo convencional de detecção eletroquímica não enzimática, os eletrocatalisadores são preparados na forma de nanopartículas e então imobilizados em substratos condutores com a ajuda de certos ligantes poliméricos, que geralmente são isolantes e eletroquimicamente inativos. A presença dos ligantes poliméricos nos sistemas convencionais aumenta inevitavelmente a resistência em série, bloqueia os locais cataliticamente activos e impede a difusão do electrólito, conduzindo em última análise a uma actividade electrocatalítica significativamente reduzida e a um fraco desempenho dos sensores. Pelas razões acima mencionadas, nanoestruturas unidimensionais anodizadas podem ser uma solução racional para o problema nos sistemas convencionais.