Download luận án tiến sĩ ngành khoa học vật liệu với đề tài: Nghiên cứu chế tạo hệ vi cảm biến điện hóa trên cơ sở polyme dẫn biến tính để ứng dụng trong y-sinh và môi trường

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
NGUYỄN HẢI BÌNH
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ VI CẢM BIẾN ĐIỆN HÓA
TRÊN CƠ SỞ POLYME DẪN BIẾN TÍNH
ĐỂ ỨNG DỤNG TRONG Y SINH VÀ MÔI TRƯỜNG
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC VẬT LIỆU
HÀ NỘI – 2020

2. VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
……..….***…………
NGUYỄN HẢI BÌNH
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HỆ VI CẢM BIẾN ĐIỆN HÓA
TRÊN CƠ SỞ POLYME DẪN BIẾN TÍNH
ĐỂ ỨNG DỤNG TRONG Y-SINH VÀ MÔI TRƯỜNG
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC VẬT LIỆU
Chuyên ngành: Vật liệu điện tử
Mã số: 62.44.01.23
Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. Trần Đại Lâm
Hà Nội – 2020

3. LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn
của GS.TS. Trần Đại Lâm. Các số liệu và kết quả chính trong luận án được công
bố trong các bài báo đã được xuất bản của tôi và các cộng sự. Các số liệu, kết quả
trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.
Tác giả luận án
Nguyễn Hải Bình
Hướng dẫn khoa học
GS. TS. Trần Đại Lâm

4. LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tác giả luận án xin bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn chân thành
nhất đối với sự hướng dẫn tận tình, hiệu quả cả về kiến thức, vật chất và tinh
thần của GS. TS. Trần Đại Lâm trong toàn bộ quá trình học tập NCS và thực
hiện luận án này.
Luận án này được thực hiện nhờ sự hỗ trợ kinh phí từ các đề tài: đề tài Nghị
định thư Việt Nam – Hàn Quốc, Nghị định thư Việt Nam – Nhật Bản, đề tài
Nghị định thư Việt Nam – Đài Loan, đề tài Quỹ NAFOSTED và các đề tài cấp
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Tôi xin cảm ơn sự hỗ trợ cụ
thể và rất cần thiết này.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tạo điều kiện của Ban lãnh đạo Viện
Khoa học vật liệu, Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học
và Công nghệ Việt Nam cho tôi có thể hoàn thành luận án.
Tôi chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các Thầy/cô và đồng nghiệp tại Viện
Khoa học vật liệu, các đồng nghiệp trong và ngoài Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam đã động viên – hỗ trợ trong nghiên cứu và hoàn thành luận
án. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới sự giúp đỡ của các đồng nghiệp Phòng Vật liệu
Nano Y-sinh, Phòng Vật liệu Nano cácbon, Phòng thí nghiệm trọng điểm về
Vật liệu và Linh kiện điện tử (Viện Khoa học vật liệu), các đồng nghiệp tại Viện
Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Công nghệ Sinh học (Viện Hàn lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam), Viện Kỹ thuật hóa học (Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội),
Trung tâm CETASD (Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà
Nội); cám ơn PGS. TS. Nguyễn Tuấn Dung, PGS. TS. Đỗ Phúc Quân, Th.S
Nguyễn Lê Huy,… cùng các bạn Nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên
đại học.

5. Luận án đã nhận được sự giúp đỡ thực hiện các thực nghiệm tại Viện IEF
(Đại học Paris 11, Pháp), Viện ITODYS (Đại học Paris 7, Pháp), Khoa ESS
(Trường Đại học Quốc gia Thanh Hoa, Đài Loan). Xin trân trọng cảm ơn những
sự hỗ trợ quý báu này.
Cuối cùng, tôi xin dành mọi tình cảm sâu sắc nhất, chân thành nhất cho gia
đình tôi, là chỗ dựa vững chắc và cho tôi động lực cũng như quyết tâm hoàn
thành bản luận án.
Hà Nội, tháng năm 2020
Tác giả
Nguyễn Hải Bình

6. i
MỤC LỤC
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục i
Danh mục bảng, hình vẽ v
Danh mục viết tắt xv
Mở đầu xviii
Chương I: Tổng quan 1
I. Giới thiệu về cảm biến sinh học điện hóa 1
I.1 Định nghĩa về cảm biến sinh học điện hóa 1
I.2 Phân loại cảm biến sinh học điện hóa 6
I.2.1 Cảm biến trên cơ sở thế điện cực 6
I.2.2 Cảm biến dòng điện 8
I.2.3 Cảm biến độ dẫn 8
I.2.4 Cảm biến hiệu ứng trường 9
I.3 Một số tính chất của cảm biến sinh học điện hóa 10
II. Vật liệu polyme dẫn sử dụng trong cảm biến sinh học điện hóa 11
II.1 Giới thiệu về Polyanilin 13
II.2 Giới thiệu về polydiaminonaphthalen 18
II.2.1 Poly(1,8-diaminonaphthalen) 18
II.2.2 Poly(1,5-diaminonaphthalen) 18
II.3 Một số vật liệu cấu trúc nano được pha tạp/kết hợp với polyme dẫn 20
II.3.1 Hạt nano Fe3O4 20
II.3.2 Ống nano cácbon (CNTs) 22
II.3.3 Vật liệu màng graphen 22
III. Ứng dụng của cảm biến sinh học điện hóa 23
III.1 Ứng dụng trong lĩnh vực y tế và chăm sóc sức khỏe 23
III.1.1 Xác định nồng độ glucôzơ 23
III.1.2 Xác định nồng độ cholesterol 24

7. ii
III.1.3 Xác định chuỗi DNA của virút HPV 25
III.2 Ứng dụng trong quan trắc môi trường 26
III.3 Ứng dụng trong kiểm soát an toàn thực phẩm 27
III.3.1 Xác định hàm lượng độc tố Aflatoxin trong sữa 27
III.3.2 Xác định hàm lượng lactôzơ trong sữa 29
IV. Kết luận 31
Chương II: Thực nghiệm chế tạo vi cảm biến sinh học điện hóa 33
I. Chế tạo các vi điện cực điện hóa 33
I.1 Chế tạo các hệ vi điện cực điện hóa tích hợp 33
I.1.1 Cấu trúc hệ vi điện cực điện hóa tích hợp 33
I.1.2 Chế tạo bộ mặt nạ cho vi điện cực điện hóa 34
I.1.3 Chế tạo hệ vi điện cực điện hóa phẳng (planar) 36
I.1.4 Chế tạo hệ vi điện cực có buồng phản ứng (dạng MEMS) 42
II. Tổng hợp điện hóa các màng polyme dẫn 46
II.1 Tổng hợp điện hóa màng polyanilin 46
II.1.1 Tổng hợp điện hóa màng polyanilin pha tạp ống nano cácbon 46
II.1.2 Tổng hợp điện hóa màng polyanilin pha tạp hạt nano Fe3O4 48
II.1.3 Chế tạo màng đa lớp polyanilin/Graphen 49
II.2 Trùng hợp điện hóa màng polydiaminonaphthalen (PDAN) 52
II.2.1 Trùng hợp điện hóa màng polydiaminonaphthalen pha tạp hạt
nano Fe3O4 52
II.2.2 Chế tạo màng đa lớp Graphen/polydiaminonapthalen 52
III. Cố định các phần tử sinh học trên vi điện cực điện hóa tích hợp 53
III.1 Cố định các phần tử sinh học trên màng polyanilin biến tính 53
III.1.1 Cố định các phân tử enzym lên màng PANi biến tính 53
III.1.2 Cố định phần tử sinh học aptamer lên màng PANi biến tính 54
III.1.3 Cố định kháng thể Atrazin 56
III.2 Cố định phần tử sinh học enzym trên màng PDAN biến tính 56
IV. Các phương pháp phân tích điện hóa 57

8. iii
IV.1 Phương pháp Vôn-Ampe tuần hoàn 57
IV.2 Phương pháp đo dòng thời gian thực 58
IV.3 Phương pháp xung sóng vuông 58
IV.4 Phương pháp tổng trở điện hóa 59
V. Các kỹ thuật phân tích bề mặt và cấu trúc màng 59
VI. Kết luận 60
Chương III: Nghiên cứu phát triển vi cảm biến sinh học điện hóa trên cơ
sở vật liệu polyme dẫn 62
I. Phát triển vi cảm biến sinh học điện hóa trên cơ sở polyme dẫn -
polyanilin 62
I.1 Pha tạp màng PANi bằng ống nano cácbon 62
I.2. Pha tạp màng PANi bằng vật liệu hạt nano Fe3O4 69
I.3 Nghiên cứu phát triển cảm biến điện hóa sử dụng cấu trúc lớp
PANi/Graphen 73
I.4 Nghiên cứu chế tạo cảm biến điện hóa cấu trúc lớp PANi-
Fe3O4/Graphen 76
II. Phát triển vi cảm biến cảm biến trên cơ sở màng P(1,5-DAN) 80
II.1 Tổng hợp điện hóa màng P(1,5-DAN) pha tạp hạt nano Fe3O4 80
II.2 Chế tạo vi cảm biến điện hóa Graphen/PDAN 82
III. Kết luận 87
Chương IV: Nghiên cứu ứng dụng các vi cảm biến sinh học điện hóa trong
phân tích 89
I. Ứng dụng trong phân tích y sinh 89
I.1 Xác định hàm lượng glucôzơ trong dung dịch 89
I.1.1 Xác định hàm lượng glucôzơ bằng vi cảm biến sinh học điện hóa
PANi/MWCNTs 89
I.1.2 Xác định hàm lượng Glucôzơ bằng vi cảm biến PANi-Fe3O4 98
I.1.3 Xác định hàm lượng Glucôzơ bằng vi cảm biến điện hóa PANi-
Fe3O4/Graphen 100

9. iv
I.2 Xác định hàm lượng cholesterol trong dung dịch 103
I.2.1 Xác định hàm lượng cholesterol bằng vi cảm biến PANi/CNTs 103
I.2.2 Xác định nồng độ cholesterol bằng cảm biến PANi-Fe3O4 109
I.2.3 Xác định hàm lượng cholesterol bằng vi cảm biến PANi-
Fe3O4/Graphen 114
I.3. Xác định chuỗi ADN của virút HPV 115
II. Ứng dụng trong kiểm soát an toàn thực phẩm 118
II.1 Xác định hàm lượng Aflatoxin M1 trong sữa 118
II.2 Xác định hàm lượng lactôzơ trong sữa 124
II.2.1 Xác định hàm lượng lactôzơ trong sữa bằng vi cảm biến P(1,5-
DAN)-Fe3O4 124
II.2.2 Xác định hàm lượng lactôzơ trong sữa bằng vi cảm biến
Graphen/P(1,5-DAN) 136
III. Ứng dụng trong quan trắc ô nhiễm môi trường 128
III.1 Xác định dư lượng thuốc diệt cỏ Atrazin bằng vi cảm biến
PANi/Fe3O4 128
III.2 Xác định dư lượng Atrazin trong dung dịch bằng vi cảm biến
PANi/Graphen 132
IV. Kết luận 137
Kết luận chung 138
Tài liệu tham khảo 139
Phụ lục I

10. v
DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ
Hình I.1. Sơ đồ cấu tạo và chức năng của cảm biến sinh học 1
Hình I.2: Sơ đồ của MOSFET (trái) và mạch điện tương đương (phải) 9
Hình I.3. Một số polyme dẫn điện tử 11
Hình I.4. Polyme oxy hóa khử 12
Hình I.5. Polyme trao đổi ion poly(vinylpyridine) 12
Bảng I.1: Tính chất một số polyme dẫn thông dụng 13
Hình I.6. Công thức cấu tạo của anilin 13
Hình I.7. Các dạng khác nhau của polyanilin phụ thuộc vào trạng thái
oxy hóa
14
Hình I.8. Các dạng cộng hưởng của cation gốc anilin 15
Hình I.9. Dạng dime của anilin 16
Hình I.10. Dạng cation gốc dime 16
Hình I.11. Quá trình tạo thành polyme 16
Hình I.12. Cơ chế pha tạp của polyanilin trong môi trường HCl 17
Hình I.13. Cấu trúc hóa học của 1,5-DAN 19
Hình I.14. Sơ đồ trùng hợp điện hóa 1,5-DAN 19
Hình I.15. Cấu trúc của graphen (a); ảnh TEM (b) và SEM (c) của
graphen được tổng hợp bằng phương pháp khử graphen ôxít
22
Hình I.16. Cấu trúc hóa học của các dạng Aflatoxin 28
Hình I.17 Giới hạn hàm lượng của Aflatoxin trong sữa trên thế giới 29
Hình I.18: Cấu trúc hóa học của lactôzơ 30
Hình I.19: Cơ chế thủy phân lactôzơ 31

11. vi
Hình II.1. Sơ đồ các bước thực nghiệm chế tạo – thử nghiệm cảm biến
sinh học điện hóa trên cơ sở polyme dẫn
33
Hình II.2. Thiết kế của hệ vi điện cực điện hóa tích hợp đơn chíp (màu
xanh: điện cực làm việc và điện cực đối; màu hồng: điện cực so sánh)
34
Hình II.3. Mặt nạ hệ vi điện cực tích hợp điện hóa với đường kính điện
cực làm việc là 500 m
35
Hình II.4. Các công đoạn chế tạo hệ vi điện cực tích hợp phẳng (planar) 37
Bảng II.1. Thông số quá trình phún xạ điện tử 39
Bảng II.2. Thông số quá trình bốc bay chùm tia điện tử 40
Hình II.5. Ảnh hệ vi điện cực điện hóa tích hợp sau khi chế tạo 42
Hình II.6. Điện cực điện hóa tích hợp Pt ( trong đó: điện cực làm việc
– 1; điện cực đối – 2; điện cực so sánh – 3)
42
Hình II.7. Cấu trúc hệ vi điện cực điện hóa tích hợp có buồng phản ứng 43
Hình II.8. Mặt nạ hệ vi điện cực điện hóa tích hợp có buồng phản ứng 43
Hình II.9. Hình ảnh thiết bị ăn mòn khô (DRIE – dry etching) tại Khoa
ESS, Đại học quốc gia Thanh Hoa, Đài Loan
45
Hình II.10. Phản ứng chức năng hóa MWCNTs 47
Hình II.11. Hệ lọc hút chân không CNTs sau khi chức năng hóa bằng
hỗn hợp axit
47
Hình II.12. Quy trình CVD nhiệt tổng hợp màng graphen 50
Hình II.13. Quy trình tách chuyển màng Graphen từ đế đồng sang đế vi
điện cực
51
Hình II.14. Cố định enzym qua liên kết chéo sử dụng tác nhân
glutaraldehít
54
Hình II.16 Sàng lọc aptamer đặc hiệu theo chu trình SELEX 55

12. vii
Hình III.1. Phổ tổng hợp điện hóa theo phương pháp CV của màng
PANi/MWCNTs trên điện cực tích hợp
62
Hình III.2. Phổ tổng hợp điện hóa theo phương pháp CV của màng PANi
(a) và màng PANi/MWCNTs (b) tại chu kỳ thứ 20 trên điện cực tích
hợp
63
Hình III.3. Ảnh chụp vi điện cực tích hợp có/không có màng
PANi/MWCNTs
64
Hình III.4 Ảnh FE-SEM của ống MWCNTs, màng PANi thuần và màng
PANi/MWCNTs
65
Hình III.5. Ảnh FESEM của phóng đại cấu trúc bề mặt PANi/MWCNTs 66
Hình III.6. Ảnh AFM của màng PANi và màng PANi/MWCNTs 67
Hình III.7. Phổ hấp thụ hồng ngoại FTIR của màng PANi và màng
PANi/MWCNTs
67
Hình III.8. Sơ đồ hình thành liên kết giữa màng PANi dạng ES với
MWCNTs thông qua các liên kết: (a) π-stacking (xếp lớp liên kết π của
vòng thơm), (b) liên kết ion và (c) liên kết Hiđrô
68
Hình III.9 Phổ trùng hợp điện hóa CV của màng PANi pha tạp Fe3O4 69
Hình III.10. So sánh phổ trùng hợp điện hóa của màng PANi-Fe3O4 và
PANi
70
Hình III.11. Phổ hấp thụ hồng ngoại FTIR của màng PANi-Fe3O4 trên
vi điện cực
71
Hình III.12. Hình thái bề mặt của màng PANi và PANi-Fe3O4 trên vi
điện cực
72
Hình III.13. Ảnh HRTEM của màng graphen 73
Hình III.14. Phổ Raman của các màng graphen, PANi và PANi/Graphen 74

13. viii
Hình III.15. Phổ điện hóa của màng PANi/Graphen trước và sau khi ủ
glutaraldehít trong dung dịch HCl 0,1M (dải thế quét: -0,2 ÷ +0,8 V, tốc
độ quét: 50 mV/s, bước thế 10 mV)
76
Hình III.16. Phổ Raman của màng PANi-Fe3O4/Graphen trên vi điện cực 77
Hình III.17. Hình ảnh AFM của màng graphen được tách chuyển trên vi
điện cực PANi-Fe3O4.
78
Hình III.18. Ảnh FESEM của màng PANi-Fe3O4/Graphen 78
Hình III.19. Tính chất điện hóa của màng PANi-Fe3O4/Graphen 79
Hình III.20. Trùng hợp điện hóa màng PDAN-Fe3O4, PDAN và so sánh
hoạt động điện hóa của các màng PDAN pha tạp/không pha tạp Fe3O4
81
Hình III.21. Đường CV vòng quét đầu tiên ghi trên điện cực (a) Pt và
(b) Pt/Gr trong dung dịch HClO4 1M và monome 1,5-DAN 5mM
82
Hình III.22. Phổ CV tổng hợp màng poly(1,5-DAN) trên điện cực (a) Pt
và (b) Pt/Gr
83
Hình III.23. Phổ Raman của Gr (đường a), poly(1,5-DAN) (đường d) và
các màng tổ hợp Gr/poly(1,5-DAN) tổng hợp với 5 chu kỳ (đường b) và
20 chu kỳ quét thế (đường c)
84
Bảng III.1. Các đỉnh Raman của màng mỏng graphen, poly(1,5-DAN)
và tổ hợp Gr/poly(1,5-DAN)
85
Hình III.24. Ảnh FESEM của màng graphen (A) và điện cực
Pt/graphen/P(1,5-DAN) (B); Ảnh AFM của màng graphen (C)
86
Hình III.25. So sánh hoạt động điện hóa của các màng Pt/PDAN và
Pt/Graphen/PDAN
87
Hình IV.1. Ảnh FE-SEM màng PANi/CNTs đã cố định GOx theo
phương pháp liên kết chéo sử dụng glutaraldehít với (a) phóng đại
10.000 lần và (b) phóng đại 50.000 lần
89

14. ix
Hình IV.2. Phổ tổng trở của vi cảm biến PANi/MWCNTs/GOx (đường
a) và vi điện cực PANi/CNTs (đường b) (thông số dòng xoay chiều: tần
số f= 0,01 ÷ 105
Hz, Uo=5 mV trong dung dịch PBS 50 mM)
90
Hình IV.3. Phổ CV của vi cảm biến PANi/MWCNTs/GOx trong dung
dịch PBS: (a) không có glucôzơ; (b) 0,5 mM glucôzơ và (c) 1,0 mM
glucôzơ (thông số: dải thế: -0,8 V ÷ +0,8 V, tốc độ quét: 50 mV/s, bước
thế: 10 mV)
91
Hình IV.4. So sánh dòng đáp ứng của vi cảm biến PANi/GOx (A) và
PANi/MWCNTs/GOx (B) khi thêm glucôzơ vào hệ điện hóa (E = +0,7
V)
92
Hình IV.5. Đường đặc tuyến dòng đáp ứng của vi cảm biến
PANi/MWCNTs/GOx khi thêm glucôzơ vào hệ điện hóa (E = 0,7 V)
93
Bảng IV.1. Chênh lệch cường độ dòng khi thêm glucôzơ vào hệ điện
hóa
94
Hình IV.6. Đường chuẩn của vi cảm biến PANi/MWCNTs/GOx trong
dải nồng độ 1÷ 9 mM
94
Bảng IV.2. Độ nhạy của vi cảm biến PANi/MWCNTs/GOx 95
Hình IV.7. Đường chuẩn của vi cảm biến PANi/MWCNTs/GOx sau các
khoảng thời gian khác nhau
96
Bảng IV.3. Độ nhạy của vi cảm biến PANi/MWCNTs/GOx theo thời
gian
97
Hình IV.8. Độ đặc hiệu của vi cảm biến PANi/MWCNTs/GOx (điện thế
áp = 0,7 V)
97
Hình IV.9. Đáp ứng dòng của vi cảm biến sinh học PANi-Fe3O4/GOx
và PANi/GOx tại điện thế +0,7 V trong dung dịch PBS (pH = 7) khi
thêm liên tiếp 0,5 mM glucôzơ sau mỗi 50 s
98

15. x
Hình IV.10. Đường chuẩn của cảm biến PANi-Fe3O4/GOx 99
Hình IV.11. Phổ điện hóa SWV đặc trưng cho các lớp vật liệu của vi
cảm biến PANi-Fe3O4/Graphen/GOx (thông số: tần số = 12,5 Hz, tốc độ
quét = 50 mV/s, bước thế = 10 mV, biên độ xung = 5 mV, dải thế = -0,6
÷ 0,65 V trong dung dịch HCl 0,1M)
100
Hình IV.12. Đáp ứng dòng ra của vi cảm biến PANi-
Fe3O4/Graphen/GOx khi thêm liên tiếp các nồng độ của glucôzơ (E =
0,7 V, nhiệt độ phòng, không có khuấy, dung dịch đệm 50mM PBS 1x)
101
Hình IV.13. Đường chuẩn của vi cảm biến PANi-Fe3O4/Graphen/GOx
theo nồng độ glucôzơ
102
Bảng IV.4. So sánh tính chất của các hệ vi cảm biến sinh học điện hóa
xác định nồng độ glucôzơ trên cơ sở vật liệu khác nhau
103
Hình IV.14. Ảnh FE-SEM màng PANi/CNTs đã cố định ChOx theo
phương pháp liên kết chéo sử dụng glutaraldehít (a) phóng đại 10.000
lần và (b) phóng đại 50.000 lần
103
Hình IV.15. Phổ tổng trở của điện cực PANi/MWCNTs/ChOx (đường
a) và điện cực Pt/PANi/MWCNTs (đường b) (thông số dòng xoay chiều:
tần số f= 0,01 ÷ 105
Hz, Uo=5 mV trong dung dịch PBS 50 mM)
104
Hình IV.16. Phổ CV của vi cảm biến PANi/MWCNTs/ChOx trong dung
dịch PBS 50 mM (a) không có cholesterol; (b) 0,05 mM cholesterol; (c)
0,1 mM cholesterol và (d) 0,2 mM cholesterol (thông số: dải thế = -0,9
÷ 0,8 V, tốc độ quét = 50 mV, bước thế = 10 mV)
105
Hình IV.17. Đặc trưng đáp ứng dòng theo thời gian của vi cảm biến
PANi/MWCNTs/ChOx khi thêm liên tiếp cholesterol vào dung dịch
PBS 50 mM (pH = 7) tại điện áp -0,3 V (vs Ag/AgCl)
106

16. xi
Bảng IV.5. Chênh lệch cường độ dòng khi thêm cholesterol vào hệ điện
hóa
107
Hình IV.18. Đường chuẩn của vi cảm biến PANi/MWCNTs/ChOx 107
Hình IV.19. Độ đặc hiệu của vi cảm biến PANi/MWCNTs/ChOx 108
Bảng IV.6. Độ nhạy của vi cảm biến PANi/MWCNTs/ChOx 109
Hình IV.20. Phổ điện hóa CV của cảm biến PANi-Fe3O4/ChOx trong
dung dịch PBS 50 mM có 0,5 mM cholesterol với các tốc độ quét thay
đổi từ 10 ÷ 100 mV/s với bước thế 10 mV (đường a tới j) trong dải thế -
0,6 V ÷ + 0,6 V
110
Hình IV.21. Phổ CV của vi cảm biến PANi-Fe3O4/ChOx trong PBS 50
mM khi không có cholesterol và khi có 0,5 mM cholesterol (thông số:
dải thế -0,6 V ÷ +0,6 V, tốc độ quét = 50 mV/s, bước thế = 10 mV)
111
Hình IV.22. So sánh khả năng đáp ứng dòng của cảm biến PANi/ChOx,
PANi-Fe3O4/ChOx và PANi/Fe3O4/ChOx- Fe3O4
112
Hình IV.23. Cơ chế phản ứng thủy phân cholesterol trên vi cảm biến
sinh học điện hóa PANi-Fe3O4/Fe3O4-ChOx
112
Hình IV.24. Đặc tuyến đáp ứng dòng với các nồng độ cholesterol (0,19
mM) được thêm vào của vi cảm biến sinh học điện hóa PANi-
Fe3O4/ChOx-Fe3O4
113
Hình IV.25. Đường chuẩn của vi cảm biến sinh học điện hóa PANi-
Fe3O4/ChOx-Fe3O4
113
Hình IV.26. Đường đáp ứng dòng của vi cảm biến sinh học điện hóa
PANi-Fe3O4/Graphen/ChOx với các nồng độ cholesterol trong dung
dịch (hình nhỏ: đường đặc tuyến của cảm biến cholesterol)
114
Bảng IV.7. So sánh tính chất của các vi cảm biến sinh học điện hóa xác
định hàm lượng cholesterol trong dung dịch
116

17. xii
Hình IV.27. Đồ thị SWV khi xử lí với EDC/NHS (đường 1), khi gắn với
aptamer HPV-16-L1 với nồng độ 5x10-8
M (đường 2) và khi hình thành
phức hợp HPV-16-L1 với kháng nguyên HPV (đường 3- 7) (thông số:
tần số = 12,5 Hz, tốc độ quét = 50 mV/s, bước thế = 10 mV, biên độ
xung = 5 mV, dải thế = -0,6 V ÷ 0,5 V trong dung dịch HCl 0,1 M)
116
Hình IV.28. Đường chuẩn của vi cảm biến sinh học điện hóa
PANi/MWCNTs theo nồng độ HPV trong dải 10-80 nM
117
Hình IV.29. Đồ thị SWV sau khi được xử lí với EDC/NHS (đường 1);
sau khi gắn với aptamer 5.10-8
M HPV-16-L1 (đường 2) và sau khi tạo
phức hợp với 5.10-8
M kháng nguyên OVA (đường 3) (thông số: tần số
= 12,5 Hz, tốc độ quét = 50 mV/s, bước thế = 10mV, biên độ xung =
5mV, dải thế = -0,6V ÷ 0,5V trong dung dịch HCl 0,1M)
118
Hình IV.30. Nguyên lý chế tạo và ứng dụng vi cảm biến Aptasensor xác
định AFM1 trong sữa
119
Hình IV.31. Phổ CV của vi cảm biến PANi-Fe3O4 với các nồng độ
AFM1 khác nhau (thông số: dải thế = -0,2 V ÷ 1,0 V, tốc độ quét = 50
mV/s, bước thế = 10 mV trong dung dịch PBS 1x)
120
Hình IV.32 Phổ SWV của vi cảm biến PANi-Fe3O4 với các nồng độ
AFM1 khác nhau (thông số: tần số quét 12,5 Hz, tốc độ quét: 50 mV/s,
bước thế 10 mV, dải thế quét: -0,6 ÷ +0,65 V trong dung dịch HCl 0,1
M)
121
Hình IV.33. Kết quả đo SWV của vi cảm biến với mẫu đối chứng OTA
(thông số: tần số quét 12,5 Hz, tốc độ quét: 50 mV/s, bước thế 10 mV,
dải thế quét: -0,6 ÷ +0,65 V trong dung dịch HCl 0,1 M)
122
Bảng IV.8. So sánh các phương pháp xác định nồng độ AFM1 trong
dung dịch
123

18. xiii
Hình IV.34. Độ hoạt động điện hóa của vi cảm biến sinh học điện hóa
PDAN-Fe3O4 (thông số: dải thế = -0,02 ÷ 0,95 V, tốc độ quét = 50 mV/s,
bước thế = 10 mV trong dung dịch PBS 1x)
124
Hình IV.35. Đặc tuyến đáp ứng dòng thời gian thực theo nồng độ lactozơ
của vi cảm biến sinh học điện hóa PDAN/Fe3O4 (E = 0,4V)
125
Hình IV.36. Đường chuẩn của vi cảm biến PDAN-Fe3O4 theo nồng độ
lactôzơ trong dung dịch
126
Hình IV.37. Độ hoạt động điện hóa của vi cảm biến Graphene/PDAN
(thông số: dải thế: -0,02 V÷0,95 V, tốc độ quét = 50 mV/s, bước thế =
10 mV trong dung dịch PBS 1x)
127
Hình IV.38. Đường chuẩn của vi cảm biến Graphene/PDAN theo nồng
độ lactôzơ trong dung dịch
128
Hình IV.39. Mô hình bề mặt vi điện cực làm việc PANi-Fe3O4 được cố
định đầu dò sinh học -ATZ của vi cảm biến
129
Hình IV.40. Tính chất điện hóa của vi cảm biến PANi-Fe3O4 trước và
sau khi gắn Anti-ATZ (thông số: dải thế = -0,6 V÷ +0,65 V, tốc độ quét
= 50 mV/s, bước thế = 10 mV trong dung dịch HCl 0,1 M)
129
Hình IV.41. Phổ SWV của vi cảm biến PANi-Fe3O4 với các nồng độ
khác nhau của Atrazin (thông số: tần số quét 12,5 Hz, tốc độ quét: 50
mV/s, bước thế 10 mV, dải thế quét: -0,6 ÷ +0,65 V trong dung dịch
HCl 0,1 M)
130
Hình IV.42. Xác định sự nhả ATZ trên bề mặt cảm biến bằng phương
pháp SWV (thông số: tần số quét 12,5 Hz, tốc độ quét: 50 mV/s, bước
thế 10 mV, dải thế quét: -0,6 ÷ +0,65 V trong dung dịch HCl 0,1 M)
131
Hình IV.43. Đường chuẩn của cảm biến PANi-Fe3O4/Anti-Atrazin 132

19. xiv
Hình IV.44. Nguyên lý chế tạo và hoạt động của vi cảm biến sinh học
điện hóa PANi/Graphen xác định dư lượng thuốc BVTV Atrazin
133
Hình IV.45. Tín hiệu đáp ứng SWV của vi cảm biến PANi/Graphen với
các nồng độ Atrazin trong dải từ 10-11
đến 10-7
M (thông số: tần số quét
12,5 Hz, tốc độ quét: 50 mV/s, bước thế 10 mV, dải thế quét: -0,6 ÷
+0,65 V trong dung dịch HCl 0,1 M)
135
Hình IV.46. Đường chuẩn đáp ứng dòng ra tại điện áp +0,57 V của vi
cảm biến PANi/Graphen trong dải nồng độ của ATZ từ 10-11
đến 10-7
M
135
Bảng IV.9. So sánh một số cảm biến điện hóa xác định hàm lượng
Atrazin
136

20. xv
DANH MỤC VIẾT TẮT
ADN Acid Deoxyribonucleic Axít deoxyribonucleíc
AFM Atomic Force Microscopy Kính hiển vi lực nguyên tử
AFM1 Aflatoxin M1 Độc tố Aflatoxin M1
APT Aptamer Aflatoxin M1 Chuỗi aptame Aflatoxin M1
ARN Acid Ribonucleic Axít ribonucleíc
ATZ Atrazine Thuốc BVTV Atrazin
BSA Bovine serum albumine Huyết thanh bò
CNT Carbon nanotubes Ống nano cácbon
CSA Camphorsulfonic acid Axít Camphorsulfoníc
CV Cyclic Voltammetry Vôn-Ampe tuần hoàn
CVD Chemical vapor deposition Lắng đọng pha hơi hóa học
ChOx Cholesterol oxidase Enzym Cholesterol oxidase
DAN Diaminonapthalene Diaminonapthalen
DBSA Doecyl benzensulfonic acid Axít Doecyl benzensulfoníc
DI Deionized Nước khử ion
DRIE Deep Reactive Ion Etching Ăn mòn sâu bằng phản ứng
ion
EB Emeraldin base Dạng bazơ emeraldin
EDC
N-(3-dimethylaminopropyl)-N-
ethylcarbodiimide hydrochloride
N-(3-dimethylaminopropyl)-
N-ethylcarbodiimide
hydrochlorít
ELISA Enzyme-linked immunosorbent
assays
Xét nghiệm miễn dịch enzym
pha rắn
ES Emeraldin Salt Dạng muối emeraldin
FESEM Field Emission Scanning Electron
Microscopy
Kính hiển vi điện tử quét
phát xạ trường
FET Field Effect Transistor Tranzitơ hiệu ứng trường

21. DOWNLOAD ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ NỘI DUNG
MÃ TÀI LIỆU: 52006
DOWNLOAD: + Link tải: tailieumau.vn
Hoặc : + ZALO: 0932091562