توصيفگر ها :
حسگر الكتروشيميايي , چارچوب فلز آلي , گلوكز , سريم چند ظرفيتي
چكيده فارسي :
حسگرهاي الكتروشيميايي بدون آنزيم بر پايهي چارچوبهاي فلز-آلي در طي سالهاي اخير توجه زيادي را به خود جلب كردهاند و به طور گسترده براي شناسايي گلوكز مورد استفاده قرار گرفتهاند. با پيشرفت اين فناوري، حسگرهاي الكتروشيميايي بدون آنزيم به طور پيوسته و پايدار گلوكز را شناسايي ميكنند و در حوزههاي مختلفي به كار گرفته ميشوند. در اين پژوهش از چارچوبهاي فلز-آلي بر مبناي سريم چند ظرفيتي به عنوان حسگر غير آنزيمي گلوكز استفاده شده است. در اين پژوهش فعاليت اكسيداز مانند چارچوب فلز-آلي بر مبناي سريم مورد توجه بود. براي سنتز اين چارچوب از روش رسوب شيميايي در فاز مايع و در دماي ملايم براي كاهش گسترهي اندازهي ذرهها استفاده شد. ابتدا چارچوب فلز-آلي بر مبناي سريم سنتز؛ و در ادامه توسط مخلوطي از احيا كنندهها به چارچوب فلز-آلي بر مبناي سريم چند ظرفيتي تبديل شد و سپس محلولي از چارچوب حاصله تهيه، تحت جو نيتروژن گاززدايي شد و طي سلسله واكنشهايي درجا در حضور نمك مس (III) نيترات و احيا كننده و تحت جو نيتروژن، بهصورت چارچوب فلز-آلي بر مبناي سريم چند ظرفيتي آرايه شده با نانوذرههاي مس (II) اكسيد به كار گرفته شد و با روشهاي طيف سنجي XRD، XPS، FESEM، FT-IR و TEM شناسايي شد كه قرار گرفتن يكنواخت نانوذرههاي مس (II) اكسيد بر روي چارچوب تاييد شد. سپس فعاليت چارچوب سنتز شده به عنوان حسگر در فرايند الكترواكسايش و شناسايي گلوكز در محيط قليايي سديم هيدروكسيد 0/1 مولار با روشهاي ولتامتري چرخهاي، كرونو آمپرومتري و امپدانس الكتروشيميايي مورد بررسي قرار گرفت. حسگر ساخته شده با حساسيت فوقالعاده بالا (µA mM-1 cm-2 ) 3378 و حد تشخيص بسيار پايين خود (1/2 نانومتر) پاسخ سريعي ارائه داد و در مدت كمتر از 5 ثانيه به 95% جريان پايدار رسيد و دامنهي خطي آن از 5 نانومولار تا 9/4 ميليمولار را شامل شد. مقدار انحراف معيار استاندارد سيگنال جريانها براي تكرارپذيري حسگر 3/03 درصد و براي بازتوليدپذيري 3/6 درصد بهدست آمد. پايداري و انتخابپذيري حسگر بسيار مناسب بود و نتيجههاي حاصل از تشخيص گلوكز در نمونهي سرم خون انسان دقت بالايي داشتند. بنابراين حسگر ساخته شده به عنوان يك گزينهي اميدواركننده در تشخيص غيرآنزيمي مقدار گلوكز معرفي شد.
چكيده انگليسي :
In recent years, enzyme-free electrochemical sensors based on metal–organic frameworks (MOFs) have attracted significant attention and have been widely applied for glucose detection. With the advancement of this technology, enzyme-free electrochemical sensors continuously and stably detect glucose and are utilized in various fields. In this study, multivalent cerium-based MOFs were employed as non-enzymatic glucose sensors. The oxidase-like activity of the cerium-based MOF was investigated. For the synthesis of this framework, a chemical precipitation method in the liquid phase under mild temperature conditions was used to reduce the particle size distribution. First, the cerium-based MOF was synthesized; subsequently, it was converted into a multivalent cerium-based MOF using a mixture of reducing agents. A solution of the resulting framework was then prepared, degassed under a nitrogen atmosphere, and through a series of in-situ reactions in the presence of copper (III) nitrate salt and a reducing agent under nitrogen, it was utilized as a multivalent cerium-based MOF decorated with copper (II) oxide nanoparticles. The material was characterized by XRD, XPS, FESEM, FT-IR, and TEM analyses, confirming the uniform distribution of copper (II) oxide nanoparticles on the framework. The electro-oxidation activity and glucose-sensing capability of the synthesized framework were then evaluated in 0.1 M sodium hydroxide alkaline medium using cyclic voltammetry, chronoamperometry, and electrochemical impedance spectroscopy. The fabricated sensor exhibited an exceptionally high sensitivity (3378 µA mM⁻¹ cm⁻²) and an ultra-low detection limit (1.2 nM), with a rapid response time reaching 95% of the steady-state current in less than 5 seconds. The linear detection range spanned from 5 nM to 9.4 mM. The relative standard deviation of the current signal was 3.03% for repeatability and 3.6% for reproducibility. The sensor also demonstrated excellent stability and selectivity, and the results of glucose detection in human blood serum samples showed high accuracy. Therefore, the fabricated sensor was introduced as a promising candidate for non-enzymatic glucose detection.