安定性、再現性、結合剤

Scientific Reports volume 12、記事番号: 18945 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

コアシェル非酵素グルコースセンサーは、通常、化学合成アプローチとそれに続くバインダーベースの固定化プロセスによって製造されます。ここでは、非酵素的グルコース検出のために、FTO 電極上で Au@Cu のコアシェルとその Au@CuxO 酸化物を直接合成する新しいアプローチを導入しました。 Au 薄膜の物理蒸着とそれに続く熱アニーリングは、電極上に Au ナノコアを作製するために使用されています。 Cu シェルは、電着法を使用して Au コア上に選択的に蒸着されています。さらに、Au@Cu2O および Au@CuO は、Au@Cu 電極の後熱アニーリングによって合成されています。このバインダーフリーの選択成長アプローチには、電子伝達能力が向上し、表面により多くの活性サイトが提供されるため、高い電気酸化活性が得られるという利点があります。電気化学測定により、グルコース酸化に対する Au@Cu2O 電極の優れた活性が示されました。優れた電極では、1601 μAcm-2 mM-1 の高感度と 0.6 μM の低い検出限界が達成されます。さらに、このセンサーは優れた再現性を示し、ヒト血清中のグルコース検出について正確な結果を提供します。さらに、この合成アプローチは、電気化学堆積および熱処理パラメータを調整することにより、多くのコアシェル構造を高速かつ高度に制御可能かつ正確に製造するために使用できます。

糖尿病が世界的に増加しているため、信頼性が高く、迅速かつコスト効率の高い血糖センシングは重大な課題となっています1,2。高感度のグルコース検出は、食品、医薬品、環境モニタリングにも重要です3、4、5。高感度と選択性を備えた酵素グルコースセンサーの開発に注目すべき努力が注がれてきました6、7、8、9。しかし、高コスト、複雑な酵素固定化手順、酵素の低い安定性など、克服すべきいくつかの制限があります10、11、12。

現在、応答時間が速く、低コストで安定性が高い高感度の非酵素グルコースセンサーが大きな注目を集めています13、14、15。高い表面積と強化された電極触媒特性により、さまざまな金属および金属酸化物のナノ構造が非酵素的グルコースセンサーの製造にかなり使用されてきました16、17、18、19。しかし、単一材料で構成された電極にはいくつかの制限があり、グルコースセンサーでの実際の応用が妨げられています。たとえば、Ag、Pt、Au などの貴金属は優れた触媒活性を示しましたが、高コスト、表面被毒、低い選択性などのいくつかの欠点がありました 20,21。一方、Cu2O、CuO、NiO、Co2O3 などの遷移金属酸化物は、低コスト、豊富、安定性が高いため、より関心が高まっています 22、23、24、25。しかし、導電性と電荷移動能力が低いため、その用途では困難な問題となっています21,26。したがって、金属ナノ粒子27、28、29、30および金属/金属酸化物のハイブリッドコアシェル構造18、31、32、33で修飾された金属酸化物を使用すると、グルコースセンシング性能が大幅に向上すると考えられます。さまざまなナノ構造の中でも、Au@酸化銅コアシェルは、Auの優れた電荷移動能力と酸化銅の優れた電極触媒活性が統合されて新しい相乗特性を生み出すため、グルコース検出の有望な候補です34,35。

コアシェル構造の合成は、通常、液相法とその後の支持電極上での固定化によって行われます。これには、コアシードおよび形状指向添加剤の存在下での金属イオンの還元が含まれます。このアプローチは、界面活性剤と結合添加剤の存在により電極触媒活性が阻害されるという問題があります。したがって、他の製造方法、特に導電性基板上へのコアシェル構造の直接堆積に基づく製造方法がより関心を集めている 36,37,38。

ここでは、導電性電極上にコアシェル構造を直接作製する新しいアプローチが提案されています。 Au@Cu および Au@CuxO のコアシェルは、物理蒸着、電気化学蒸着、および熱処理を組み込むことにより、FTO 電極上に直接構築されています。結果は、蓄積することなく、Au ナノコア上に Cu シェルが選択的に堆積したことを示しています。提案された結合剤を使用しない直接的なアプローチにより、シェルの電子伝達能力と反応能力が向上します。蓄積することなくコアシェルを選択的に形成すると、より多くの活性部位が提供され、グルコース拡散が促進されるため、センサーの電気酸化活性が向上します。さらに、製造プロセスの高い再現性と制御性が実現されます。結果は、Au@Cu および Au@CuO と比較して、Au@Cu2O のグルコース酸化活性が優れていることを示しています。最後に、Au@Cu2O については、1601 μAcm-2 mM-1 の高感度と 0.6 μM の低い検出限界が得られます。

Auナノコアの特性評価

FTO基板上に直接Au@CuおよびAu@CuxOを作製するアプローチを図1に概略的に示します。最初に、異なるAu薄膜の物理蒸着とその後の550℃での熱アニーリングによってAuナノコアを作製しました。 Au@Cuを生成するには、AuコアでサポートされたFTO基板上に銅シェルを電気化学的に堆積させました。銅シェルの電気化学的堆積は、室温で 1 mM CuSO4 溶液中で定電位モードで実行されました。最終的に、Au@Cu2O と Au@CuO を生成するために、調製したままの Au@Cu を大気雰囲気下でそれぞれ 200 °C と 400 °C でアニールしました。

Au@Cu および Au@CuxO の製造手順の概略図。Au 薄膜の物理蒸着、熱アニーリングによる Au ナノコアの製造、Au ナノコア上への銅の電気化学蒸着、最終熱処理が含まれます。

図 2 に、さまざまな膜厚の Au コアの SEM 画像とサイズ分布ヒストグラムを示します。十分に分離された Au ナノコアのランダムな配列が、2.5、5、10 nm のすべての堆積厚さで FTO 基板上に作製されます。図２に示すように、堆積厚さが増加するにつれて、ナノコアの直径は増加する。堆積厚さが 2.5、5、および 10 nm の場合、Au ナノコアの平均直径はそれぞれ 38、44、および 80 nm です。

(a) 2.5 nm、(b) 5 nm、(c) 10 nm の異なる堆積厚さの Au 薄膜の熱アニールによって製造された Au ナノコアの SEM 画像とサイズ分布ヒストグラム。

コア形成に最適な Au 堆積厚さを得るために、さまざまな厚さの Au ナノコアの電気化学的挙動がサイクリックボルタンメトリー (CV) および電気化学インピーダンス分光法 (EIS) によって測定されました。 CV 曲線は、[Fe (CN)6]-3/-4 (2.5 \(\times\) 10- 3 M)、50 mVs-1 のスキャン速度で。 EIS 測定は、5.0 mV AC 摂動を伴う 100 kHz ～ 0.1 Hz の周波数範囲で実行されました。

裸の FTO 電極とさまざまなコアでサポートされた FTO 電極の CV 曲線を図 S1 に示します。裸の FTO では、陽極 (Epa) と陰極 (Epc) の電流ピーク電位がそれぞれ 0.38 V と 0.06 V である一対の酸化還元ピークが観察されます。裸の FTO のピークツーピーク分離電位 (ΔEp = Epa − Epc) は 0.33 V として得られます。 Au ナノコアによる FTO 電極の修飾により、電流ピークの強度が増加し、すべての堆積厚さで ΔEp が減少します。 ΔEp は、堆積厚さ 2.5、5、10 nm に対してそれぞれ 0.23、0.19、0.21 V として得られます。図S1aで観察されるように、厚さ5 nmのAuナノコアは、最高の電流強度と最低のΔEpを示します。

電子補足情報 (ESI) の図 S1b は、さまざまな堆積厚さのベア FTO 電極とコアでサポートされた FTO 電極のナイキストプロット (EIS 曲線) を示しています。裸の FTO では、2.4 KΩ という大きな電子移動抵抗 (Ret として識別) が観察され、電荷移動に対する裸の FTO 表面の高い抵抗を示しています。 2.5 nm の堆積厚さを備えた Au ナノコアによる FTO 電極の修飾により、Ret が顕著に減少します (0.8 KΩ)。Ｒｅｔ（０．２４ＫΩ）のさらなる減少が、５ｎｍの堆積厚さのＡｕナノコアで観察され、電極の活性表面積の増加を示している。１０ｎｍの堆積厚さでは、０．４ＫΩのＲｅｔが得られる。図S1の結果を考慮すると、堆積厚さ5 nmのAuナノコアが最も高い電荷移動性能を示し、以下の実験では銅シェル堆積用に選択されました。

Au@Cu および Au@CuxO 構造の特性評価

図S2および3は、熱アニーリングプロセスの前後の裸電極およびAuナノコア電極上に電気化学的に堆積された銅のSEM画像を示しています。図１、２に示すように。 S2 と 3a に示すように、堆積された銅の成長パターン、形状、表面被覆率は、裸のコア電極と Au コア電極で大きく異なります。裸の FTO の場合、平均サイズ約 200 nm のまばらな立方晶系 Cu ナノ構造が電極上に形成されます。 Au コア電極の場合、内側の Au コアと外側のシェルの間のコントラストを考慮すると、Au ナノコア上に Cu シェルが形成されていることが確認されます。より良い洞察を得るために、図3bに示すように、Au@Cuの後方散乱電子（BSE）画像が記録されました。すべての Au コアは均一な Cu シェルにカプセル化されています。実際、Au 表面上の Cu のエピタキシャル核生成は、Au コアと Cu シェルのエピタキシャル成長によって発生します 39,40,41。さらに、FTO 欠陥サイトと比較して Au ナノコアの表面エネルギーが高いため、Au 表面上に Cu が競合的に堆積します 42,43。したがって、提案された方法では、サイズ分布範囲が 20 ～ 60 nm の Au@Cu 構造の高密度アレイが直接かつバインダーフリーで形成されます。

(a、b) 1 mM CuSO4 電解質溶液中、電位 - 0.45 V、600 秒間で Au ナノコア上に堆積した銅の SEM および BSE 画像、(c、d) 200 ℃の温度で調製されたままの Au@Cu °Cおよび（e、f）400°Cの温度で調製されたままのAu@Cu。

Au@Cuの熱処理を200℃および400℃の温度で実行して、それぞれAu@Cu2OおよびAu@CuOを構築した。図 3c ～ f は、熱処理された Au@Cu の SEM および BSE 画像を示しています。大気雰囲気中での熱処理は、Cu シェルの酸化によりシェル構造の変化を引き起こします 44,45。これにより、Au@Cu2O および Au@CuO のサイズが元の Au@Cu に比べて増加します。

Au ナノコア上への Cu シェルの選択的堆積を検証するために、過渡電流の詳細がこの方法で得られるため、クロノアンペロメトリー測定が利用されました 43,46。図S3は、裸電極およびコアでサポートされたFTO電極上にCuを堆積する際の過渡電流-時間曲線を示しています。裸の FTO の場合、核生成プロセスと成長プロセスの両方が観察可能です。堆積の初期段階では、裸の FTO 上に Cu 核が形成されるため、電流が増加します。その後、Cu ナノ構造による FTO 表面の被覆により電流が減少し、その結果、電流-時間曲線にピークが現れます。コアで支持された FTO 電極の場合、核形成プロセスに関連する電流ピークが存在しないことから、Au コア上に Cu が直接かつ選択的に堆積していることが確認されます 43。

一方、コアシェルの形成は、Auコア上のCuシェルの形成による表面プラズモン共鳴（SPR）の変化を介して、Vis-NIR分光法によって調べることもできます47,48。裸電極およびコア支持FTO電極上に堆積したCuのVis-NIR吸収スペクトルと、対応する酸化物形態を図4に示します。Auナノコアの場合、波長570 nmでプラズモニックピークが観察されます。ナノコア上に Cu を堆積すると、強度が 2 倍増加し、プラズモニックピークが 683 nm に赤方偏移し、スペクトルが分割されないため、球状 Au@Cu49 の形成が示されます。以前の報告 34、49、50、51、52、53 と一致して、Au@Cu2O および Au@CuO の形成によって、ピーク強度の減少とプラズモニックピーク波長の 695 nm および 724 nm へのさらなる赤方偏移が観察されます。

(a) Aucore サポート FTO 電極、Au@cu、Au@cu2O および Au@CuO FTO 電極、および (b) Cu/FTO、Cu2O/FTO および CuO/FTO 電極の Vis-NIR スペクトル。

Cu/FTO とその酸化物状態の場合、SPR ピークは観察されず、Cu2O と CuO のバンドギャップに関連する 480 ～ 800 nm の範囲の広い吸収バンドのみが認識されます 34,53,54。

図S4に示すように、Au@Cuコアシェルとその酸化物形態の構造と組成の特性評価はXRDによって実行されました。 XRD パターンにより、電極の構造と組成を確認できます。裸のFTO電極とAuコアでサポートされたFTO電極のXRDパターンも図に示されています。 FTO 裸電極のパターンは、2θ = 27.1°、34.06°、39°、52.8°、55.1°、62°、65.8°、72°、79.15°にいくつかのピークを示し、これらは FTO の正方晶構造に割り当てられています。電極。 Au ナノコアの場合、38.4° と 44.9° の 2 つの回折ピークは、Au の面心立方晶 (FCC) 構造の (111) 面と (200) 面に起因します。 Au@Cu の場合、2θ = 44°、52.1°、および 75°での回折ピークの出現は、(110)、(111)、および (200) 面に対応し、FCC 結晶質 Cu 構造の形成を示します。 Au@Cu2O の場合、(111) 面と (200) 面の 2θ = 37.3° と 43.2° の XRD ピークにより、200 °C の温度での Cu シェルの熱処理による Cu2O シェルの形成が確認されます。また、2θ = 32.4°、36°、38.5°、49.7°、58.7°の回折ピークは、CuO の (110)、(− 111)、(111)、(− 202)、および (202) 面に割り当てられます。温度は400℃。

補足的な特性評価として、CuO および CuO 相が予想される Au@CuxO ナノ構造に対してラマン研究が実行されました 45,55。図S5は、Au@Cu2OおよびAu@CuOナノ構造のラマンスペクトルを示しています。 Au@Cu2O の場合、213、305、420、514、および 626 cm-1 に 5 つのピークが観察されました。 Au@CuO のラマンスペクトルは、286、342、および 620 cm-1 に 3 つのピークを示します。この結果は、Cu2O 相と CuO 相が、XRD 結果とよく一致する熱処理を使用して取得されたことを示しています。

グルコース酸化に対する Au@Cu および Au@CuxO の電極触媒特性

図5aに示すように、作製した電極の電極触媒活性を、1 mMグルコースを含む0.1 M NaOH溶液中で50 mVs-1の走査速度でサイクリックボルタンメトリーによって研究しました。裸のおよび金コアでサポートされた FTO 電極は、調査した電位範囲ではグルコース酸化に対する活性を示さなかった。 Au@Cu およびその酸化形態では、かなりのグルコース酸化ピークが続きます。アルカリ性媒体中でのグルコースの銅ベースの電気酸化の正確なメカニズムは完全には解明されていません。最近提案されたメカニズムに基づくと、吸着された 2 個のヒドロキシルイオンの形成と p 型 CuO 半導体がグルコースの酸化に協力しており、これは次の反応で説明できます 56,57:

(a) 0.1 M NaOH 溶液中の 1 mM グルコースの存在下、50 mVs-1 のスキャン速度でのさまざまな電極の CV 曲線。 (b) 0.55 V の印加電位における 100 kHz ～ 0.1 Hz の周波数範囲でのさまざまな電極の EIS スペクトルのナイキストプロット。(c) 0.1 M NaOH 中でのさまざまなスキャン速度での Au@Cu2O 電極の CV 曲線。 1 mM グルコース。 (d) 陽極ピーク電流対走査速度の平方根の校正曲線。

CuO 種は上記の方程式に従ってグルコースの酸化プロセスを触媒しますが、電荷移動能力も重要な問題です。図5aに示すように、Au@Cu2O/FTOは他の電極よりも高い反応速度、かなり高い電流、より負のピーク電位シフトを示します。 EIS 研究はさらに、電極の導電率特性を比較するために使用されました。 EIS測定は、0.55Vで100kHzから0.1Hzの周波数範囲で実行されました。図5bのナイキストプロットに示されているように、最小の半円直径、したがって最小の電荷移動抵抗はAu@Cu2Oで得られます。図5a、bの結果に関しては、Au@Cu2Oはグルコースセンシングアプリケーションに対して優れた性能を示します。その結果、この電極は、より多くのグルコースセンシング研究に適用されました。

図 5c は、Au@Cu2O 電極のグルコース酸化効率に対するスキャン速度の影響を示しています。陽極電流は、走査速度の増加により大幅に増加します。 10 から 100 mVs-1 への走査速度の増加は、ピーク電位の 0.45 から 0.57 V へのわずかなシフトを導き、グルコース酸化プロセスのための電極の急速な電子移動を示します。図5dに示すように、ピーク電流（Ip）対走査速度の平方根の線形依存性は、Au@Cu2O電極を介した急速な電子移動による拡散制御プロセスを裏付けています。

NaOH 溶液の印加電位と濃度は、非酵素的グルコースセンサーの検出性能に顕著な影響を与えます。したがって、グルコース感知性能を向上させるために、0.5 mM グルコースの添加下でセンサーの電流測定を行うことにより、利用電位を 0.2 ～ 0.6 V の範囲で研究しました。図S6aに示すように、電流測定電流は、印加電位0.2から0.55 Vまで顕著に増加し、その後減少します。したがって、以下の実験では + 0.55 V の電位が最適化された電位として選択されました。図 S6b は、+ 0.55 V の電位でグルコースを追加したときの、Au@Cu2O 電極の電流応答に対するさまざまな NaOH 濃度の影響を示しています。見てわかるように、電流測定電流は、添加後のすべての NaOH 濃度で同じです。初めてのブドウ糖の添加。より多くのグルコースを添加すると、その違いはより明確になります。最後に、0.1 M NaOH 濃度で最高の電流応答が得られます。

センシング特性を調査するために、図6aに示すように、Au@Cu2O電極の電流測定応答を、0.1M NaOH溶液中の+0.55Vの電位で、その後のさまざまな濃度のグルコースの添加下で記録しました。定常状態の電流値に到達するまでに 5 秒の高速応答時間が観察されます。図 6b の対応する検量線は、5 μM ～ 2.1 mM および 2.1 ～ 7 mM の 2 つの直線範囲を示しています。最初の線形範囲では、感度と検出限界 (LOD) はそれぞれ 1601 μAcm-2 mM-1 と 0.6 μM として取得されます。 3σb/s の方程式を使用して検出限界を計算しました。ここで、σb はブランク溶液の標準偏差、s は検量線の傾きです。 2.1 mM ～ 7 mM の線形範囲では、327 μAcm-2 mM-1 の感度が決定されます。表 1 は、私たちが提案する Au@Cu2O 電極の検出特性と、最近報告されたいくつかの非酵素的グルコースセンサーとの比較を示しています。表 1 の結果を考慮すると、Au@Cu2O 電極の検出性能、特に感度、LOD、応答時間の点で優れていることが確認されます。この優れたセンシング性能は、(1) 他の従来のコアシェル安定化方法と比較して、裸電極の表面にコアを直接堆積することによる優れた電荷移動、(2) シェル層の反応容量の向上、という 3 つの理由から生じています。直接堆積と選択成長の結果、および (3) 電気化学反応にとってよりアクセスしやすい活性サイトの存在。

(a) 0.1 M NaOH にグルコースを連続的に添加した後の Au@Cu2O 電極の電流測定応答。 (b) この電極の電流応答とグルコース濃度の関係。

非酵素的グルコースセンシングデバイスの主な課題は、実際のサンプルモニタリングにおけるセンシング性能に影響を与える干渉防止能力です。 Au@Cu2O 電極の選択性を検証するために、0.1 M NaOH 溶液中のいくつかの電気活性種の存在下、+ 0.55 V の電位でセンサー応答を測定しました。電流測定応答は、0.5 mM グルコースの添加下で記録されました。図S7aに示すように、0.02 mM UA、0.1 mM AA、および0.1 mMラクトース、0.1 mMスクロース、0.1 mMマンノース、0.1 mMフルクトースを含む干渉種。結果は、グルコースの電流応答と比較して、干渉種に対する電流応答が無視できるほど小さいことを示しています。これらの結果は、実際のサンプル中のグルコースを検出するための Au@Cu2O 電極の手頃な性能を示唆しています。

再現性と安定性も、センサーの効率を評価するための重要なパラメーターです。 5 つの準備された電極の再現性は、0.1 M NaOH 溶液中の 1 mM グルコースに対する電流応答を記録することによって調査されました。 5 つの準備された電極の 3.8% という相対標準偏差 (RSD) は、コアシェル構造の製造に目的のプロセスを備えたセンサーの優れた再現性を示しています。さらに、1 か月間電流応答をモニタリングすることにより、センサーの安定性も調査されました。図S7bに示すように、センサーは良好な安定性を示し、1か月後でも初期電流応答の約92％が残っています。

実際の適用テストとして、既知のグルコース濃度 4.8、4.26、および 5.63 mM の 3 つの血清サンプルが Au@Cu2O センサー (サンプルごとに 1 つの電極) によって評価されました。 + 0.55 V の電圧でのクロノアンペロメトリー法を、20 mL の NaOH 溶液 (0.1 M、pH = 13) に対して撹拌下で使用しました。各血清サンプル 200 μL を、サンプルテストごとに 20 mL NaOH 溶液に個別に添加し、電流応答を記録しました。最後に、x と y をグルコース濃度 (mM) および測定電流 (mA) として、y = 1.601 x + 0.132 (センサー校正曲線の最初の直線範囲から得られた) の方程式を利用してグルコース濃度を計算しました。、それぞれ。結果は、表S1に示すように、生化学分析法によって得られた参照値と比較されました。得られた結果は、生化学分析のデータとよく一致しており、偏差は 3.4% 未満です。さらに、回復試験の結果は、製造された電極の適切な性能を示しています。したがって、この新しく提案されたコアシェル構造の製造プロセスは、実際のサンプル中のグルコースの分析に優れた可能性を秘めています。

要約すると、我々は、FTO 電極上に Au@Cu および Au@CuxO ナノ構造を直接生成する新しいアプローチを開発しました。 Auコアナノ粒子は、物理蒸着とそれに続く熱処理によって合成されました。また、Cu シェル構造は、電気化学的堆積によって Au コア上に容易に堆積および成長します。開発された電極は、高速、高度に制御可能、正確な製造スキームなどのユニークな特性を備えています。これらのナノ構造から表面プラズモンが観察され、コアシェル構造を構成していることが確認されました。さらに、Au@Cu2O および Au@CuO は、Au@Cu の後熱アニーリングによって制御可能に製造されています。グルコース酸化に対するさまざまなコアシェル構造の電気化学的特性が研究されています。電気化学測定に基づくと、Au@Cu2O はグルコースの酸化に関して最も高い電極触媒活性を示します。 Au@Cu2O 電極は、1601 μAcm-2 mM-1 の高感度、0.6 μM の低い検出限界、および 5 μM ～ 2.1 mM と 2.1 ～ 7 mM の 2 つの線形応答範囲を示します。また、このセンサーは優れた再現性を示し、ヒト血清中のグルコース検出に関して正確な結果を提供します。この結果は、電気化学堆積および熱処理パラメータを調整することによって、異なる形態およびサイズのコアシェル構造を開発するための有用な新しいアイデアを提案します。

この研究で使用された金金属ペレット (純度 99.99%) は、Kurt J. Lesker から購入しました。厚さ 2.2 mm、表面抵抗 15 Ωsq-1 のフッ素ドープ酸化スズ (FTO) シートを Nanogostar Sepahan から入手し、支持電極として使用しました。一般的なガラス状カーボンやスクリーン印刷された電極を使用する代わりに基板として FTO を選択することは、コスト、熱処理に対する安定性、Au@CuxO ナノ構造の光学特性評価に必要な光透過性など、FTO の多くの利点に基づいています。。硫酸銅 (CuSO4)、フェリシアン化カリウム [K3Fe (CN)6]、フェロシアン化カリウム [K4Fe (CN)6]、塩化カリウム (KCl)、水酸化ナトリウム (NaOH)、グルコース、およびその他の干渉種は Sigma-Aldrich から取得しました。。この作業全体を通して、すべての溶液を調製するために Milli-Q 水 (18.2 MΩcm) が使用されました。

すべての電気化学実験は、Origalys (ElectroChem SAS、フランス) ポテンショスタット/ガルバノスタットシステムによって追跡されました。電気化学測定は、改良された作用電極、白金箔対極、および Ag/AgCl 参照電極を備えた従来の 3 電極セルで実行されました。表面形態は、電界放射型走査電子顕微鏡 (FESEM)、MIRA3 TESCAN-XMU によって記述されました。ナノ構造の組成変化は、Cu-Kα 線による斜入射 X 線回折 (XRD) を使用して特性評価されました。吸収スペクトルは Unico 4802 UV-Vis-NIR 分光光度計で記録されました。

Auコアを作製するために、FTO基板上にAu薄膜を蒸着しました。物理蒸着パラメータは、以前に説明した手順に従っていました43。その後、Au 膜を大気雰囲気下 550 °C で 10 時間アニールすることにより、FTO 基板上に Au コアが形成されました43。作製した電極の電荷移動特性に対する Au 膜の厚さの影響を研究するために、2.5、5、10 nm のさまざまな厚さが堆積されました。

Au@Cu および Au@CuxO を生成するには、Au コアでサポートされた FTO 基板上に銅シェルを電気化学的に堆積し、続いてさまざまな温度で熱アニールしました。銅シェルの電気化学的堆積は、室温で 1 mM CuSO4 溶液中で定電位モードで実行されました。堆積電位と堆積時間は、それぞれ -0.45 V と 600 秒に固定されました。最後に、Au@Cu2O と Au@CuO を得るために、調製したままの Au@Cu をそれぞれ 200 °C と 400 °C で大気雰囲気下でアニールしました。

以下の方法を使用して、3 人の男性から血清を取得しました。各血液サンプルを個別の血清分離チューブに収集し、室温で 30 分間凝固させました。その後、サンプルを 3000 rpm で 15 分間遠心分離して血餅を除去しました。最終的に、得られた血清は冷蔵庫で -20 °C で保存されました。

すべてのサンプル収集プロトコルはタルビアトモダレス大学の倫理原則に従って実施され、研究はタルビアトモダレス大学の倫理委員会によって承認されました。すべての実験と方法は、タルビアトモダレス大学の倫理委員会によって認可された関連ガイドラインと規制に基づいて実行されました。血糖検査の参加者から書面によるインフォームドコンセントを得た。

この研究中に報告されたすべてのデータは、この公開された論文とその補足情報ファイルに含まれています。

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この研究はタルビアトモダレス大学 (TMU) の支援を受けています。 HS と AM は特に、助成番号 IG-39708 に基づく TMU サポートを認めています。

タルビアトモダレス大学物理学科、私書箱 14115-175、テヘラン、イラン

ホセイン・シアンプール、アフマド・モシャイ、アミール・R・アミールソレイマニ

センサーおよびバイオセンサー学科、学際科学および技術学部、タルビアトモダレス大学、私書箱 14115-336、テヘラン、イラン

サラ・アッバシアン & アフマド・モシャイ

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HS、SA、AM はこの作品のアイデアの形成に貢献しました。 HS、SA、AR。 Aさんは実験をしました。 HS、SA、AM が原稿を作成し、著者全員がそれをレビューしました。 AM がこの調査を実施しました。

アフマド・モシャイへの通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガーネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

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転載と許可

Siampour、H.、Abbasian、S.、Moshaii、A. 他。高感度の非酵素的グルコース検出のための、安定性、再現性、バインダーフリーの金/銅コアシェルナノ構造。 Sci Rep 12、18945 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41598-022-23504-2

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受信日: 2022 年 8 月 14 日

受理日: 2022 年 11 月 1 日

公開日: 2022 年 11 月 8 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-23504-2

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