Preparation of electrochemical biosensors based on carbon screen-printed electrodes SPEs modified with silver nanoparticles- reduced graphene oxide AgNPs-rGO - AgNPs-rGO silver nanoparti
Trang 1INFORMATION ON NEW CONCLUSIONS OF DOCTORAL DISSERTATION
(Information will be posted on the Website)
Name of dissertation: Development of electrochemical biosensors based on gold nanomaterials, silver
nanoparticles- reduced graphene oxide for quick detection of pathogenic bacteria
Major: Material Sciences Code No: 9440122
Name of PhD student: Vu Quang Khue
Supervisors: 1 Dr Vu Ngoc Phan
2 Dr Tran Quang Huy
Training Institution: Hanoi University of Science and Technology
Summary of new contributions to the Dissertation
1 Preparation of electrochemical biosensors based on carbon screen-printed electrodes (SPEs) modified with silver nanoparticles- reduced graphene oxide (AgNPs-rGO)
- AgNPs-rGO (silver nanoparticles (AgNPs) of 20 nm in size) was prepared to modify the working surface of carbon SPEs, and electrochemical properties of modified SPE were also investigated The current of AgNPs-rGO - modified SPEs was amplified up to 160% compared to that of bare SPEs;
- The detection time of AgNPs-rGO - modified SPE for Salmonella detection was found about 25 min, and the limit of detection (LOD) was 22 CFU /mL
2 Preparation of electrochemical biosensors based on SPEs modified with gold nanoparticles (AuNPs)
- AuNPs were electrochemically synthesized to modify carbon SPEs The electrochemical stability of modified SPEs was investigated corresponding to AuNPs modified in the range of 10 nm to 25 nm;
- AuNPs - modified SPEs were applied for detection of E.coli O157 and MRSA bacteria, and results showed that the detection range was found from 10 CFU/mL to 106 CFU/mL, detection time of 25 min, and LOD was
of 13 CFU/mL (MRSA);
3 Preparation of electrochemical biosensors based on SPEs modified with gold nanofilms (AuNFs)
- Carbon SPEs were coated with gold nanofilms (AuNFs) by ion sputtering and then investigated their electrochemical properties corresponding to AuNFs in different thickness of 10 nm, 20 nm, and 30 nm The electrochemically active areas were also calculated according to modified SPEs including AgNPs-rGO – modified SPEs (increased 1.53 times), AuNPs-modified SPEs (increased 1.76 times), and AuNFs – modified SPEs (increased 1.92 times);
- AuNPs - modified SPEs were applied for detection of MRSA, the results showed that the detection time was
25 min, LOD was 9 CFU/ mL, and detection range was from 10 CFU/mL to 106 CFU/mL;
4 Fabrication of portable device for electrochemical biosensors applied for quick detection of pathogenic bacteria on-site
- Dimension of the portable device: L271 x W108 x H38 mm Power supply: ± 5V, and 10 mA;
- Signal input for biosensors: 0.1 mV- 2.5 V, frequency of 0.1 Hz to 100 kHz;
- Connection: USB 2.0 LCD display: LCD 20x4; diagnostic results by Pos+: positive (LED red color), and Neg-: negative (LED blue color);
Hanoi, December , 2020
Supervisor PhD Student
Trang 2
THÔNG TIN TÓM TẮT VỀ NHỮNG KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN TIẾN SĨ
(Thông tin đưa lên trang Web) Tên luận án: Nghiên cứu chế tạo bộ cảm biến sinh học điện hóa trên cơ sở các vật liệu nano vàng, bạc
- oxide graphene khử để phát hiện một số vi khuẩn gây bệnh
Ngành: Khoa học Vật liệu Mã số: 9440122
Nghiên cứu sinh: Vũ Quang Khuê
Người hướng dẫn khoa học:
1 TS Vũ Ngọc Phan
2 TS Trần Quang Huy
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
TÓM TẮT KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN
1 Chế tạo được cảm biến điện hóa trên cơ sở SPE cacbon biến tính với hệ vật liệu nano bạc/graphene oxít (AgNPs-rGO)
- Chế tạo và biến tính được hệ AgNPs-rGO (kích thước nano bạc: ~ 20 nm) trên bề mặt điện cực SPE cacbon
và khảo sát các đặc tuyến điện hóa của điện cực biến tính Xác định được giá trị dòng điện khuếch đại tăng cường 160% so với điện cực trần;
- Thử nghiệm cảm biến để phát hiện vi khuẩn Salmonella trong thời gian 25 phút, giới hạn phát hiện (LOD):
22 CFU/mL
2 Chế tạo được cảm biến điện hóa trên cơ sở SPE cacbon biến tính với hạt nano vàng (AuNPs)
- Điện cực SPE cacbon được biến tính với các hạt nano vàng được chế tạo bằng phương pháp điện hóa Các hạt nano vàng được chế tạo ở các dải kích thước hạt từ 10 nm đến 25 nm và khảo sát sự ổn định điện hóa của điện cực biến tính với các kích thước hạt tương ứng;
- Cảm biến được thử nghiệm phát hiện 2 chủng vi khuẩn E.coli O157 và MRSA trong dải 10 CFU/mL đến 106 CFU/mL; thời gian phát hiện 25 phút, LOD tương ứng là 15 (E.coli O157) và 13 CFU/mL (MRSA)
3 Chế tạo được cảm biến điện hóa trên cơ sở SPE cacbon biến tính với màng nano vàng (AuNFs)
- Biến tính điện cực SPE cacbon bằng màng nano vàng và khảo sát đặc tuyến điện hóa đặc trưng với 03 độ dày màng khác nhau:10 nm, 20 nm, và 30 nm Tính toán xác định được các giá trị diện tích hoạt động điện hóa so với diện tích hình học của các điện cực biến tính khác nhau như SPE/AgNPs-rGO (tăng 1,53 lần), SPE/AuNPs (tăng 1,76 lần), SPE/AuNFs (tăng 1,92 lần);
- Cảm biến điện hóa chế tạo được thử nghiệm phát hiện vi khuẩn MRSA trong thời gian 25 phút, LOD: 9 CFU/mL, dải phát hiện: 10 CFU/mL đến 106 CFU/mL;
4 Chế tạo được thiết bị đo cầm tay cho cảm biến điện hóa nhằm phát hiện vi khuẩn gây bệnh tại thực địa
- Kích thước: L271 x W108 x H38 mm;
- Điện áp nguồn nuôi làm việc: 5V, 10 mA;
- Tín hiệu cấp cho cảm biến: 0,1 mV- 2,5 V; tần số 0,1 Hz đến 100 kHz;
- Giao tiếp USB 2.0 với phần mềm iportable Hiển thị kết quả đo trên LCD 20x4;
- Chẩn đoán định tính với hiển thị Pos+: dương tính (màu đỏ); Neg-: âm tính (màu xanh)
Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2020
TM Tập thể hướng dẫn Nghiên cứu sinh
TS Vũ Ngọc Phan Vũ Quang Khuê