haku: @supervisor Laurila, Tomi / yhteensä: 18
viite: 8 / 18
| Tekijä: | Wahlström, Janessa |
| Työn nimi: | Chemically reduced graphene oxide in electrochemical sensing for bioapplications |
| Kemiallisesti pelkistetyn grafeenioksidin käyttö sähkökemiallisessa detektoinnissa biosovelluksissa | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2016 |
| Sivut: | (10) + 101 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Sähkötekniikan korkeakoulu |
| Oppiaine: | Bioniikka (S3006) |
| Valvoja: | Laurila, Tomi |
| Ohjaaja: | Peltola, Emilia |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201611025268 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 5545 | Arkisto |
| Avainsanat: | graphene electrochemical sensing graphene oxide chemical reduction dopamine serotonin grafeeni sähköemiallinen mittaus grafeenioksidi kemiallinen pelkistys dopamiini serotoniini |
| Tiivistelmä (fin): | Sähkökemiallinen detektointi voltammetrisesti perustuu mitattavaan virtaan, joka syntyy elektrodille syötetyn jännitteen avulla. Virta syntyy tutkittavan aineen hapettuessa tai pelkistyessä ja on verrannollinen mitattavan aineen pitoisuuteen. Hermovälittäjäaineet, kuten dopamiini ja serotoniini, häiriötä aiheuttavat aineet, kuten askorbiinihappo ja virtsahappo, sekä glukoosi ja $\beta$-nikotiiniamidi adeniini dinukleotidi ovat tärkeitä sähkökemiallisesti mitattavia aineita kehossa. Korkea sähkönjohtavuus, mekaaninen vahvuus ja suuri pinta-ala mahdollistavat grafeenin käytön elektrodimateriaalina. Hapetetun grafeenin kemiallinen pelkistys on yksinkertainen, massatuotantoon soveltuva valmistusmenetelmä, sillä kemiallisesti pelkistetty grafeenioksidi sisältää rakenteellisia virheitä ja funktionaalisia happiryhmiä, jotka parantavat materiaalin sähkökemiallisia ominaisuuksia. Suuri pinta-ala mahdollistaa myös pinnan funktionalisoinnin, joka lisää sähkökemiallisesti aktiivisia kohtia entisestään. Kemiallisesti pelkistetyn grafeenioksidin pintaan voidaan lisätä metallisia nanopartikkeleja, nanorakenteita tai tunnistuselementtejä, jotka lisäävät selektiivisyyttä ja herkkyyttä. Varsinkin kaksoismetallisia nanopartikkeleja käytetään laajalti, sillä niiden on todettu olevat stabiilimpia kuin entsyymien. Nanopartikkelit voidaan kiinnittää erilaisten stabiloivien materiaalien avulla, jotka lisäksi ehkäisevät nanopartikkelien kasautumista, joka aiheuttaa pinta-ala pienenemistä ja sähkökemiallisen vasteen heikentymistä. Kemiallisesti pelkistetystä grafeenioksidista valmistettuja antureita on vaikea verrata ainoastaan julkaistujen tutkimusten perusteella, sillä käytetyt hapetusmenetelmät, pelkistysaineet, pyyhkäisynopeudet, pH, referenssielektrodit, tukielektrodit ja stabilointiaineet vaihtelevat suuresti. Tämän takia vertaileva tutkimus olisi tarpeen, jotta voidaan arvioida erilaisten pinnanmuokkausmenetelmien tehokkuutta. |
| Tiivistelmä (eng): | Electrochemical sensing with voltammetric methods are based on measuring the current induced by an applied potential with an electrode. The current originates from oxidizing or reducing analytes and is related to the concentration of the analyte, which can be almost any ion or molecule found from human body. Neurotransmitters such as dopamine and serotonin, the main interfering compounds, ascorbic acid and uric acid as well as glucose and $\beta$-nicotinamide adenine dinucleotide are important analytes for medical purposes. Graphene has high electrical conductivity, mechanical strength and surface area, which makes it a suitable electrode material. A simple mass production method is to chemically reduce oxidized graphene. Chemically reduced graphene oxide contains structural defects and oxygen bearing functional groups, which enhances the electrochemical properties. Large surface area provides a platform for surface functionalization, which results in large amount of electroactive sites. The surface of chemically reduced graphene oxide can be covered with metallic nanoparticles, nanostructures or recognition elements, which increases selectivity and sensitivity. Especially bimetallic nanostructures are widely used and are concidered more stabile than $e.g.$ enzymes. Nanoparticles or nanostructures can be immobilized on the surface of chemically reduced graphene oxide with stabilizing layers, which also prevent them from aggregating, since aggregation of nanoparticles results in lower surface area and thus lower electrochemical responce. Comparison of different chemically reduced graphene oxide sensors based on published research is problematic due to the wide variety of oxidizing methods, reductants, scan rates, solution pH, reference electrodes, substrate electrodes and stabilizers, which all affect the electrochemical responce. This is why a comparative study should be conducted in order to evaluate the effectiveness of different surface functionalization methods. |
| ED: | 2016-11-13 |
INSSI tietueen numero: 54801
+ lisää koriin
INSSI