Luận án tiến sĩ hóa học: Chế tạo điện cực graphen biến tính ứng dụng trong phân tích ure và axit uric

• Tác giả: Bùi Thị Phương Thảo
• Người hướng dẫn: PGS. Đỗ Phúc Quân
• Trường học: Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học Vật liệu
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo điện cực graphen biến tính ứng dụng phân tích ure và axit uric
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Axit uric và ure
• 1.1.1. Giới thiệu chung
• 1.1.2. Vai trò của UA trong cơ thể
• 1.1.3. Các phương pháp phân tích UA
• 1.1.4. Các phương pháp phân tích Ure
• 1.2. Cảm biến sinh học
• 1.2.1. Cấu tạo cảm biến sinh học
• 1.2.2. Ứng dụng của cảm biến sinh học
• 1.2.3. Tiêu chuẩn đánh giá cảm biến sinh học
• 1.2.4. Nghiên cứu trong nước về cảm biến điện hóa và sinh học
• 1.3. Các phương pháp biến tính điện cực để xác định axit uric, ure
• 1.3.1. Ứng dụng graphen (Gr)
• 1.3.2. Ứng dụng Polyme dẫn
• 1.3.3. Ứng dụng hạt Nano kim loại
• 1.3.4. Ứng dụng enzym
• 1.4. Mục tiêu và ý nghĩa khoa học của nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Thiết bị và dụng cụ
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Các phương pháp nghiên cứu phản ứng và bề mặt điện cực
• 2.3.2. Phương pháp điện hóa tổng hợp polyme
• 2.3.3. Phương pháp xác định các thông số đặc trưng của điện cực
• 2.3.4. Ứng dụng phân tích mẫu và đánh giá kết quả
• 2.4. Phân tích axit uric
• 2.4.1. Chế tạo và khảo sát điện cực GCE/Gr/PDA – Cu(II)/CuNPs
• 2.4.2. Chế tạo và khảo sát điện cực GCE/rGO/PDA–Cu/CuNPs
• 2.5. Phân tích ure (Điện cực Pt/ Graphen/PANi/Ureaza)
• 2.6. Phân tích mẫu nước tiểu
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

I. Tổng quan về điện cực graphen và ứng dụng

Điện cực graphen là một trong những vật liệu tiên tiến được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực phân tích sinh hóa. Graphen biến tính đã được nghiên cứu để cải thiện hiệu suất và độ nhạy của các cảm biến điện hóa. Ứng dụng điện cực graphen trong phân tích ure và axit uric đã chứng minh tính hiệu quả nhờ khả năng dẫn điện cao, diện tích bề mặt lớn và tính ổn định hóa học. Các phương pháp phân tích ure và phân tích axit uric sử dụng graphen trong phân tích đã mang lại kết quả chính xác và nhanh chóng, đặc biệt trong mẫu sinh học.

1.1. Công nghệ graphen và chế tạo điện cực

Công nghệ graphen đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới trong chế tạo điện cực graphen. Quá trình chế tạo điện cực bao gồm việc biến tính graphen bằng các phương pháp hóa học và vật lý để tăng cường tính chất điện hóa. Graphen biến tính được sử dụng để tạo ra các điện cực có độ nhạy cao, đặc biệt trong phân tích sinh hóa. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng điện cực graphen có thể được ứng dụng trong y sinh học để phát hiện các chất chuyển hóa quan trọng như ure và axit uric.

1.2. Phương pháp phân tích ure và axit uric

Các phương pháp phân tích ure và phương pháp phân tích axit uric sử dụng điện cực graphen đã được phát triển để thay thế các phương pháp truyền thống. Graphen biến tính trong y học đã chứng minh khả năng phân tích chính xác các mẫu sinh học. Điện cực graphen trong phân tích sinh học mang lại độ nhạy cao và độ chọn lọc tốt, giúp phát hiện ure và axit uric trong các mẫu nước tiểu và huyết thanh. Các kết quả nghiên cứu cho thấy graphen ứng dụng y học có tiềm năng lớn trong chẩn đoán và theo dõi bệnh lý.

II. Nghiên cứu chế tạo điện cực graphen biến tính

Nghiên cứu chế tạo điện cực graphen biến tính tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình và vật liệu để nâng cao hiệu suất phân tích. Graphen biến tính được kết hợp với các vật liệu nano như hạt nano kim loại và polyme dẫn để tăng cường tính chất điện hóa. Điện cực graphen được chế tạo bằng phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học (CVD) và tổng hợp điện hóa, mang lại độ ổn định và độ nhạy cao. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng điện cực graphen có thể được ứng dụng trong phân tích sinh hóa để phát hiện ure và axit uric với độ chính xác cao.

2.1. Quy trình chế tạo và tối ưu hóa

Quy trình chế tạo điện cực graphen bao gồm các bước tổng hợp graphen, biến tính bề mặt và tích hợp với các vật liệu nano. Graphen biến tính được tối ưu hóa bằng cách điều chỉnh các thông số như thời gian điện phân, nồng độ dung dịch và nhiệt độ. Điện cực graphen được khảo sát về tính chất điện hóa và khả năng đáp ứng với ure và axit uric. Kết quả cho thấy điện cực graphen có độ nhạy cao và độ ổn định tốt trong các điều kiện phân tích khác nhau.

2.2. Ứng dụng trong phân tích mẫu thực tế

Điện cực graphen đã được ứng dụng để phân tích ure và axit uric trong các mẫu nước tiểu và huyết thanh. Graphen biến tính trong y học đã chứng minh khả năng phân tích chính xác và nhanh chóng các mẫu sinh học. Các kết quả nghiên cứu cho thấy điện cực graphen có thể được sử dụng để theo dõi các bệnh lý liên quan đến ure và axit uric như bệnh thận và bệnh gút. Ứng dụng điện cực graphen trong phân tích sinh hóa mang lại tiềm năng lớn trong chẩn đoán và điều trị bệnh.

III. Đánh giá và triển vọng ứng dụng

Nghiên cứu chế tạo điện cực graphen biến tính đã mang lại những kết quả đáng kể trong lĩnh vực phân tích sinh hóa. Điện cực graphen được đánh giá cao nhờ độ nhạy, độ chọn lọc và tính ổn định. Graphen biến tính trong y học đã chứng minh tiềm năng ứng dụng trong chẩn đoán và theo dõi các bệnh lý liên quan đến ure và axit uric. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình chế tạo và mở rộng ứng dụng của điện cực graphen trong các lĩnh vực y sinh học khác.

3.1. Giá trị khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu chế tạo điện cực graphen biến tính có giá trị khoa học cao nhờ việc phát triển các phương pháp phân tích mới. Graphen biến tính đã được ứng dụng thành công trong phân tích ure và axit uric, mang lại kết quả chính xác và nhanh chóng. Điện cực graphen cũng có tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh vực khác như y sinh học và công nghệ môi trường. Các kết quả nghiên cứu đã góp phần thúc đẩy sự phát triển của công nghệ graphen và các ứng dụng thực tiễn.

3.2. Triển vọng và hướng phát triển

Triển vọng của điện cực graphen trong phân tích sinh hóa là rất lớn. Graphen biến tính có thể được ứng dụng trong các lĩnh vực như chẩn đoán bệnh, theo dõi sức khỏe và nghiên cứu y sinh. Các hướng phát triển tiếp theo bao gồm tối ưu hóa quy trình chế tạo, mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực khác và tích hợp với các công nghệ hiện đại như cảm biến sinh học và hệ thống vi cơ điện tử (MEMS). Ứng dụng điện cực graphen sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của khoa học và công nghệ.