Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo hệ vi cảm biến điện hoá ứng dụng trong y sinh và môi trường

Cảm biến sinh học điện hóa là thiết bị sử dụng các phản ứng sinh học để phát hiện các chất phân tích. Chúng hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi tín hiệu hóa học thành tín hiệu điện. Các cảm biến này thường được sử dụng trong y sinh để theo dõi sức khỏe và phát hiện bệnh. Cảm biến sinh học điện hóa có thể được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau, trong đó polyme dẫn biến tính là một trong những lựa chọn phổ biến. Chúng có khả năng tương tác tốt với các phân tử sinh học, giúp tăng cường độ nhạy và độ chính xác của cảm biến.

Cảm biến sinh học điện hóa có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau dựa trên nguyên lý hoạt động và cấu trúc. Một số loại phổ biến bao gồm cảm biến trên cơ sở thế điện cực, cảm biến dòng điện, và cảm biến độ dẫn. Mỗi loại cảm biến có những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với các ứng dụng khác nhau trong y sinh và môi trường. Việc lựa chọn loại cảm biến phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả trong việc phát hiện và định lượng các chất phân tích.

Polyanilin là một trong những loại polyme dẫn phổ biến nhất trong lĩnh vực cảm biến sinh học điện hóa. Với khả năng dẫn điện tốt và tính chất hóa học ổn định, polyanilin được sử dụng để chế tạo các cảm biến có độ nhạy cao. Nghiên cứu cho thấy, việc điều chỉnh cấu trúc của polyanilin có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của cảm biến. Các ứng dụng của polyanilin trong y sinh bao gồm phát hiện glucose và cholesterol, cho thấy tiềm năng lớn của loại vật liệu này trong việc phát triển các thiết bị y tế hiện đại.

Polydiaminonaphthalen là một loại polyme dẫn khác được nghiên cứu trong chế tạo cảm biến sinh học điện hóa. Với cấu trúc hóa học đặc biệt, polydiaminonaphthalen có khả năng tương tác tốt với các phân tử sinh học, giúp tăng cường độ nhạy của cảm biến. Việc sử dụng polydiaminonaphthalen trong cảm biến sinh học điện hóa đã mở ra nhiều cơ hội mới trong việc phát hiện các chất phân tích trong y sinh và môi trường. Nghiên cứu cho thấy, cảm biến dựa trên polydiaminonaphthalen có thể phát hiện nồng độ thấp của các chất độc hại trong thực phẩm và nước.

Cảm biến sinh học điện hóa đã chứng minh được giá trị trong việc theo dõi sức khỏe và phát hiện bệnh. Chúng có khả năng xác định nồng độ glucose trong máu, giúp người bệnh tiểu đường quản lý tình trạng sức khỏe của mình. Ngoài ra, cảm biến cũng có thể được sử dụng để phát hiện nồng độ cholesterol, một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá nguy cơ mắc bệnh tim mạch. Việc phát triển các cảm biến này từ polyme dẫn biến tính không chỉ nâng cao độ nhạy mà còn giảm thiểu thời gian phản ứng, mang lại lợi ích lớn cho người sử dụng.

Trong lĩnh vực môi trường, cảm biến sinh học điện hóa đóng vai trò quan trọng trong việc theo dõi ô nhiễm và kiểm soát chất lượng thực phẩm. Chúng có khả năng phát hiện các chất độc hại như Aflatoxin trong thực phẩm, giúp đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng. Ngoài ra, cảm biến cũng được sử dụng để xác định dư lượng thuốc diệt cỏ trong nước, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Việc ứng dụng các cảm biến này trong thực tiễn không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn nâng cao chất lượng cuộc sống.