I. Tổng quan về axit uric và ure
Axit uric (UA) và ure là hai thành phần quan trọng trong dịch sinh học của cơ thể người. Chúng là sản phẩm cuối cùng của quá trình chuyển hóa sinh hóa, có vai trò quan trọng trong việc theo dõi hoạt động của gan và thận. Nồng độ UA và ure trong máu và nước tiểu có thể chỉ ra tình trạng sức khỏe của bệnh nhân. Nghiên cứu cho thấy, nồng độ UA cao có thể liên quan đến các bệnh như tăng huyết áp, bệnh tim mạch và bệnh gút. Ngược lại, nồng độ UA thấp có thể là dấu hiệu của bệnh thoái hóa thần kinh. Do đó, việc phát hiện và phân tích nồng độ UA và ure là rất cần thiết trong y học. Các phương pháp phân tích hiện tại như sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và điện di mao quản tuy cho độ chính xác cao nhưng lại phức tạp và tốn kém. Do đó, việc phát triển các phương pháp phân tích nhanh chóng và hiệu quả hơn là rất cần thiết.
1.1. Vai trò của axit uric trong cơ thể
UA được tạo ra từ quá trình dị hóa các base purin trong cơ thể. Nó được hòa tan trong máu và thải ra ngoài qua nước tiểu. Nồng độ UA trong cơ thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm chế độ ăn uống và chức năng thận. Khi nồng độ UA vượt quá mức bão hòa, nó có thể lắng đọng tại các khớp, gây ra các cơn gút cấp. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc theo dõi nồng độ UA trong cơ thể để phát hiện sớm các vấn đề sức khỏe. Việc phát hiện nồng độ UA có thể giúp bác sĩ đưa ra các biện pháp điều trị kịp thời, từ đó cải thiện chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân.
II. Nghiên cứu điện cực graphen
Điện cực graphen đã trở thành một trong những vật liệu được nghiên cứu nhiều nhất trong lĩnh vực cảm biến sinh học. Với tính chất điện hóa vượt trội, điện cực graphen cho phép phát hiện các chất như UA và ure với độ nhạy cao. Việc chế tạo điện cực biến tính từ graphen kết hợp với các vật liệu nano đã mở ra nhiều cơ hội mới trong việc phát triển các cảm biến sinh học. Các nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng vật liệu nano trong chế tạo điện cực không chỉ nâng cao độ nhạy mà còn cải thiện độ chọn lọc của cảm biến. Điều này rất quan trọng trong việc phân tích các mẫu sinh học, nơi mà sự hiện diện của nhiều chất có thể gây ra sự nhiễu loạn trong kết quả phân tích.
2.1. Tính chất điện hóa của điện cực graphen
Tính chất điện hóa của điện cực graphen được xác định bởi cấu trúc hai chiều và diện tích bề mặt lớn của nó. Điều này cho phép điện cực graphen tương tác tốt hơn với các phân tử mục tiêu như UA và ure. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, điện cực graphen có khả năng phát hiện UA với độ nhạy cao hơn so với các loại điện cực truyền thống. Việc tối ưu hóa các điều kiện chế tạo và khảo sát các thông số điện hóa là rất cần thiết để nâng cao hiệu suất của cảm biến. Sự kết hợp giữa graphen và các vật liệu khác như polyme dẫn hoặc hạt nano kim loại đã cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các cảm biến sinh học hiệu quả.
III. Ứng dụng thực tiễn của cảm biến điện cực graphen
Cảm biến điện cực graphen đã được ứng dụng rộng rãi trong việc phân tích UA và ure trong các mẫu sinh học. Việc phát triển các cảm biến này không chỉ giúp nâng cao độ nhạy và độ chọn lọc mà còn giảm thiểu thời gian phân tích. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, cảm biến điện cực graphen có thể được sử dụng để phân tích nhanh nồng độ UA trong máu và nước tiểu, từ đó hỗ trợ trong việc chẩn đoán và theo dõi các bệnh lý liên quan. Điều này có ý nghĩa lớn trong y học, đặc biệt là trong việc phát hiện sớm các bệnh như gút và bệnh thận. Hơn nữa, việc sử dụng cảm biến sinh học trên cơ sở graphen có thể mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các thiết bị y tế thông minh, giúp cải thiện chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân.
3.1. Đánh giá độ tin cậy của cảm biến
Để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của cảm biến điện cực graphen, việc đánh giá các thông số như độ lặp lại và giới hạn phát hiện là rất quan trọng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, cảm biến điện cực graphen có thể đạt được độ lặp lại cao trong các phép đo nồng độ UA và ure. Điều này cho thấy khả năng ứng dụng thực tiễn của cảm biến trong các phòng thí nghiệm và cơ sở y tế. Việc xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng cũng là một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất của cảm biến. Những kết quả này không chỉ khẳng định giá trị của nghiên cứu mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong việc phát triển các công nghệ cảm biến tiên tiến.
