根据唾液的传感器在医学确诊和运动医学中渐渐的变重要,由于在液体中发现了很多生物医学相关的剖析物,而且传感计划具有固有的非侵入性。唾液乳酸和钾已被证明是监测疲惫、水合效果和整体健康的要害目标,常常监测对预防性医治战略至关重要。低成本测验条传感器结合唾液拭子采样能轻松完成这种频频的监测,为此,本研讨开发了运用激光诱导石墨烯(LIG)的乳酸安培和库伦钾测验条传感器,这是一种低成本可扩展的石墨烯传感器开发制作办法。为了更好的进步传感器的灵敏度,选用简略的化学堆积办法将铂纳米颗粒(nPt)堆积在LIG外表。随后,运用含有乳酸氧化酶的氧化复原介质进行乳酸感应,而运用根据聚合物的离子挑选膜进行钾感应。乳酸传感器灵敏度为33.3±0.9 μA mM - 1 cm-2,检出限(LOD)为0.10±0.06 mM;钾传感器灵敏度为168.2 μC dec-1,信噪比(S/N)为193.3±56.2。两种传感器都能够挑选性地在生理相关范围内与实在聚集的唾液样本做感应。这样的传感成果证明了nPt-LIG作为个性化健康和运动体现监测的即时生物传感器的潜力。
图1.用酶或离子载体进行功用化后的LIG制备和化学镀铂示意图。然后运用安培法剖析唾液样本中的乳酸,其间高浓度(赤色曲线)相对于低浓度(黑色曲线)发生更大的电流。钾检测选用恒电位库仑法,在电流脉冲中运用累积电荷进行钾定量。
图2. (a) 显现LIG多孔外表上的铂纳米颗粒的SEM图画。(b) 裸LIG(黑色)的XPS查询显现典型的O1s和C1s峰,铂LIG(赤色)显现削减的O1s、C1s峰和额定的Pt峰。(c) 运用Sensofar的S-neox体系拍照的裸LIG电极的3D显微镜图画显现了资料的3D结构,其均匀高度约为-25μm。
图3. (a) 在含有0.1M KCl的5mM铁/亚铁氰化物中对裸LIG进行CV扫描。在259.65和169.73 mV邻近观察到不同的氧化复原峰。(b)在15至45μA cm–2的7种电流密度下,裸LIG在1 M H2SO4中的CC曲线。(c) 与裸LIG比较,在具有0.1M KCl的5mM铁/亚铁氰化物中对nPt-LIG的CV扫描显现出首要的电容电流呼应。(d) nPt-LIG在1M H2SO4中的CC曲线个电流密度下,与裸LIG比较,电容更高。
图4. (a) 0.4至1.5 mM乳酸感应的电流i–t曲线 mM乳酸相对于基线的电流改变百分比,显现2.5 mM后的信号饱满。(c)实时挑选性研讨显现5.2 mM抗坏血酸(AA)、6.8 mM尿酸(UA)的电流改变可忽略不计,和0.2mM葡萄糖,然后参加5mM乳酸盐和大电流添加。(d) 5mM乳酸盐(蓝色)、6.8mM AA(赤色)、5.2mM UA(绿色)和0.2mM葡萄糖(紫色)的电流相对于基线信号的百分比改变,其间乳酸盐显现出最大的电流改变。数据表明均匀值±标准偏差(n=3)。
图5. (a) 钾检测的i–t曲线 mM K+。(b) 经过积分每个电流脉冲的i–t曲线下的面积取得的钾传感器的累积电荷与活性对数的联系(R2=0.9808)。(c)i–t图显现了运用15 mM Na+、Mg2+和Ca2+作为搅扰物的钾传感器实时挑选性。数据表明均匀值±标准偏差(n=3)。
图6.(a) 在用PBS从0.4至2.5 mM乳酸稀释的10%混合唾液中检测乳酸的电流i–t曲线)。(b)在用DI水稀释的10%兼并唾液中钾(10–25 mM)传感器的电流呼应与活性对数的联系。累积电荷(插图,R2=0.9341)是经过对每个电流脉冲的i–t曲线下的面积进行积分而取得的。数据表明均匀值±标准偏差(n=3)。