氧化亚铜奈米复合材料于非酵素型葡萄糖感测之应用.pdf

氧化亞銅奈米複合材料於非酵素型葡萄糖感測之應用 研究者：王琳嘉 、林依萱 指導者：張煥宗教授 陳祖望老師 壹、 緒論 一、研究動機 現今葡萄糖感測器大多以生物酵素作為感測器的催化層，此種方法雖專一 性及靈敏度較高，但由於生物酵素的活性有一定的生命週期，且只能在特定環境 下反應。若以金屬奈米材料催化葡萄糖，則其穩定性較佳，且其活性受環境影響 小。因此本研究欲利用實驗找出具有高專一性，高靈敏度，高穩定性，且成本低 廉的金屬催化觸媒 ，以改善現今之葡萄糖感測器。 本研究以氧化亞銅奈米立方體作為研究材料是由於氧化亞銅對葡萄糖有其 催化能力，價格也比貴金屬便宜，若利用氧化亞銅奈米材料作為基底 ，要在其上 修飾其他金屬時不須另加還原劑 ，並可減少貴金屬的用量，進一步降低材料成 本 。 二、研究目的 (一)探討添加不同種金屬造成氧化亞銅奈米複合材料催化活性的差異。 (二)探討不同濃度之金屬修飾氧化亞銅奈米複合材料對葡萄糖感測的效果。 (三)應用在真實樣品上，並與市售的血糖測試機做比較。 貳、研究原理、方法及步驟 一、實驗原理 (一)氧化亞銅的合成 於硝酸銅溶液中，提供鹼性環境，使銅離子還原，在不同反應條件下合 成銅奈米立方體，在其上修飾貴金屬，提高其催化葡萄糖程度，以具有檢測 葡萄糖的能力。 (二)氧化亞銅對於葡萄糖之催化 由參考文獻(Electrochimica Acta 49, 2004, 4999 –5006)得知，氧化 2+ 3+ 亞銅於 +0.6V 具有 Cu /Cu 之氧化銅氧化還原峰，此氧化峰會隨著添加葡萄 糖而增加氧化電流值。由於氧化亞銅價數為一價，會傾向二價發生氧化還原， 因此會伴隨反應放出電子。當此時若另外修飾金屬離子於氧化亞銅時，金屬 離子還原於氧化亞銅立方體上，並且增加對於葡萄糖的催化活性位置。 (三)葡萄糖濃度測量範圍之選取 210 一般健康者在空腹八小時後的血糖值約莫在4~5 mM而糖尿病患者是則是 在 7mM 左右，本研究將待測樣品稀釋十倍後，以檢測 0~5mM 之葡萄糖濃度範 圍為主。 二、 實驗方法 (一) 氧化亞銅奈米立方體的製備 1.取 0.3 克的果糖，5 毫升 0.788M 的抗壞血酸以及 2.5 毫升 1N 的氫氧化鈉 溶液，加入 2.5 毫升的硝酸銅水溶液中，並以 90 毫升的二次去離子水稀 釋，置於塑膠血清瓶中，維持 30℃攝氏溫度，以磁攪拌子攪拌 60 分鐘。 2. 待反應完成後，將此溶液以高速離心機離心 15 分鐘以終止反應。 3. 將上層液體以微量吸量管抽取，並置換同等量的二次去離子水。 4. 重複離心-清洗步驟 4 次。 5. 最後再離心並以吸量管取出上層液，再將其回溶至 10毫升二次水，即 可得淡黃色的氧化亞銅奈米立方體溶液。 (二) 修飾不同金屬之氧化亞銅奈米複合立方體之反應條件探討 1.改變修飾的金屬 (1)分別改變修飾在氧化亞銅奈米立方體的貴重金屬材料，並以溴化十六 烷基三甲銨作為穩定劑。 (2)重複上述的離心-清洗步驟 4 次。 2. 改變修飾之金屬離子的濃度以調控複合奈米材料生成的結構 (1)分別改變修飾之鉑離子的濃度為 1 、5 、10 µM ，銅離子濃度為0.1 、 0.5 、1 、3 、5 、10 µM 。 (三) 分析不同反