Development of Non-Enzymatic Amperometric Glucose Sensor Based on Carboxylated Graphene Oxide Supported Au Nanoparticles

Abstract

Çalışmamızda glukozun elektrokatalitik tayini için karboksillenmiş grafen oksit (GO-COOH) üzerine Au nanoparçacıkların (AuNPs) biriktirilmesine dayalı bir non-enzimatik glukoz sensörünü geliştirdik. Camsı karbon elektrot (GCE), GO-COOAu kullanılarak modifiye edildi. Elde edilen GO-COOAu/GCE, GO-COOH desteğinin geniş yüzey alanı ve grafen oksit (GO) ile karşılaştırıldığında AuNP'ların mükemmel elektron iletkenliği nedeniyle glukozun elektro-oksidasyonuna karşı iyi duyarlılık ve kararlılık göstermiştir. GO-COOH ve GO-COOAu kompozitlerin yüzey morfolojisi X-ışını kırınımı (XRD) ve Taramalı elektron mikroskopu (FESEM)/Enerji dispersiv x-ışını spektroskopisi (EDX) kullanılarak araştırıldı. Çalışma elektrotların elektrokimyasal karakterizasyonu, elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), dönüşümlü voltametri (CV) ve amperometri kullanılarak belirlendi. Sensör, 20.218 µA mM-1 cm-2'lik bir duyarlılık ve + 0.35 V'da 0.02-4.58 mM (R2 = 0.9919) aralığında geniş bir doğrusal tayin aralığı gösterdi. Sensör, 6 µM değerinde bir gözlenebilme sınırı (LOD) gösterdi. Sensörün seçiciliği, tekrarlanabilirliği, tekrar oluşturulabilirliği, cevap süresi ve depolama kararlılığı tatmin edici olduğu görüldü. Sensör aynı zamanda, insan serum numunelerinde glukoz miktarını tayin etmek için kullanılmıştır. Sonuçlar, GO-COOAu/GCE sensörünün glukoz tayininde alternatif olabileceğini göstermiştir.

In our sudy, we have developed an enzyme-free glucose sensor based on Au nanoparticles (AuNPs) loaded on carboxylated graphene oxide (GO-COOH) for electrocatalytic determination of glucose. Glassy carbon electrode (GCE) was modified using GO-COOAu. The obtained GO-COOAu/GCE exhibited good sensitivity and stability toward electro-oxidation of glucose because of high surface area of GO-COOH support and excellent electron conductivity of AuNPs when compared with graphene oxide (GO). The surface morphology of the GO-COOH and GO-COOAu was investigated by means of X-ray diffraction (XRD) and Field emission scanning electron microscopy (FESEM). The electrochemical characterization of the working electrodes was determined utilizing electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry (CV), and amperometry. The sensor showed a sensitivity of 20.218 µA mM-1 cm-2 and a wide linear detection range of 0.02-4.58 mM (R2 = 0.9919) at + 0.35 V. The sensor displayed a limit of detection (LOD) of 6 µM. The selectivity, repeatability, reproducibility, response time, and storage stability of the sensor were seen to be satisfactory. Also, the sensor was used for quantification of glucose in human serum samples. The results indicated that the GO-COOAu/GCE sensor might be an alternative for detection of glucose.