ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ
HỒ CHÍ MINH
PTN CÔNG NGHỆ NANO TRẦN NHÂN ÁI KHẢO SÁT KHẢ NĂNG PHÁT HIỆN GLUCOZA
CỦA SỢI NANO PLATIN CHẾ TẠO BẰNG
PHƯƠNG PHÁP STEP-EDGE
Chuyên ngành: VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANO
Mã số: (Chuyên ngành đào tạo thí điểm) LUẬN VĂN THẠC SĨ
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1.2.1 Cảm biến glucoza truyền thống 5
1.2.2 Cảm biến glucoza sử dụng các cấu trúc nano 5
1.2.2.1 Công nghệ nano 5
1.2.2.2 Phân loại các cảm biến glucoza sử dụng cấu trúc nano 6
1.2.2.3 Cảm biến glucoza dựa trên cấu trúc sợi nano Platin 6
1.2.3 Cảm biến glucoza sử dụng enzyme làm chất xúc tác 7
1.2.3.1 Nguyên lý làm việc 7
1.2.3.2 Các phương pháp cố định enzyme 8
1.3 CẢM BIẾN GLUCOZA SỬ DỤNG CẤU TRÚC SỢI NANO PLATIN
CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP STEP-EDGE 9
1.3.1 Phương pháp step-edge 9
1.3.1.1 Mô tả phương pháp 9
1.3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng 10
1.3.2 Quy trình chế tạo sợi nano Pt bằng phương pháp step-edge 11
1.3.3 Quy trình chế tạo cảm biến glucoza sử dụng cấu trúc sợi nano Pt 12
1.4 NGHIÊN CỨU PHẢN ỨNG HÓA HỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP
PHÂN TÍCH ĐIỆN 14
1.4.1 Định nghĩa và phân loại 14
1.4.2 Các quá trình điện cực 15
1.4.2.1 Quá trình Faraday và quá trình không Faraday 15
1.4.2.2 Lớp điện tích kép 16
-v-
1.4.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng tại điện cực
và dòng điện Faraday [14] 17
1.4.3 Phản ứng khống chế bởi quá trình khuếch tán 19
1.4.3.2 Lớp khuếch tán 20
1.4.3.3 Dòng điện và phân bố nồng độ của phản ứng khống chế
bởi quá trình khuếch tán [12] 21
1.4.4 Phản ứng khống chế bởi tốc độ chuyển điện tích 23
1.4.5 Phương pháp quét thế vòng tuần hoàn 25

3.2 CHỨNG MINH SỰ NGHIỆM ĐÚNG PHƯƠNG TRÌNH RANDLES-
SEVČIK VÀ CHỌN KHOẢNG QUÉT THẾ 53
-vi-
3.2.1 Xác định peak đặc trưng 53
3.2.2 Giải thích sự xuất hiện của peak đặc trưng 54
3.2.3 Chứng minh phản ứng tuân theo phương trình Randles-Sevčik 55
3.2.3.1 Trường hợp độ pH 7,0 56
3.2.3.2 Trường hợp độ pH 7,4 57
3.3 KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐIỆN CỰC SỢI NANO Pt 60
3.3.1 Kết quả khảo sát sợi nano Pt biến tính bằng GOx (nw-GOx) 60
3.3.1.1 Trường hợp độ pH 7,0 60
3.3.1.2 Trường hợp độ pH 7,4 63
3.3.2 Kết quả khảo sát điện cực sợi Pt biến tính bằng CHI/GAD/GOx
(nw-CHI/GAD/GOx) 65
3.3.2.1 Trường hợp độ pH 7,0 65
3.3.2.2 Trường hợp độ pH 7,4 67
3.4 KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐIỆN CỰC MÀNG MỎNG Pt 70
3.4.1 Kết quả khảo sát điện cực màng Pt biến tính bằng GOx (tf-GOx) 70
3.4.1.1 Trường hợp độ pH 7,0 70
3.4.1.2 Trường hợp pH 7,4 72
3.4.2 Kết quả khảo sát điện cực màng Pt biến tính bằng
CHI/GAD/GOx (tf-CHI/GAD/GOx) 74
3.4.2.1 Trường hợp độ pH 7,0 74
3.4.2.2 Trường hợp độ pH 7,4 77
3.5 BÀN LUẬN VỀ TÁC DỤNG CỦA CHITOSAN VÀ
GLUTARALDEHYDE 79
3.6 BÀN LUẬN VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA DIỆN TÍCH ĐIỆN CỰC 81
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

tf-GOx Màng mỏng Pt biến tính bằng enzyme glucose oxidase
UKPDS The United Kingdom Prospective Diabetes Study, Nghiên
cứu về bệnh tiểu đường của Anh Quốc
WE Working Electrode, Điện cực làm việc
-viii-
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Tỷ lệ KH
2
PO
4
và Na
2
HPO
4
để pha dung dịch PBS 39
Bảng 3.1: Cường độ peak oxi hóa tương ứng với v=100~1000 mV/s của
điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong dung dịch glucoza 6 mM, độ
pH 7,0. 57
Bảng 3.2: Cường độ peak oxi hóa tương ứng với v=100~1000 mV/s của
điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong dung dịch glucoza 10 mM, độ
pH 7,4. 60
Bảng 3.3: Cường độ peak oxi hóa của điện cực nw-GOx trong dung dịch
glucoza pH 7,0 nồng độ 2-16 mM, v=100 mV/s, khoảng quét thế
-0,6~0,8 V 62
Bảng 3.4: Cường độ peak oxi hóa của điện cực nw-GOx trong dung dịch
glucoza 2-16 mM, độ pH 7,4 và vận tốc quét thế là 100 mV/s 64
Bảng 3.5: Cường độ peak đặc trưng của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong
trường hợp độ pH 7,0 và vận tốc quét thế là 100 mV/s. 67
Bảng 3.6: Cường độ peak đặc trưng của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong
dung dịch glucoza pH 7,4 nồng độ 2-16 mM, v=100 mV/s, điện

của cảm biến glucoza được sử dụng trong luận văn (d) 13
Hình 1.6: Mô hình minh họa lớp điện tích kép xung quanh điện cực, thể
hiện vị trí của lớp Helmholtz phía trong và phía ngoài, và cách
thức các ion bị phân chia tại mặt phân giới [14] 17
Hình 1.7: Các quá trình xuất hiện tại điện cực khi xảy ra phản ứng [14] 19
Hình 1.8: Sự đối lưu xuất hiện khi khuấy dung dịch. 19
Hình 1.9: Chuyển động do tương tác tĩnh điện trong dung dịch tĩnh. 20
Hình 1.10: Sự khuếch tán trong dung dịch tĩnh gây ra do gradien nồng độ 20
Hình 1.11: Biến thiên điện thế của lớp điện tích kép theo khoảng cách đến
điện cực [13] 21
Hình 1.12: Đường cong dòng-thế của hệ thuận nghịch bị khống chế bởi tốc
độ chuyển điện tích, C
O
= C
R
và α = 0.5. Đường đứt nét là dòng
catod (i
c
) và dòng anod (i
a
) 25
Hình 1.13: Đồ thị quét thế theo thời gian trong phép đo CV [12]. 26
Hình 1.14: Quan hệ dòng- điện thế trong quét thế vòng thuận nghịch [17] 27
Hình 1.15: Sơ đồ bố trí thí nghiệm quét thế vòng [16] 27
Hình 1.16: Đồ thị CV của quá trình oxi hóa bất thuận nghịch (A), giả
thuận nghịch (B) và thuận nghịch (C) 28
Hình 1.17: Cấu tạo tế bào điện hóa. 29
Hình 1.18: Cấu tạo của điện cực SCE 30
Hình 2.1: Kính hiển vi điện tử quét (SEM) Jeol/JSM-6480LV 34
Hình 2.2: Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) NanoTec Electronica S.L 35

1000 mV/s. 53
Đồ thị 3.2: Đồ thị i-V của điện cực sợi nano Pt trong dung dịch nền và
trong dung dịch glucoza 6 mM, pH 7,0, vận tốc quét thế 300
mV/s. 54
Đồ thị 3.3: Đồ thị CV của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong dung dịch
glucoza 6 Mm pH 7,0, vận tốc quét thế thay đổi từ 100 ~ 1000
mV/s. 56
Đồ thị 3.4: Đồ thị I-v
1/2
của peak đặc trưng đối với dung dịch glucoza 6
mM độ pH 7,0.
I
tăng tuyến tính theo v
1/2
chứng tỏ sự
nghiệm đúng phương trình Randles- Sevčik 57
Đồ thị 3.5: Đồ thị CV của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong dung dịch
PBS và dung dịch glucoza 6, 10, 14 mM pH 7,4, vận tốc quét
thế 100 mV/s. 58
Đồ thị 3.6: Đồ thị CV của điện cực nw-CHI/GAD/GOx trong dung dịch
glucoza 10 mM độ pH 7,4, khoảng quét thế từ -1~1 V,
v=100~1000 mV/s. 59
Đồ thị 3.7: Đồ thị i-v
1/2
của điện cực nw-CHI/GAD/GOx đối với dung
dịch glucoza 10 mM độ pH 7,4 60
Đồ thị 3.8: Đồ thị CV của điện cực nw-GOx trong dung dịch nền PBS và
dung dịch glucoza 2-16 mM pH 7,0, vận tốc quét thế 100
mV/s. 61
Đồ thị 3.9: Đường chuẩn cường độ peak đặc trưng theo nồng độ glucoza

nền PBS và dung dịch glucoza 6-18 mM pH 7,0, vận tốc quét
thế 100 mV/s. 75
Đồ thị 3.21: Đường chuẩn cường độ peak đặc trưng theo nồng độ glucoza
của điện cực tf-CHI/GAD/GOx trong môi trường pH 7,0,
v=100 mV/s 76
Đồ thị 3.22: Đồ thị quét thế vòng của điện cực tf-CHI/GAD/GOx trong
dung dịch nền PBS và dung dịch glucoza 6-18 mM độ pH 7,4,
v=100 mV/s 77
Đồ thị 3.23: Đường chuẩn cường độ peak đặc trưng theo nồng độ glucoza
của điện cực tf-CHI/GAD/GOx trong môi trường pH 7,4,
v=100 mV/s 78
Đồ thị 3.24: Độ nhạy của điện cực sợi nano Pt trong các môi trường và
cách biến tính khác nhau 80
Đồ thị 3.25: Độ nhạy của điện cực màng Pt trong các môi trường và cách
biến tính khác nhau. 80
Đồ thị 3.26: Đồ thị so sánh mức tăng độ nhạy của cảm biến glucoza khi
giảm diện tích điện cực 45.000 lần. 82
Đồ thị 3.27: Đồ thị so sánh mức tăng cường độ peak đặc trưng khi giảm
diện tích điện cực 45.000 lần. 82
-1- Mở đầu
MỞ ĐẦU
Hiện nay, do ảnh hưởng bởi chế độ ăn uống, môi trường sống, lối sống, cũng
như điều kiện làm việc, rất nhiều người mắc bệnh tiểu đường. Con số này ngày càng gia
tăng với khoảng một triệu bệnh nhân mới mỗi năm. Bệnh tiểu đường là bệnh đặc trưng
bởi sự gia tăng lượng đường (glucoza) trong máu của bệnh nhân. Khi bị mắc bệnh này,
cơ thể không chuyển hóa được glucoza thành năng lượng để nuôi tế bào và duy trì các
hoạt động, dẫn đến các biến chứng rất nguy hiểm về tim mạch, gây đột qụy, các bệnh về
mắt v.v… thậm chí dẫn đến tử vong nếu không được chẩn đoán và điều trị kịp thời.
Hiện nay ở nước ta nhu cầu phân tích, kiểm tra thường xuyên lượng glucoza
trong máu để chẩn đoán, điều trị bệnh tiểu đường là rất lớn. Do không làm chủ được


-2- Tổng quan
1.1 SƠ LƯỢC VỀ BỆNH TIỂU ĐƯỜNG
1.1.1 Bệnh tiểu đường
Bệnh tiểu đường xảy ra do tuyến tụy thiếu insulin - một hormone rất quan
trọng giúp hấp thu glucoza vào mạch máu để cung cấp năng lượng nuôi tế bào. Khi
chúng ta ăn, tuyến tụy sẽ tạo ra một lượng insulin đủ để hấp thu glucoza. Tuy nhiên,
đối với những người mắc bệnh tiểu đường, tuyến tụy sẽ sản xuất không đủ hoặc
không tạo được insulin, hoặc sử dụng insulin không hiệu quả, do đó thay vì được
vận chuyển vào trong tế bào, glucoza tích tụ lại ở ngoài máu và cuối cùng thải ra
ngoài cơ thể qua đường nước tiểu.
Có hai dạng bệnh tiểu đường [4]:
Tiểu đường type 1: cơ thể không sản xuất đủ hoặc không sản xuất được
insulin. Nhóm này được điều trị bằng cách tiêm insulin trực tiếp vào cơ thể để duy
trì lượng glucoza trong máu ở mức ổn định. Trẻ em và thanh thiếu niên thường mắc
bệnh tiểu đường type 1.
Tiểu đường type 2: là dạng bệnh tiểu đường mà tuyến tụy của người bệnh có
thể sản xuất insulin nhưng cơ thể không sử dụng hiệu quả lượng insulin được tạo ra.
Có đến 85-90% người mắc bệnh tiểu đường thuộc type 2, trong đó hầu hết là người
trên 40 tuổi. Việc điều trị bệnh tiểu đường type 2 được thực hiện bằng cách thường
xuyên uống thuốc kết hợp với chế độ ăn kiêng và tập thể dục đều đặn.
1.1.2 Thực trạng bệnh tiểu đường hiện nay
Hiện nay trên thế giới có hơn 190 triệu người mắc bệnh tiểu đường và con số
này đang tăng lên nhanh chóng. Ước tính đến năm 2010, thế giới sẽ có 221 triệu
người mắc bệnh, năm 2025 sẽ lên tới 330 triệu người, chiếm gần 6% dân số. Tỷ lệ
bệnh tăng lên ở các nước phát triển là 42%, nhưng ở các nước đang phát triển là
170%. Châu Á hiện có 10-12% số người lớn mắc bệnh tiểu đường, gấp đôi so với
châu Âu. Bệnh tiểu đường đang gây ảnh hưởng mạnh tới nền kinh tế - xã hội của
các quốc gia châu Á, trong đó có Việt Nam [1].
Tỷ lệ mắc bệnh tiểu đường ở châu Á hiện nay đã vượt xa châu Âu, nơi vốn

Hiện nay, trở ngại lớn nhất trong việc điều trị bệnh tiểu đường không hẳn do
thiếu trang thiết bị, thiếu thuốc, thiếu cơ sở điều trị hay thiếu thầy thuốc chuyên
khoa mà chính là do sự chủ quan và thiếu hiểu biết của người bệnh. Có rất nhiều
người, dù đã được cảnh báo nhưng vẫn cho rằng bệnh tiểu đường của mình là nhẹ vì
không thấy có “biến chứng”, nên không quan tâm đường huyết của họ là bao nhiêu.
Vì thế họ rất ít đi khám và làm xét nghiệm đường huyết, có thể 2-3 tháng hoặc 06
tháng, có khi hàng năm mới đi kiểm tra đường huyết một lần.
Thực tế, chỉ khi đường huyết rất cao (trên 300mg/dL ~ 16,5mM/L) thì người
bệnh mới có một số triệu chứng như mệt mỏi, đi tiểu nhiều và khát nước. Còn khi
đường huyết cao khoảng từ 126÷300mg/dL (7÷16,5mM/L) bạn sẽ không cảm nhận
Thực hiện: Trần Nhân Ái
-4- Tổng quan
được vì nó không làm bạn đau, chẳng làm bạn mệt hay có cảm giác khó chịu, đó
chính là lý do vì sao bệnh tiểu đường lại gây ra nhiều tổn thất như vậy.
Theo nghiên cứu UKPDS (The United Kingdom Prospective Diabetes Study) -
một nghiên cứu mới nhất và đáng tin cậy nhất về bệnh tiểu đường thì ngay tại thời
điểm được phát hiện mắc bệnh, 50% số bệnh nhân tiểu đường type 2 đã có ít nhất
một biến chứng. Lý do là vì đa số các bệnh nhân tiểu đường type 2 có thể sống hàng
tháng thậm chí hàng năm với mức đường huyết cao mà không hề biết là nhiều bộ
phận trong cơ thể đang bị phá hủy dần dần cho đến khi biến chứng xuất hiện. Khi
đó thì dù có được điều trị tích cực và rất tốn kém thì hiệu quả thường vẫn rất thấp,
không thể ngăn các biến chứng trầm trọng thêm và có thể phải trả giá bằng chính
cuộc sống của mình [1].
1.1.4 Mức đường huyết an toàn
Theo Hiệp hội tiểu đường Hoa Kỳ (ADA - American Diabetes Association),
đối với đa số bệnh nhân tiểu đường, mức đường huyết an toàn là [1]:
- Trước bữa ăn: 90-130 mg/dL (~ 5,0÷7,2 mM)
- Sau bữa ăn 1-2 giờ: nhỏ hơn 180 mg/dL (~ 10 mM)
- Trước lúc đi ngủ: 110-150 mg/dL (~ 6,0÷8,3 mM)
Tùy lứa tuổi, giai đoạn bệnh, mức độ các biến chứng mà mức đường huyết

vào hoạt tính của enzyme.
Tuy có nhiều loại cảm biến hiện đang được dùng để phân tích và định lượng
nồng độ glucoza trong máu nhưng các phương pháp đều có những nhược điểm cần
khắc phục như độ chính xác, độ lặp lại và tin cậy, quy trình đo lâu và phức tạp,
lượng máu phải dùng nhiều, chi phí phân tích cao v.v Do đó, tại thời điểm này, rất
nhiều công ty nổi tiếng hiện đang đầu tư, nghiên cứu, phát triển và thương mại hóa
cảm biến glucoza thế hệ mới với hy vọng khắc phục các nhược điểm nói trên.
1.2.2 Cảm biến glucoza sử dụng các cấu trúc nano
1.2.2.1 Công nghệ nano
Công nghệ nano là một công nghệ mới, chuyên nghiên cứu chế tạo cũng như
tìm hiểu các tính chất và khả năng ứng dụng của các cấu trúc và vật liệu mà trong
đó có ít nhất một chiều có kích thước cỡ 100 nm hoặc nhỏ hơn. Các cấu trúc nano
như sợi nano (nanowire), ống nano (nanotube), hạt nano (nanoshell), tinh thể nano
(nanocrystal)… với những tính chất điện, từ, quang rất độc đáo, đã mang lại những
tiềm năng to lớn trong việc phát triển các loại cảm biến thế hệ mới. Ví dụ như thể
keo của các hạt vàng (gold colloid) và các tinh thể nano bán dẫn đã được sử dụng để
đánh dấu các mầm bệnh và các phần tử sinh học khác, rất quan trọng trong nghiên
Thực hiện: Trần Nhân Ái
-6- Tổng quan
cứu bệnh tật. Ngoài ra, tinh thể nano oxit sắt với tính chất siêu thuận từ và tinh thể
nano bán dẫn với khả năng tán xạ plasmon cộng hưởng thay đổi theo kích thước hạt
đã được nghiên cứu làm tác nhân tương phản đặc thù trong cộng hưởng từ và ảnh
quang học, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong tạo ảnh của các tế
bào ung thư trên các mẫu sinh vật sống. Đường kính của các cấu trúc nano này
tương đương với kích thước của các phân tử sinh học và hoá học cần được xét
nghiệm, do đó chúng chính là bộ khuếch đại sơ cấp các tín hiệu trước khi truyền tới
thiết bị đo đạc bên ngoài [5]. Từ khi ống nano carbon được phát hiện, đã có hàng
loạt nghiên cứu về các cấu trúc nano một chiều như ống nano và dây nano. Khả
năng hấp thụ của enzyme lên các cấu trúc nano 1D này cũng đã được công bố rất
nhiều trong các báo cáo. Do các cấu trúc dạng này có tỷ số giữa diện tích bề mặt và

Các sợi nano Pt được biến tính bằng enzyme glucose oxidase - chất xúc tác của
phản ứng oxi hóa glucoza. Các sản phẩm được tạo thành sau phản ứng oxi hóa
glucoza (gluconolactone và H
2
O
2
) sẽ hấp phụ trên bề mặt sợi nano Pt và làm thay
đổi điện trở của sợi. Sự thay đổi điện trở này sau đó được dùng để định lượng nồng
độ glucoza trong mẫu cần đo. Do tỷ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích của sợi nano
Pt rất lớn nên chỉ cần một thay đổi rất nhỏ của môi trường bên ngoài cũng như các
thay đổi trên bề mặt cũng sẽ làm cho sợi nano thay đổi điện trở rất nhiều.
Những nghiên cứu ban đầu cho thấy cảm biến glucoza dựa trên cấu trúc sợi
nano có độ nhạy cao, quy trình phân tích đơn giản, đạt các yêu cầu cho cảm biến
glucoza. Cảm biến loại này có độ nhạy tốt hơn hàng trăm lần so với cảm biến thông
thường được chế tạo dựa trên cấu trúc màng mỏng của vật liệu cùng loại. Hơn nữa, vì
có diện tích nhỏ, các cảm biến nano nói chung và cảm biến glucoza nói riêng có thêm
ưu điểm là tiêu tốn rất ít hóa chất và bệnh phẩm cho quá trình phân tích.
1.2.3 Cảm biến glucoza sử dụng enzyme làm chất xúc tác
Thuật ngữ “cảm biến glucoza dựa trên enzyme” được Clark và Lyons sử
dụng lần đầu tiên vào năm 1962 trong một nghiên cứu về khả năng kiểm tra liên tục
các chất hoá học có trong máu người [4]. Họ cho rằng một màng mỏng enzyme hoà
tan có thể được duy trì trên bề mặt của một điện cực thông qua một màng lọc thẩm
thấu. Năm 1967, mô hình điện cực cố định enzyme được Updike và Hicks đề xuất,
trong đó enzyme glucose oxidase (GOx) ở thể gel đã được cố định lên một điện cực
kim loại. Từ những công trình tiên phong trong thập niên 60 này, người ta đã
nghiên cứu cảm biến glucoza sử dụng enzyme làm chất xúc tác rất nhiều và cho đến
nay thì lĩnh vực này đã phát triển rất mạnh.
1.2.3.1 Nguyên lý làm việc
Cảm biến glucoza dựa trên enzyme thực tế là một thiết bị hợp nhất khả năng
phát hiện các phân tử sinh học với một bộ chuyển đổi, mục đích chính là tạo ra tín

hoặc gluconolactone) sẽ xác định
được nồng độ glucoza trong máu.
1.2.3.2 Các phương pháp cố định enzyme
Thuật ngữ “cố định enzyme” được sử dụng lần đầu tại hội nghị Enzyme
Engineering tổ chức tại Hennicker, New Hampshire năm 1971 với ý nghĩa là
“enzyme được giam giữ hoặc duy trì ở một vị trí xác định mà vẫn giữ được hoạt
tính xúc tác và có thể sử dụng lặp lại và liên tục” [8]. Cố định enzyme là sự chuyển
đổi enzyme từ dạng hòa tan trong nước ở trạng thái động thành dạng không hòa tan
(trạng thái tĩnh). Nó giúp ngăn cản sự khuếch tán enzyme vào trong hỗn hợp phản
ứng. Ưu điểm của việc cố định enzyme là:
- Có thể sử dụng lặp lại nhiều lần một lớp enzyme đã cố định.
- Tạo thành lớp đệm chống lại sự thay đổi độ pH, nhiệt độ và lực tương tác ion
trong dung dịch phản ứng.
- Enzyme không bị tan trong dung dịch và làm nhiễm bẩn dung dịch phản ứng.
- Hoạt tính giảm không đáng kể và có thể tính toán được tốc độ giảm hoạt tính.
Với điện cực cố định enzyme, lớp enzyme sẽ tiếp xúc chặt với bề mặt điện
cực và phải càng mỏng càng tốt để nhanh chóng đạt cân bằng về nồng độ. Khi điện
cực được nhúng vào trong mẫu thử, glucoza sẽ truyền qua lớp enzyme thông qua sự
đối lưu hoặc khuếch tán [4]. Sau cùng, sản phẩm phản ứng là H
2
O
2
và axit gluconic
sẽ được tạo thành.
Thực hiện: Trần Nhân Ái
-9- Tổng quan
Thực hiện: Trần Nhân Ái
Có nhiều phương pháp khác nhau để cố định enzyme lên điện cực. Tuy nhiên
có thể phân loại thành 02 loại chính, đó là phương pháp vật lý và phương pháp hóa
học, theo sơ đồ sau đây [9]:

Dạng rắn
Keo carbon
Keo carbon rắn
Mực carbon
Composite
Cố định trong thể gel
Polymer hóa điện hóa Polymer dẫn điện
Polymer không dẫn điện
Hóa học
Cross-linkin
g
hóa t
r
ị
Liên kết hóa tr
ị
Liên kết lên điện cực
Liên kết lên phần trơ
Cơ chất của enz
y
me
Màng polymer
-10- Tổng quan

Hình 1.2: Phương pháp step-edge.
Các bước để tạo sợi nano kim loại bằng phương pháp step-edge [10]:
- Đầu tiên tạo ra các bậc nổi trên bề mặt vật liệu bằng phương pháp ăn mòn
dùng chùm ion, đây chính là nơi định vị vị trí của sợi nano kim loại.
- Phủ màng kim loại trên bề mặt có các bậc nano tạo ra ở bước trên.
- Khắc bằng chùm tia ion Ar (Argon Ion Beam Etching) màng kim loại từ một

4
dày 200 nm được phủ bằng phương pháp lắng đọng
hơi hóa học áp suất thấp (Low Pressure Chemical Vapour Deposition -
LPCVD) lên wafer Si loại n mặt mạng <100> (hình 1.3b).
- Sau đó phủ lớp SiO
2
dày 50 nm bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học
tăng cường bằng plasma (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition –
PECVD) để tạo lớp bảo vệ cho wafer (hình 1.3c).
- Tiếp tục phủ lớp chất cản quang (hình 1.2d) và thực hiện quang khắc để tạo
thành những rãnh song song rộng 5 μm và cách nhau 5 μm (hình 1.3e). Lớp
cản quang này sẽ đóng vai trò mặt nạ cho quá trình khắc lớp SiO
2
bên dưới.
- Quá trình khắc lớp SiO
2
được thực hiện bằng phương pháp khắc khô sử dụng
khí CHF
3
, và được khống chế sao cho phản ứng dừng lại ngay tại bề mặt lớp
Si
3
N
4
(hình 1.3f)
- Loại bỏ lớp cản quang bằng cách nhúng wafer vào dung dịch HNO
3
đậm đặc
(hình 1.3g).
- Sau đó, một lớp màng Pt 40 nm được lắng đọng bằng chùm tia điện tử dưới

a

b

c

d

e

f

k

j

i

h

g

-13- Tổng quan
Thực hiện: Trần Nhân Ái

Hình 1.5: Mặt nạ dùng để chế tạo cảm biến glucoza (a,b,c) và cấu tạo của cảm
biến glucoza được sử dụng trong luận văn (d).
Cảm biến bao gồm 30 sợi nano Pt có bề ngang mỗi sợi khoảng 100 nm, chiều
dài lần lượt là 10, 50 và 100 μm. Số lượng dây nano Pt có chiều dài 10, 50, 100 μm
là như nhau (mỗi loại 10 sợi). Một đầu của các sợi có chiều dài khác nhau sẽ được

PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN
1.4.1 Định nghĩa và phân loại
Các kỹ thuật phân tích điện hóa là các kỹ thuật mà thông qua các phép đo
dòng điện, điện thế hoặc điện tích sẽ cho biết mối liên hệ với các thành phần hóa
học mà chúng ta quan tâm. Kỹ thuật này đã được ứng dụng rộng rãi trong quản lý
môi trường, công nghiệp và phân tích y sinh. Đặc biệt phương pháp này hiện đang
rất được quan tâm trong các nghiên cứu về cảm biến sinh học, hóa học. Trong các
phương pháp phân tích phản ứng hóa học bằng kỹ thuật đo điện, phương pháp đo
dòng và đo thế được sử dụng nhiều nhất. Cả hai phương pháp trên đều đơn giản và
các điện cực dựa trên những đặc điểm trên đều có thể mô hình hóa dễ dàng [4].
 Kỹ thuật đo thế (potentiometric)
Phương pháp này xác định điện thế giữa điện cực làm việc và điện cực so
sánh trong điều kiện dòng điện bằng 0. Những điện cực chỉ có thể đáp ứng đối với
một loại ion nào đó trong dung dịch được gọi là điện cực chọn lọc ion (ion-selective
electrode, ISE). Các điện cực loại này bao gồm một màng lọc ion bằng thủy tinh
mỏng có chứa dung dịch điện hóa và xác định điện thế giữa thủy tinh và dung dịch.
Điện thế được đo tỷ lệ thuận với logarit của độ hoạt động của ion trong dung dịch.
Cần chú ý là các chất khác trong dung dịch có thể tạo phức với ion cần đo và làm
giảm độ hoạt động của chúng, vì vậy cần phải loại bỏ trước khi tiến hành đo. Điện
cực chọn lọc ion được sử dụng nhiều nhất hiện nay là điện cực pH, bên cạnh các
loại điện cực để xác định các ion khác như NH
4
+
, Li
+
, Na
+
hoặc K
+
. Khoảng đo của