Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở vật liệu carbon có cấu trúc nano và ứng dụng trong cảm biến sinh học

Luận án "Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở vật liệu carbon có cấu trúc nano và ứng dụng trong cảm biến sinh học" với mục đích tổng hợp được một số vật liệu mới, vật liệu có cấu trúc nano trên cơ sở cacbon (như graphen/graphen oxit, chấm graphen lượng tử...) kết hợp với các vật liệu hạt nano kim loại/oxit kim loại, có hoạt tính xúc tác tương tự enzym HRP (Enzym Horseradish Peroxidase)... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơ sở vật liệu carbon có cấu trúc nano và ứng dụng trong cảm biến sinh học BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Đức Nghĩa NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞNANOCOMPOSITE CARBON ỨNG DỤNG TRONG CẢM BIẾN GLUCOSE Ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 9520301 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC HÀ NỘI – 2024 Công trình được hoàn thành tại: Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Trần Vĩnh Hoàng 2. PGS.TS. Huỳnh Đăng Chính Phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Xuân Viết Phản biện 2: PGS.TS. Mai Anh Tuấn Phản biện 3: PGS.TS. Trương Thị Ngọc Liên Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Đại học Bách khoa Hà Nội họp tại Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi 8 giờ 30 phút, ngày 03 tháng 01 năm 2024Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:1. Thư viện Tạ Quang Bửu – Đại học Bách khoa Hà Nội2. Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cảm biến sinh học đang là một trong những lĩnh vực nghiên cứunhận được sự quan tâm, lựa chọn đặc biệt của các nhà khoa học, cáchãng chế tạo thiết bị phân tích sinh hóa vì triển vọng ứng dụng rất lớncủa chúng trong phân tích, kiểm tra các chỉ dấu sinh học trong chăm sócsức khỏe, theo dõi, phát hiện sớm bệnh tật, quan trắc và kiểm soát môitrường, kiểm tra an toàn thực phẩm... với những ưu điểm vượt trội sovới các phương pháp truyền thống như phân tích nhanh, đơn giản, tiệnlợi và độ chính xác cao. Xu hướng chính hiện nay là ứng dụng các vậtliệu nano, vật liệu lai tạo và tích hợp được các tính chất lý-hóa và sinhhọc của các vật liệu (hoạt tính xúc tác, tính chất quang/từ/điện) vàotrong cảm biến sinh học để tăng độ nhạy, giảm thời gian xét nghiệm,tăng độ chọn lọc, nâng cao giới hạn phát hiện. Do đó, nghiên cứu chế tạo một số loại vật liệu carbon có cấutrúc nano ứng dụng trong các cảm biến sinh học có độ nhạy cao, pháthiện nhanh, có thể tiến hành xét nghiệm hàng loạt là hướng nghiên cứumới mẻ không chỉ ở Việt Nam mà là hướng nghiên cứu của rất nhiềuphòng thí nghiệm trên khắp thế giới để chế tạo các vật liệu mới, vật liệulai tạo đa tính chất. Ngoài ra, hướng nghiên cứu này sẽ mang lại giá trịto lớn trong y học cũng như đời sống giúp nâng cao chất lượng cuộcsống. Chính vì vậy tôi chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu trên cơsở vật liệu carbon có cấu trúc nano và ứng dụng trong cảm biến sinhhọc” là đề tài nghiên cứu sinh.2. Mục tiêu nghiên cứu- Tổng hợp được một số vật liệu mới, vật liệu có cấu trúc nano trên cơsở cacbon (như graphen/graphen oxit, chấm graphen lượng tử...) kết hợpvới các vật liệu hạt nano kim loại/oxit kim loại, có hoạt tính xúc táctương tự enzym HRP (Enzym Horseradish Peroxidase). 1- Thiết kế, cấu trúc cảm biến phát hiện hydrogen peroxit (H2O2) trên cơsở các vật liệu đã tổng hợp, kết hợp và lựa chọn vật liệu thích hợp đểtiến tới chế tạo cảm biến sinh học.- Thiết kế, chế tạo cảm biến sinh học trên cơ sở các vật liệu đã tổng hợpkết hợp với các enzym đặc chủng để xác định nồng độ glucose trongdung dịch và mẫu thực (Mẫu máu…).3. Nội dung nghiên cứu- Tổng hợp, đặc trưng và ứng dụng vật liệu AgNPs/GQDs trong chế tạocảm biến sinh học so màu phát hiện glucose.- Tổng hợp, đặc trưng và ứng dụng vật liệu Fe3O4 bọc carbon (FeC)trong chế tạo cảm biến sinh học so màu phát hiện glucose.- Tổng hợp, đặc trưng và ứng dụng vật liệu FN-GQDs trong chế tạo cảmbiến sinh học so màu phát hiện glucose.4. Phương pháp nghiên cứu- Dựa trên nền tảng hóa lý thuyết; hóa lý và hóa sinh để phân tích cácđặc trưng của hệ: các phản ứng hóa-sinh trên bề mặt-liên bề mặt trongquá trình phản ứng sinh hóa; quá trình phản ứng- chuyển đổi tín hiệu.Từ đó tìm ra các điều kiện tối ưu (như nhiệt độ, pH, thời gian, thànhphần mồi trường…) cho các bước gắn đầu dò, phản ứng sinh hóa để gópphần tăng độ ổn định, tăng độ nhạy và độ chọn lọc của cảm biến.- Luận án tiến hành thức nghiệm để tổng hợp vật liệu, phân tích đặctrưng của vật liệu, đánh giá tính chất vật liệu và sử dụng vật liệu để chếtạo cảm biến cũng như khảo sát đánh giá khả năng hoạt động và các tínhchất chủ yếu của cảm biến.- Các phương pháp hóa lý để phân tích đặc trưng, nghiên cứu tính chấtcác vật liệu, phân tích cấu trúc và dạng thù hình của bề mặt cảm biếnnhư, SEM/TEM, IR, XRD… Phương pháp quang phổ UV-vis để nghiên 2cứu tính chất, nồng độ các dung dịch nano, nano Ag, dung dịchgraphene oxit, graphen chức năng hóa…5. Ý nghĩa thực tiễn của luận ánViệc nghiên cứu, chế tạo thành công một số vật liệu trên cơ sở cacboncấu trúc nano có hoạt tính xúc tác và ứng dụng chúng trong chế tạo cảmbiến sinh học có ý nghĩa không chỉ trong y học mà còn làm tiên đề trongứng dụng chuẩn đoán nhanh các độc tố trong thực phẩm, trong nướcuống, nước sinh hoạt…Nghiên cứu này tiến tới áp dụng trong y tế sẽgiúp việc chuẩn đoán một số chỉ số của bệnh nhân trở lên nhanh chóng,thuận tiện. Người bệnh có thể dễ dàng kiểm soát các chỉ số sinh họctrong máu mà không phải đến bệnh viện qua đó có biện pháp ngăn ngừa,phòng bệnh sớm. Khi triển khai các kết quả của nghiên cứu về cảm biếnphát hiện các chất độc hại sẽ đưa lại các bộ kit xét nghiệm an toàn thựcphẩm, an toàn môi trường giúp chúng ta kiểm soát tốt hơn thực phẩm,nước uống, nước sinh hoạt...góp phần bảo vệ sức khỏe và môi trường. Chương 1: Tổng quan1.1 Cảm biến sinh học1.1.1 Định nghĩa và cấu tạo cảm biến sinh học Hiệp hội quốc tế về hóa học ứng dụng – IUPAC (InternationalUnion of Pure and Applied Chemistry) năm 1999 đã định nghĩa: Cảmbiến sinh học (biosensor) là một thiết bị tích hợp có khả năng cung c ...