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New Titanium Dioxide-Based Heterojunction Nanohybrid for Highly Selective Photoelectrochemical–Electrochemical Dual-Mode Sensors
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2017-10-12 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsami.7b10519 Muthuchamy Nallal 1 , Gopalan Anantha Iyengar 1 , Kwang Pill-Lee 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2017-10-12 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsami.7b10519 Muthuchamy Nallal 1 , Gopalan Anantha Iyengar 1 , Kwang Pill-Lee 1
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A new titanium dioxide (TiO2)-based heterojunction nanohybrid (HJNH) composed of TiO2, graphene (G), poly[3-aminophenylboronic acid] (PAPBA), and gold nanoparticles (Au NPs) was synthesized and designated as TiO2(G) [email protected]–Au HJNH. The TiO2(G) [email protected]–Au HJNH possesses dual-mode signal photoelectrochemical (PEC) and electrochemical transduction capabilities to sense glucose and glycated hemoglobin (HbA1c) independently. The synthesis of the HJNH material involved two sequential stages: (i) simple electrospinning synthesis of G-embedded TiO2 nanowires [TiO2(G) NWs] and (ii) one-step synthesis of Au NP-dispersed PAPBA nanocomposite (NC) in the presence of TiO2(G) NWs. The as-synthesized TiO2(G) [email protected]–Au HJNH was characterized by field emission scanning electron microscopy, field emission transmission electron microscopy, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, Fourier transform infrared, thermogravimetric analysis, and UV–visible diffuse reflectance spectroscopy. A PEC platform was developed with TiO2(G) [email protected]–Au HJNH for the selective detection of glucose without any enzyme auxiliary. The PEC glucose sensor presents an acceptable linear range (from 0.5 to 28 mM), good sensitivity (549.58 μA mM–1 cm–2), and low detection limit (0.11 mM), which are suited for diabetes glucose monitoring. Besides, the boronic acid groups in PAPBA were utilized as a host to capture HbA1c. We fabricated the electrochemical HbA1c sensor based on monitoring the electrocatalytic reduction current of hydrogen peroxide produced by HbA1c tethered to the sensor probe. The amperometric electrochemical sensor for HbA1c exhibited linear responses to HbA1c levels from 2.0 to 10% (with a detection limit of 0.17%). Notably, the performances of the fabricated glucose and HbA1c sensors are superior in the dual-signal transduction modes as compared to the literature, suggesting the significance of the newly designed bifunctional TiO2(G) [email protected]–Au HJNH.
中文翻译：
新型基于二氧化钛的异质结纳米杂化体，用于高度选择性的光电化学-电化学双模式传感器
合成了由TiO 2，石墨烯（G），聚[3-氨基苯基硼酸]（PAPBA）和金纳米颗粒（Au NPs）组成的新型基于二氧化钛（TiO 2）的异质结纳米混合体（HJNH），并将其命名为TiO 2（G）[受电子邮件保护] – Au HJNH。TiO 2（G）[受电子邮件保护] –Au HJNH具有双模式信号光电化学（PEC）和电化学转导功能，可以独立感应葡萄糖和糖化血红蛋白（HbA1c）。HJNH材料的合成涉及两个连续的阶段：（i）嵌入G的TiO 2纳米线[TiO 2（G）NWs的简单电纺合成）和（ii）Au NP分散的PAPBA纳米复合材料（NC）的一步合成。在TiO存在下2（G）个西北。通过场发射扫描电子显微镜，场发射透射电子显微镜，X射线衍射，X射线光电子能谱，傅里叶变换红外光谱，热重分析和热重分析表征了合成后的TiO 2（G）[受电子邮件保护] –Au HJNH紫外可见漫反射光谱。开发了使用TiO 2（G）[受电子邮件保护] –Au HJNH的PEC平台，用于选择性检测不含任何酶助剂的葡萄糖。PEC葡萄糖传感器具有可接受的线性范围（0.5至28 mM），良好的灵敏度（549.58μAmM –1 cm –2）和低检测限（0.11 mM），适用于糖尿病葡萄糖监测。此外，利用PAPBA中的硼酸基团作为宿主捕获HbA1c。我们通过监测HbA1c束缚在传感器探针上产生的过氧化氢的电催化还原电流，制造了电化学HbA1c传感器。用于HbA1c的安培电化学传感器对HbA1c的水平表现出线性响应，范围从2.0％到10％（检测极限为0.17％）。值得注意的是，与文献相比，在双信号转导模式下，所制造的葡萄糖和HbA1c传感器的性能优越，这表明新设计的双功能TiO 2（G）[电子邮件保护] –Au HJNH的重要性。
更新日期：2017-10-12
中文翻译：
新型基于二氧化钛的异质结纳米杂化体，用于高度选择性的光电化学-电化学双模式传感器
合成了由TiO 2，石墨烯（G），聚[3-氨基苯基硼酸]（PAPBA）和金纳米颗粒（Au NPs）组成的新型基于二氧化钛（TiO 2）的异质结纳米混合体（HJNH），并将其命名为TiO 2（G）[受电子邮件保护] – Au HJNH。TiO 2（G）[受电子邮件保护] –Au HJNH具有双模式信号光电化学（PEC）和电化学转导功能，可以独立感应葡萄糖和糖化血红蛋白（HbA1c）。HJNH材料的合成涉及两个连续的阶段：（i）嵌入G的TiO 2纳米线[TiO 2（G）NWs的简单电纺合成）和（ii）Au NP分散的PAPBA纳米复合材料（NC）的一步合成。在TiO存在下2（G）个西北。通过场发射扫描电子显微镜，场发射透射电子显微镜，X射线衍射，X射线光电子能谱，傅里叶变换红外光谱，热重分析和热重分析表征了合成后的TiO 2（G）[受电子邮件保护] –Au HJNH紫外可见漫反射光谱。开发了使用TiO 2（G）[受电子邮件保护] –Au HJNH的PEC平台，用于选择性检测不含任何酶助剂的葡萄糖。PEC葡萄糖传感器具有可接受的线性范围（0.5至28 mM），良好的灵敏度（549.58μAmM –1 cm –2）和低检测限（0.11 mM），适用于糖尿病葡萄糖监测。此外，利用PAPBA中的硼酸基团作为宿主捕获HbA1c。我们通过监测HbA1c束缚在传感器探针上产生的过氧化氢的电催化还原电流，制造了电化学HbA1c传感器。用于HbA1c的安培电化学传感器对HbA1c的水平表现出线性响应，范围从2.0％到10％（检测极限为0.17％）。值得注意的是，与文献相比，在双信号转导模式下，所制造的葡萄糖和HbA1c传感器的性能优越，这表明新设计的双功能TiO 2（G）[电子邮件保护] –Au HJNH的重要性。
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