葡萄糖生物感測器電化學特性分析

4.4.1 循環伏安法分析

葡萄糖生物感測器電極表面覆蓋，Ir / RGO-305/ GOD、Ir / RGO-380/ GOD、Ir / RGO-405/ GOD 酵素固定層。其中包含許多化學 物質，因此藉由循環伏安法來確認 Ir/RGO-305、380、405 / GOD 酵 素固定層中，是否會有其他電活性物質會間接影響到感測器性能。

本研究比較次、超臨界水熱合成技術所製備出的Ir / RGO 奈米粒 子，為酵素固定層製備出四種葡萄糖生物感測器，進行循環伏安法之 比較。 圖4-15. 顯示葡萄糖生物感測器，在不同葡萄糖溶液濃度下的 循環伏安圖。可清楚看見在不同濃度葡萄糖溶液(1 - 100 fM)下，循環 伏安圖的峰電流隨著葡萄糖溶液濃度增加有明顯加。

由以上數據分析可以得知三種不同溫度下，進行的超臨界水熱合 成技術所製備出的 Ir / RGO 奈米粒子酵素電極。其感測線性區皆涵 蓋在人體血糖範圍內，具備良好的感測實用性。經由實驗發現比較後，

本實驗製備出的酵素電極在極低濃度(fM)的感測範圍下，有更好的檢 測範圍與靈敏度。經由電化學感測後，發現酵素電極 Ir / RGO -380 / GOD 具備了更高的感測靈敏度與感測再現性。比起不同次、超臨界 溫度下所製備出的酵素電極，具有較高的可靠度。圖4-15.可分析得到 RGO / GOD、Ir / RGO-305、380、405 / GOD酵素電極對於葡萄糖溶液，

其感測線性範圍約在10 - 100 fM。將此線性區域數據點作圖，如圖4-16.

所示。圖中分別取實驗數據平均值作線性回歸直線，則可計算出個別 酵素電極所感測出的靈敏度(sensitivity，SEN)分別為0.073、0.077、1.24、

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0.086 ( μA fM^-1cm^-2 )；進一步探討其本實驗所製備的葡萄糖酵素電極，

對於酵素動力學影響之研究。由於酵素對於特定檢測物具有良好的選 擇性，藉由酵素催化反應作用。利用(4-5)公式，可以得到待測檢測物 與酵素間的親合性常數，是酵素與基質間親和力的指標，KM 值越大 親和力越小。(Michaelis constant，KM)和酵素催化之最大速率(maximum rate，Vmax)，v：反應速率，依據法拉第定律(Faraday’s law)單位（莫 耳）量的化學物質與電化學反應的電流值成正比；[S]0：基質量為檢 測濃度；

v=_1+K^Vmax

M⁄[S]₀ (4-5)

如圖 4-16. (e)所示將 RGO / GOD、Ir / RGO-305、380、405 / GOD 酵素電極，其數據點以(4-5)公式作回歸曲線。如圖 4-17. 所示，可分 別得到 Michaelis-Menten model (M-M model)， RGO / GOD、Ir / RGO-305、380、405 / GOD 酵素電極的動力學參數 KM=53.3、45.2、

43.8、52.6 fM 10^-4 A，同時具有高的靈敏度及良好的再現性，本研究 利用葡萄糖感測器成功地建立極低濃度電化學酵素感測平台技術。

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圖 4-15. (a)RGO /GOD、(b) Ir/RGO-305、(c) Ir/RGO-380 及(d)

Ir/RGO-405 / GOD 固定層製備之葡萄糖生物感測器在不同葡萄糖溶液

圖 4-16. (a)RGO /GOD、(b) Ir/RGO-305、(c) Ir/RGO-380 及(d)

Ir/RGO-405 / GOD 固定層製備之葡萄糖生物感測器在不同葡萄糖溶液 中進行感測之再現性與(e)靈敏度關係圖感測於循環伏安法之校正曲 線(f) Michaelis-Menten 校正曲線圖其感測溫度為 37℃。

0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 1.0

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表 4-7. RGO、Ir/RGO-305，Ir/RGO-380 及 Ir/RGO-405 / GOD 固定層 製備之葡萄糖生物感測器在不同葡萄糖溶液中進行感測之靈敏度比 較。

檢測範圍 (fM)

靈敏度

(Sensitivity，SEN) (uA fM^-1 cm^-2)

KM(fM)

RGO 1-100 0.073 53.3

Ir/RGO-305 1-100 0.077 45.2

Ir/RGO-380 1-100 1.24 43.8

Ir/RGO-405 1-100 0.086 52.6

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