آرایه‌های نانوصفحه‌ای CuCo2S4 رشد یافته روی فوم نیکل به عنوان یک حسگر الکتروشیمیایی غیرآنزیمی و بسیار حساس گلوکز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه بیوشیمی و تغذیه، گروه علوم و فناوری های نوین پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جهرم، جهرم، ایران.
2 پزشکی عمومی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جهرم، جهرم، ایران
چکیده
مقدمه: اندازه‌گیری کمی و دقیق گلوکز جهت کنترل بیماری دیابت حائز اهمیت فراوانی می‌باشد. حسگرهای الکتروشیمیایی غیر آنزیمی به دلیل قیمت تمام شده پایین، پایداری زیاد و سهولت استفاده توجه بسیار زیادی را به خود معطوف کرده اند. از اینرو در این تحقیق، آرایه‌های نانوصفحه‌ای CuCo2S4 بر روی فوم نیکل سنتز شد و به عنوان حسگری جدید غیر آنزیمی جهت اندازه‌گیری گلوکز مورد استفاده قرار گرفت.
روش کار: آرایه‌های نانوصفحه ای نانو متخلخل تیواسپینل مس کبالت بر روی فوم نیکل به روش هیدروترمال سنتز شد. ساختار و مورفولوژی آن با روش‌های پراش‌سنجی پرتو ایکس و جذب/واجذب نیتروژن و تصویربرداری SEM بررسی شد و کارایی الکتروشیمایی آن با تکنیک های ولتامتری چرخه‌ای و کرونوآمپرومتری مورد بررسی قرار گرفت.
یافته‌ها: نتایج حاصل از آنالیز ساختاری ماده سنتز شده، مورفولوژی آرایه‌های نانوصفحه ای نانومتخلخل تیواسپینل مس کبالت رشد یافته بر روی فوم نیکل را تأیید کرد. نتایج بررسی‌های الکتروشیمیایی الکترود حسگر نیز نشان داد که پاسخ‌های این الکترود در دامنه 20 میکرو مولار تا 7 میلی مولار نسبت به گلوکز خطی بوده و دارای حساسیتی برابر mA mM-1 cm-2 2/14 می‌باشد. زمان پاسخ‌دهی آن حدود 3/3 ثانیه و حد آشکارسازی آن نیز برابر 10 میکرو مولار (S/N = 3) بدست آمد.
نتیجه‌گیری: این تحقیق، پتانسیل قابل‌توجه آرایه‌های نانوصفحه ای نانومتخلخل تیواسپینل مس کبالت بر روی فوم نیکل را به عنوان یک حسگر جدید برای اندازه‌گیری الکتروکاتالیستی گلوکز مورد تأیید قرار داد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

CuCo2S4 nanosheet arrays grown on nickel foam as a highly sensitive non-enzymatic electrochemical glucose sensor

نویسندگان English

Seyyed Ebrahim Moosavifard 1
Mahdi Ghanei 2
1 Department of Biochemistry and Nutrition, Department of Modern Medical Sciences and Technologies, Jahrom University of Medical Sciences, Jahrom, Iran.
2 General Medicine, Faculty of Medicine, Jahrom University of Medical Sciences, Jahrom, Iran
چکیده English

Quantitative and accurate measurement of glucose is of great importance for the control of diabetes. Non-enzymatic electrochemical sensors have attracted much attention due to their low cost, high stability, and ease of use. Therefore, in this study, CuCo2S4 nanosheet arrays were synthesized on nickel foam and used as a novel non-enzymatic sensor for glucose measurement.
Methods & materials:
Nanoporous copper cobalt thiospinel nanosheet arrays were synthesized on nickel foam by hydrothermal method. Its structure and morphology were investigated by X-ray diffraction, nitrogen adsorption/desorption, and SEM imaging, and its electrochemical efficiency was investigated by cyclic voltammetry and chronoamperometry techniques.
Results:
The results of the structural analysis of the synthesized material confirmed the morphology of nanoporous copper cobalt thiospinel nanosheet arrays grown on nickel foam. The electrochemical studies of the sensor electrode also showed that the responses of this electrode were linear in the range of 20 μM to 7 mM towards glucose and had a sensitivity of 14.2 mA mM-1 cm-2. Its response time was about 3.3 seconds and its detection limit was 10 μM (S/N = 3).
Conclusion:
This study confirmed the significant potential of nanoporous copper cobalt thiospinel nanosheet arrays on nickel foam as a new sensor for the electrocatalytic measurement of glucose.

کلیدواژه‌ها English

sensor
non-enzymatic
glucose
nanosheet
thiospinel
1. Su L, Kiarasi F. Electrochemical glucose sensors for
detection of diabetic retinopathy. Clini Chim Acta.
2026;578:120509.
2. Reghunath R, devi K, Singh KK. Recent advances in
graphene based electrochemical glucose sensor.
Nano-Struct Nano-Object. 2021;26:100750.
3. Carlson AL, Badlani S, Shah VN. The Role, Potential
Benefits and Cost-effectiveness of Digital Tools for
Diabetes Management. Clin Ther. 2025;47(8):638-48.
4. Almutairi N, Hosseinzadeh H, Gopaldasani V. The
effectiveness of patient activation intervention on
type2 diabetes mellitus glycemic control and self-
management behaviors: a systematic review of RCTs.
Prim Care Diabetes. 2020;14(1):12-20.
5. Mishra S, Bhadoria AS, Kishore S, Kumar R.
Gestational diabetes mellitus 2018 guidelines: An
update. J Family Med Prim Care. 2018;7(6):1169-72.
6. Yoo E-H, Lee S-Y. Glucose biosensors: an overview
of use in clinical practice. Sensors. 2010;10(5):4558-
76.
7. Naikoo GA, Salim H, Hassan IU, Awan T, Arshad F,
Pedram MZ, et al. Recent Advances in Non-
Enzymatic Glucose Sensors Based on Metal and
Metal Oxide Nanostructures for Diabetes
Management- A Review. Front Chem
2021;9(786):748957.
8. Higson SP, Reddy SM ,Vadgama P. Enzyme and
other biosensors: Evolution of a technology. Eng Sci
Educ J. 1994;3(1):41-8.
9. Toghill KE, Compton RG. Electrochemical non-
enzymatic glucose sensors: a perspective and an
evaluation. Int J Electrochem Sci. 2010;5(9):1246-
301.
10. Hassan IU, Salim H, Naikoo GA, Awan T, Dar RA,
Arshad F, et al. A review on recent advances in
hierarchically porous metal and metal oxide
nanostructures as electrode materials for
supercapacitors and non-enzymatic glucose sensors. J
Saudi Chem Soc. 2021;25(5):101228.
11. Edwards J, Hosseinzadeh H. The impact of
structured physical activity on glycaemic control in
diabetes prevention programmes: a systematic review.
Proc Singap Healthcare. 2018;27(3):193-204.
12. Jiang L-C, Zhang W-D. A highly sensitive
nonenzymatic glucose sensor based on CuO
nanoparticles-modified carbon nanotube electrode.
Biosens Bioelectron. 2010;25(6):1402-07.
13. Vennila P, Yoo DJ, Kim AR. Ni-Co/Fe3O4 flower-
like nanocomposite for the highly sensitive and
selective enzyme free glucose sensor applications. J
Alloys Compd. 2017;703:633-42.
14. Teymourian H, Barfidokht A, Wang J.
Electrochemical glucose sensors in diabetes
management: an updated review (2010–2020). Chem
Soc Rev. 2020;49(21):7671-709.
15. Malode SJ, Bilagi S, Shetti NP. Synthesis of
biowaste-derived nanostructured material for the
nanomolar detection of glucose: Biological sample
analysis. J Pharm Biomed Anal Open. 2024;3:100026.
16. Samal S, Kikani T, Thakore S. Turning trash to tech:
Upcycled copper nanozyme as potent peroxidase
mimic for glucose sensing in clinical samples. Chem
Eng J. 2025;520:166313.
17. Yan J, Wang J, Wu Z, Li Z, Li Z, Hu Z. Bioelectronic
sutures with electrochemical glucose-sensing for real-
time wound monitoring. Anal Chim Acta.
2025;1370:344320.
18. Wang Y, Xu Y, Luo L, Ding Y, Liu X, Huang A. A
novel sensitive nonenzymatic glucose sensor based on
perovskite LaNi0.5Ti0.5O3-modified carbon paste
electrode. Sens Actuators B Chem. 2010;151(1):65-
70.
19. Zhang D, Wang Z ,Li J, Hu C, Zhang X, Jiang B, et
al. MOF-derived ZnCo2O4 porous micro-rice with
enhanced electro-catalytic activity for the oxygen
evolution reaction and glucose oxidation. RSC Adv.
2020;10(15):9063-9.
20. Ramachandran K, Raj Kumar T, Babu KJ, Gnana
Kumar G. Ni-Co bimetal nanowires filled multiwalled
carbon nanotubes for the highly sensitive and selective
non-enzymatic glucose sensor applications. Sci Rep.
2016;6(1):36583.
21. Babu TS, Ramachandran T. Development of highly
sensitive non-enzymatic sensor for the selective
determination of glucose and fabrication of a working
model. Electrochim Acta. 2010;55(5):1612-18.
22. Yang P, Zhang W, Li Q, Liao Y, Huang J, Zhang S,
et al. Microdroplet-mediated localizable synthesis of
nickel-cobalt sulfides for wearable microsystems of
energy storage and glucose sensing. Chem Eng J.
2025;516:163989.
23. Dong S, Wu J, Li L, Zhang Y, Qi S, Xiang M, et al.
Facile and efficient synthesis of sweater-ball shaped
metal-organic framework/nickel sulfide
nanoheterojunction for boosting electrochemical
glucose sensing. Talanta. 2024;275:126129.
24. Zhang K, Zeng H-Y, Li H-B, Xu S, Lv S-B, Wang
M-X. Controllable preparation of CuCo2S4 nanotube
arrays for high-performance hybrid supercapacitors.
Electrochim Acta. 2022;404:139681.
25. Long L, Liu X, Chen L, Wang S, Liu M, Jia J. MOF-
derived 3D leaf-like CuCo oxide arrays as an efficient
catalyst for highly sensitive glucose detection.
Electrochim Acta. 2019;308:243-52.
26. Suneesh P, Vargis VS, Ramachandran T, Nair BG,
Babu TS. Co–Cu alloy nanoparticles decorated TiO2
nanotube arrays for highly sensitive and selective
nonenzymatic sensing of glucose.
Sens Actuators B Chem. 2015;215:337-44.
27. Duan X, Liu K, Xu Y, Yuan M, Gao T, Wang J.
Nonenzymatic electrochemical glucose biosensor
constructed by NiCo2O4@ Ppy nanowires on nickel
foam substrate. Sens Actuators B Chem. 2019;
292:121-8.