การสร้างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เซนเซอร์โดยใช้อนุภาคนาโนทอง

Abstract

การสร้างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เซนเซอร์ โดยใช้อนุภาคนาโนทอง เพื่อวิเคราะห์หาปริมาณไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ โดยใช้ขั้วไฟฟ้าทำงานที่ทำจากไส้ดินสอชนิด 6H และทำการสังเคราะห์อนุภาคนาโนทองโดยวีธีรีดักชัน ตรวจสอบสมบัติทางกายภาพของอนุภาคนาโนทองโดยเทคนิคสเปกโทรสโกปีและเทคนิคภาพถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์ชนิดทะลุผ่าน พบว่าได้อนุภาคนาโนทองขนาด 4.38 + 0.66 nm เมื่อได้อนุภาคนาโนทองแล้ว นำไปใช้ในการตรึงเอนไซม์ HRP โดยขั้นแรกเกาะติดบนผิวหน้าของขั้วไฟฟ้าด้วยไคโตซาน จากนั้นตรึงอนุภาคนาโนทองบนไคโตซาน และตามด้วยเอนไซม์ HRP เมื่อเปรียบเทียบสัญญาณการตอบสนองที่ได้จากการใช้อนุภาคนาโนทองกับไม่ใช้อนุภาคนาโนทอง พบว่าการใช้อนุภาคนาโนทองให้ค่ากระแสไฟฟ้ามากกว่า ดังนั้นจึงเลือกใช้อนุภาคนาโนทองเพิ่มความไววิเคราะห์สำหรับสร้างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เซนเซอร์ต่อไป ศึกษาหาสภาวะที่เหมาะสมในการสร้างขั้วไฟฟ้าไส้ดินสอ เพื่อวิเคราะห์หาไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ โดยศึกษาผลของการกระตุ้น ผิวหน้าของขั้วไฟฟ้าทำงาน หาสภาวะที่เหมาะสมของการเกาะติด ไคโตซานบนขั้วไฟฟ้าทำงาน ศึกษาจำนวนชั้นของการตรึง HRP ด้วยอนุภาคนาโนทองที่เหมาะสม โดยเทคนิค Layer-by-Layer ศึกษาความเข้มข้นของเอนไซม์ HRP ที่เหมาะสม ศึกษาการให้ศักย์ไฟฟ้าแก่ขั้วไฟฟ้าทำงาน ศึกษา pH ของสารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์ และศึกษาการทวนสอบวิธี โดยศึกษาความเที่ยง ความแม่นยำ ช่วงความเป็นเส้นตรง ขีดจำกัดในการตรวจพบ ขีดจำกัดในการวัดเชิงปริมาณและความเสถียร ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมนำไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เซนเซอร์ไปวิเคราะห์หาปริมาณไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในตัวอย่างจริง โดยเปรียบเทียบผลการวิเคราะห์ที่ได้จากเทคนิคไบโอเซนเซอร์เทียบกับวิธีไทเทรต พบว่าผลการวิเคราะห์ทั้งสองวิธีไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญที่ความเชื่อมั่น 95 % โดยใช้สถิติแบบ Wilcoxon signed rank test

The hydrogen peroxide sensor was fabricated using gold nanoparticles for hydrogen peroxide determination. Firstly, 6H of pencil lead was used as working electrode. The gold nanoparticles were then synthesized via reduction reaction and were characterized with spectrophotometry and transmission electron microscope. The particle size of gold nanoparticles was 4.38 + 0.66 nm. After that, gold nanoparticles were applied to immobilize HRP on chitosan modified electrode surface. The signals obtained from using gold nanoparticles and without gold nanoparticles were compared. The result found that with gold nanoparticles provided higher current signal than without gold nanoparticles. Therefore, gold nanoparticles were selected to enhance sensitivity of hydrogen peroxide sensor. Next, the optimizations for pencil lead electrode fabrication were studied such as activation effect, deposition of chitosan on working electrode surface, the number of HRP and gold nanoparticles layers on electrode surface with layer-by-layer technique, concentration of HRP, applied potential and pH of phosphate buffer. The validation method was also studied including precision, accuracy linearity, limit of detection, limit of quanlitation and stability. Finally, hydrogen peroxide sensor was evaluated to analyze hydrogen peroxide concentration in real samples under optimized conditions. The results obtained from hydrogen peroxide sensor are good relatively to titration method at significant level of 95% by using Wilcoxon signed rank test.