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湖南科技大學(xué)Hui Gu課題組--三維多孔Ti3C2Tx MXene-石墨烯雜化膜用于葡萄糖生物傳感

將二維（2D）石墨烯片合并到3D石墨烯結(jié)構(gòu)中可提供結(jié)合酶的多孔結(jié)構(gòu)，但由于表面官能團(tuán)的去除和石墨烯片的柔韌性而具有較低的酶親和力，以及不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。為了解決這個(gè)問題，我們?cè)谶@里通過簡(jiǎn)便的混合-干燥過程構(gòu)建了3D多孔Ti₃C₂T_x MXene-石墨烯（MG）雜化膜。剛性薄片上具有親水基團(tuán)的Ti₃C₂T_x MXene納米片（MNS）使MG雜化膜具有開放的多孔結(jié)構(gòu)和高度親水的微環(huán)境。通過簡(jiǎn)單地控制Ti₃C₂T_x MNS和石墨烯片的含量，內(nèi)部孔的大小相應(yīng)地可調(diào)。由Ti₃C₂T_x MNS和石墨烯片（重量比為1:2 和1:3）制成的3D多孔雜化膜提供了更開放的結(jié)構(gòu)，有助于葡萄糖氧化酶（GOx）進(jìn)入內(nèi)部孔，這可能增強(qiáng)了穩(wěn)定的固定性和將GOx保留在膠片中。結(jié)果，提出的生物傳感器對(duì)葡萄糖的生物傳感表現(xiàn)出突出的電化學(xué)催化能力，最終將其用于血清中的葡萄糖測(cè)定。尺寸可控的3D多孔雜化膜的制備提供了一種有效地結(jié)合酶/蛋白質(zhì)的方法，從而進(jìn)一步開發(fā)出優(yōu)雅的生物傳感器。

Figure 1. （A）Ti₃C₂T_x MNS的制備；（B）用于酶固定的純Ti₃C₂T_x膜、純石墨烯膜和MG雜化膜

Figure 2. Ti₃C₂T_x MNS的特征：（A）XRD圖；（B）XPS光譜；（C）拉曼光譜；（D）TEM圖像；（E）AFM；（F）沿面板E中所示線的高度輪廓。

Figure 3. （A）純Ti₃C₂T_x膜、（B）純石墨烯膜、（C）MG（2:1）雜化膜、（D）MG（1:1）雜化膜、（E）MG（1:2）混合膜，以及（F）MG（1:3）混合膜

Figure 4. （A）純Ti₃C₂T_x膜、（B）純石墨烯膜、（C）MG（1:2）混合膜、（D）MG（1:1）混合膜、（E）MG（1:2）混合膜和（F）MG（1:3）混合膜橫截面的SEM圖像

Figure 5. （A）MG（1:2）混合膜的SEM圖，以及元素（B）C、（C）O、（D）N、（E）Ti和（F）F的EDS映射圖像。

Figure 6. （A,B）N₂飽和PBS中發(fā)展的薄膜的CV曲線；在（C,D）N₂和（E,F）O₂飽和的PBS中：純Ti₃C₂T_x和石墨烯膜、MG（2:1、1:1、1:2和1:3）混合膜中發(fā)展的薄膜基GOx生物傳感器。

Figure 7. （A）MG（1:2）混合膜基GOx生物傳感器的CV曲線；（B）MG（1:2）雜化膜、（C）純Ti₃C₂T_x膜和（D）純石墨烯膜基GOx生物傳感器的CV曲線

相關(guān)研究成果于2019年由湖南科技大學(xué)Hui Gu課題組，發(fā)表在ACS Appl. Nano Mater.（DOI: 10.1021/acsanm.9b01465）上。原文：Three-Dimensional Porous Ti₃C₂T_x MXene−Graphene Hybrid Films for Glucose Biosensing。



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