Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77544
Title: Preparation of boronic acid functionalized carbon dots for glucose detection via enzymatic reaction of glucose oxidase
Other Titles: การเตรียมคาร์บอนดอตเติมหมู่ฟังก์ชันด้วยกรดโบโรนิกสำหรับการตรวจวัดกลูโคสผ่านปฏิกิริยาเร่งด้วยเอนไซม์กลูโคสออกซิเดส
Authors: Angkhana Khachonwongwattana
Advisors: Boosayarat Tomapatanaget
Wipark Anutrasakda
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Advisor's Email: Boosayarat.T@Chula.ac.th,tboosayarat@gmail.com
No information provinded
Issue Date: 2016
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: In this study, novel BCDs materials were synthesized by one step hydrothermal carbonization using three isomers (ortho-, meta- and para-) of aminophenylboronic acid as a precursor for preparing the carbon dots, namely, o-BCDs, m-BCDs and p-BCDs. The morphology and structural properties of these BCDs were investigated by FT-IR, AFM, TEM, XPS techniques and 11B-NMR spectroscopy. From TEM and AFM image, the BCDs are single layer of graphene sheet and the fairly uniform of spherical quasi circular sheet. From XPS techniques and 11B-NMR spectroscopy, o-BCDs and p-BCDs have the similar component structures which is different from m-BCDs. The different structure leaded to the different emission bands of o-, m- and p-BCDs at 345 nm, 375 nm and 343 nm with quantum yield of 3.02%, 17.26% and 3.30%, respectively. Each BCDs material was applied as a fluorescent probe for H₂O₂ and glucose sensing application. For enzymatic glucose biosensor, the fluorescence quenching of BCDs depended on the concentration of H₂O₂ which was generated from enzymatic reaction by glucose and GOx. Interestingly, the m-BCDs served as an excellent fluorescent probe for glucose detection via enzymatic reaction with LOD of 0.857 mM and LOQ of 2.858 mM whereas o-BCDs and p-BCDs can detect only added H₂O₂ but H₂O₂ generated from enzymatic reaction by glucose and GOx cannot be determined.
Other Abstract: ในงานวิจัยนี้คณะผู้วิจัยได้ทำการศึกษาอนุภาคคาร์บอนระดับนาโนเมตร ซึ่งสังเคราะห์ผ่านกระบวนการไฮโดรเทอร์มอลคาร์บอไนเซชันเพียงขั้นตอนเดียวโดยใช้ 3 ไอโซเมอร์ของกรดอะมิโนฟีนิลโบโรนิกเป็นสารตั้งต้นเพื่อเตรียมอนุภาคคาร์บอนระดับนาโนเมตรที่มีชื่อว่า o-BCDs, m-BCDs และ p-BCDs การศึกษาลักษณะโครงสร้างภายนอกและสมบัติของโครงสร้างโมเลกุลโดยใช้เทคนิคอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (FT-IR) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) สเปคโตรสโคปีของอนุภาคอิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อยด้วยรังสีเอกซ์ (XPS) และโบรอน-นิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์สเปคโตรสโคปี (11B-NMR spectroscopy) พบว่าคาร์บอนดอตที่สังเคราะห์ได้มีลักษณะเป็นแผ่นชั้นเดียวของกราฟีนที่มีรูปร่างค่อนข้างกลมและมีความเป็นรูปแบบเดียวกันต่ำ โครงสร้างองค์ประกอบของ o-BCDs และ p-BCDs มีความคล้ายคลึงกันซึ่งแตกต่างจาก m-BCDs โครงสร้างที่ต่างกันนำไปสู่คุณสมบัติที่แตกต่างกัน โดยอนุภาคทั้งสามมีการคายแสงฟลูออเรสเซนต์ที่ความยาวคลื่นแตกต่างกันที่ 345, 375 และ 343 นาโนเมตร อีกทั้งยังมีค่าการเปล่งแสงเชิงควอนตัมเท่ากับ 3.02%, 17.26% และ 3.30% ตามลำดับ นอกจากนี้อนุภาคคาร์บอนระดับนาโนเมตรแต่ละชนิดถูกนำไปพัฒนาเป็นตัวตรวจวัดน้ำตาลกลูโคสด้วยเทคนิคทางฟลูออเรสเซนต์โดยอาศัยหลักการตรวจวัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O2) ที่ผลิตมาจากปฏิกิริยาทางเอนไซม์ของกลูโคสออกซิเดส (GOx) และกลูโคส จากผลการทดสอบด้วยเทคนิคฟลูออเรสเซนซ์สเปกโทรสโกปีพบการลดลงของความเข้มของการคายพลังงาน (fluorescence intensity) ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ผลิตมาจากปฏิกิริยาทางเอนไซม์ซึ่งสัมพันธ์กับปริมาณของกลูโคสที่เติมเข้าไป เป็นที่น่าสนใจว่า m-BCDs เป็นอนุภาคเดียวที่สามารถตรวจวัดน้ำตาลกลูโคสได้ด้วยด้วยค่าขีดจำกัดการตรวจวัดเท่ากับ 0.857 มิลลิโมลาร์ (mM) และขีดจํากัดการวัดเชิงปริมาณเท่ากับ 2.858 mM ในขณะที่ o-BCDs และ p-BCDs สามารถตรวจวัดได้เพียงไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ใส่เข้าไปทำปฏิกิริยา แต่ไม่สามารถตรวจวัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ผลิตมาจากปฏิกิริยาทางเอนไซม์ได้
Description: Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2016
Degree Name: Master of Science
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Chemistry
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77544
URI: http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2016.1419
metadata.dc.identifier.DOI: 10.58837/CHULA.THE.2016.1419
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5772214923.pdf4.72 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.