Chế tạo cảm biến điện hóa từ vật liệu nano carbon nhằm xác định chất tạo nạc trong thực phẩm

Mẫu 04/ĐTCS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

h ä c

® ¹k

h

i

h

o

BÁO CÁO TỔNG KẾT
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ
Tên đề tài: Chế tạo cảm biến điện hóa từ vật liệu nano-carbon nhằm xác định
chất tạo nạc trong thực phẩm

Mã số đề tài: TN.18.12
Chủ nhiệm đề tài: CN.Phạm Thị Hoa


Hà Nội, tháng 6 năm 2019


Mẫu 04/ĐTCS

PHẦN I. THÔNG TIN CHUNG
1. Tên đề tài: Chế tạo cảm biến điện hóa từ vật liệu nano-carbon nhằm xác định chất
tạo nạc trong thực phẩm
2. Mã số: TN.18.12

3. Danh sách các cán bộ thực hiện đề tài:

TT
1
2

4. Đơn vị chủ trì thực hiện: Trƣờng Đại học khoa học Tự Nhiên-ĐHQG

Hà Nội
5. Thời gian thực hiện:

5.1. Theo hợp đồng:
5.2. Thực hiện thực tế:
6. Tổng kinh phí đƣợc phê duyệt của đề tài: 25 triệu đồng.
7. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có)
(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực
hiện; nguyên nhân; ý kiến của Trường ĐHKHTN)
PHẦN II. TỔNG QUAN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Viết theo cấu trúc một bài báo khoa học tổng quan từ 6-15 trang, nội dung gồm các
phần:

1. Đặt vấn đề:
Việt Nam là nước đang phát triển, đời sống vật chất ngày càng đầy đủ
hơn nhưng nỗi lo về an toàn thực phẩm luôn là vấn đề quan tâm hàng đầu
của các gia đình cũng như các cơ quan chức năng, đặc biệt tại các thành

phố lớn. Việc lạm dụng các chất tạo nạc trong thực phẩm đang ở mức báo
động và một trong những chất được dùng phổ biến nhất hiện nay đó là
chất Salbutamol . Do đó nhu cầu về cảm biến thực phẩm để phát hiện
nhanh sự có mặt của các chất cấm trong thực phẩm, đặc biệt trong thịt là
rất cần thiết.

1


Mẫu 04/ĐTCS

Salbutamol là một chất được sử dụng trong điều trị bệnh hen suyễn ở
người. Tuy nhiên, chất này cũng thường bị lạm dụng đưa vào trong thức
ăn của các vật nuôi lấy thịt như lợn, bò hoặc gà bởi vì salbutamol có khả
năng kích thích sự tăng trưởng và giảm sự tích lũy mỡ. Tuy nhiên, chỉ cần
một lượng nhỏ đi vào cơ thể con người qua đường mũi (các loại xịt bị
cấm dùng trong thể thao) hoặc thức ăn thì cũng gây ra những hậu quả tai
hại cho sức khỏe con người như nhiễm độc cấp tính qua biểu hiện run rẩy,
tăng nhịp tim, nôn mửa, bồn chồn lo lắng và ớn lạnh. Do những tác dụng
phụ quá nguy hiểm với sức khỏe con người, nên các loại thuốc chứa
salbutamol hoàn toàn bị cấm ở hầu hết các quốc gia trên thế giới. Để
phòng tránh sự sử dụng sai mục đích của salbutamol, sẽ rất cần thiết và có
nghĩa lớn cho chúng ta phát triển một dạng cảm biến có thể đo nhanh,

ý

độ nhạy cao và giá thành hợp lý để xác định salbutamol trong các mẫu
nước tiểu hoặc thịt từ động vật nuôi.
Trong đề xuất này chúng tôi xây dựng quy trình chế tạo cảm biến điện hóa
có độ nhạy cao dựa trên hệ vật liệu nano-carbon nhằm phát hiện

salbutamol trong các mẫu thịt hoặc nước tiểu động vật nuôi.
2.

Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu:

2.1: Mục tiêu:
-

Chế tạo được đầu đo cảm biến xác định salbutamol từ hệ vật liệu
nano-carbon.

-

Hoàn chỉnh qui trình chế tạo đầu đo cảm biến salbutamol và tối ưu
hóa hoạt động của đầu đo cảm biến này trong môi trường phòng thí
nghiệm và môi trường thực (thịt lợn, nước tiểu lợn).

2.2: Phạm vi nghiên cứu:
-

Khảo sát và tối ưu hóa ảnh hưởng của các điều kiện lên khả năng chế

tạo của vật liệu nano-carbon như nồng độ các muối, acid, dòng điện, nhiệt
độ và thời gian.
2


Mẫu 04/ĐTCS
-

Ảnh hưởng của điều kiện chế tạo lên cấu trúc vi mô (nano-structure)

và cấu trúc vĩ mô (micro-structure) của hệ nano-carbon được nghiên cứu
bằng phương pháp đo SEM và TEM. Từ đó đưa ra giải pháp để thu được cấu
trúc vật liệu tối ưu theo yêu cầu như có tính chất điện hóa tốt và bền vững về
cấu trúc.
-

Nghiên cứu thành phần (EDX), cấu trúc (XRD) và liên kết (FTIR) của

hệ vật liệu nano-carbon.
-

Khảo sát tính chất điện hóa của hệ vật liệu nano-carbon trong các môi

trường chất điện li như kiềm, trung tính bằng các phương pháp điện hóa như
quét phân cực vòng (cyclic voltammetry), phép đo dòng thời gian
(amperometry).
-

Hoàn chỉnh quy trình chế tạo đầu đo cảm biến salbutamol từ hệ kim

loại xốp đa tầng và đánh giá khả năng hoạt động của đầu đo này trong môi
trường phòng thí nghiệm. Đánh giá được khoảng hoạt động (trong xác định
salbutamol) và xây dựng đường chuẩn với salbutamol trên cơ sở các kĩ thuật
phân tích điện hóa như phép đo dòng thời gian (amperometry) hoặc phương
pháp quét phân cực vòng (cyclic voltammetry).
3. Tổng quan tài liệu:
Salbutamol là một chất trong họ β-agonist, là các phenyl ethanolamines
với các nhóm chức khác nhau trên vòng thơm và nhóm amino. Những chất

này có hoạt tính sinh học mạnh nên được ứng dụng trong dược học [1].
Salbutamol, có công thức cấu tạo như Hình 1, thường được sử dụng trong
điều trị các chứng shock, hen suyễn và một số bệnh khác trong y tế [2]. Bởi
vì khả năng làm tăng tỉ lệ nạc trên mỡ của gia súc do chức năng ức chế việc
tổng hợp mỡ nên salbutamol thường được bổ sung trái phép vào trong thức
ăn của gia súc, gia cầm nhằm tăng sản lượng và phẩm chất thịt Nếu con
người tiêu thụ các loại thịt được lấy từ gia súc, gia cầm ăn salbutamol có thể
gây ra các nguy cơ như cao huyết áp, tăng tốc độ nhịp tim bất thường, triệu
chứng động mạnh vành v.v. từ đó gây ra nguy hiểm đến sức khỏe và tính
3


Mẫu 04/ĐTCS

mạng của con người [3]. Do vậy việc xây dựng các phương pháp để xác
định nhằm kiểm soát salbutamol rất quan trọng trong công nghiệp thức ăn và
dược phẩm – kiểm định thuốc.
Nhiều phương pháp khác nhau đã được phát triển để xác định salbutamol
như kĩ thuật miễn dịch [4], điện di mao quản [5], cộng hưởng plasmon bề
mặt [6], sắc ký lỏng [7] hay sắc ký lỏng hiệu năng cao [8]. Các phương pháp
này đều cho thấy khả năng phân tích salbutamol và các β-agonist với độ
nhay cao. Tuy nhiên, những phương pháp này đòi hỏi phải có các trang thiết
bị đắt tiền, quy trình phân tích phức tạp và đòi hỏi người sử dụng phải được
đào tạo chuyên sâu. Trong khi đó phương pháp điện hóa là một cách tiếp cận
với giá thành rẻ hơn và đơn giản hơn những phương pháp kể trên.

H nh 1 Cấu trúc của salbutamol
Vì vậy, trong nghiên cứu này chúng tôi phát triển một phương pháp điện hóa
dựa trên điện cực graphite được hoạt hóa và quy trình đơn giản để có thể
phân tích được salbutamol có độ nhạy cao nhằm hướng tới ứng dụng trong

việc phân tích dược phẩm và chất cấm trong thức ăn.
4.

Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu:

4.1 Tiếp cận hệ thống:
Việc hệ thống hóa được các vấn đề đã được nghiên cứu của nhóm cũng
như các thành quả của các nhà khoa học trên thế giới là một yếu tố rất quan
trọng của đề tài. Trên cơ sở thừa hưởng các kết quả đạt được từ các nghiên
cứu trước đây, chúng tôi sẽ tiến hành phân tích các kết quả, hệ thống hóa các
kết quả nhận được, từ đó thu thập thông tin và so sánh với các kết quả mới
được công bố gần nhất trong nước và trên thế giới. Cuối cùng là lựa 4


Mẫu 04/ĐTCS

chọn một số công nghệ phù hợp để triển khai vấn đề nghiên cứu, tránh lặp
lại những nghiên cứu không cần thiết nhằm giảm thiểu thời gian và công
sức.
4.2 Tiếp cận từ thực trạng nghiên cứu:
Việc tiến hành các nghiên cứu từ tổng hợp vật liệu cho đến chế tạo
linh kiện cảm biến sử dụng vật liệu cấu trúc nano là một vấn đề rất khó và
đầy thử thách ở một nước còn thiếu nhiều thiết bị công nghệ như ở Việt
Nam. Từ thực trạng nghiên cứu cho thấy việc chế tạo ra được 01 thiết bị
(device) cụ thể đòi hỏi một khối lượng công việc rất lớn, bao gồm nhiều giai
đoạn từ nghiên cứu chế tạo và khảo sát vật liệu, tối ưu hóa quy trình chế tạo
vật liệu, cho đến thiết kế, tính toán và mô phỏng cấu trúc linh kiện, từ đó lựa
chọn công nghệ chế tạo phù hợp. Kế đến là chế tạo thử linh kiện, đo đạc
kiểm tra các thông số hoạt động của cảm biến. Mỗi bước trong quá trình
nghiên cứu chế tạo đều đòi hỏi phải được thực hiện một cách cẩn thận, thậm

chí lặp lại nhiều lần để đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy cao. Tất cả
các kiến thức chỉ có thể đúc kết từ thực tế nghiên cứu, cũng như rút kinh
nghiệm sau mỗi lần làm thực nghiệm.
Phương pháp nghiên cứu:
1.Phƣơng pháp chế tạo vật liệu
Với mục tiêu tạo ra những vật liệu nano-carbon có tính chất điện hóa tốt
từ các phương pháp đơn giản và phù hợp. Chúng tôi sử dụng phương
pháp phù hợp như điện hóa và hóa học cho việc chế tạo vật liệu nanocarbon. Đây là phương pháp phù hợp trong điều kiện cơ sở vật chất ở
Việt Nam hơn là sử dụng các phương pháp phức tạp khác (như bốc bay
chân không, dùng template v.v.).
2.Khảo sát tính chất của vật liệu

5


Mẫu 04/ĐTCS

Ảnh hưởng của điều kiện chế tạo lên hình dáng, cấu trúc và tính chất của
vật nano-carbon sẽ được nghiên cứu bằng các phương pháp như SEM,
TEM, XRD, FTIR v.v. nhằm điều khiển chế tạo những vật liệu nano này
có kích thước và hình dạng tối ưu cho cảm biến salbutamol. Các tính chất
điện hóa được tiến hành đo trên thiết bị đo điện hóa đa năng Auto-Lab
30.
3.Phƣơng pháp chế tạo cảm biến sinh học điện hóa và khảo sát độ
nhạy của các cảm biến này.
Tính chất điện hóa, độ bền và độ nhạy ảnh hưởng rất lớn bởi hình dáng,
cách sắp xếp của các vật liệu nano-carbon. Chính vì vậy, việc sử dụng
các quy trình khác nhau và tìm ra phương pháp thích hợp là điều rất quan
trọng trong việc tạo ra cảm biến sinh học điện hóa tốt. Trong số các
phương pháp này, phương pháp phủ điện hóa thường cho kết quả tốt hơn

vì nó có thể tạo ra lớp phủ có độ bám dính tốt, độ ổn định và khả năng
hoạt động cao. Độ nhạy của cảm biến thu được được khảo sát thông qua
các phương pháp điện hóa truyền thống như quét phân cực vòng (CV) và
quét xung vi phân (DPV) trên các hệ oxi hóa – khử tiêu chuẩn fero-feri
và trên đối tượng nghiên cứu (salbutamol).
5. Nội dung và kết quả nghiên cứu:
5.1.Nội dung:
5.1.1: Hóa chất:
.Salbutamol (SB) được mua từ Sigma-aldrich (Mỹ).
. Chất rắn Na2HPO4.2H2O - tkhh
. Chất rắn KH2PO4 - tkhh
. NaCL tkhh
. KCL tkhh
. HCL đặc
6


Mẫu 04/ĐTCS

. Cồn etylic 96%
. Axeton - tkhh
. Điện cực Graphite( PGE) hình trụ, dạng que đk: 0,5mm; dài: 70mm
. NH4)2SO4 0,1M
. Hỗn hợp K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6] tỉ lệ 1:1
.Nước cất 2 lần
5.1.2: Dụng cụ:
. Cốc mỏ chuyên dụng 50ml: 2 chiếc
. kẹp càng cua: 2 chiếc
. Con từ: 1 con
. Máy khuấy từ: 1 chiếc

. Thiết bị đo điện hóa
. panh kẹp: 1 chiếc
. Bình định mức: 500ml, 100ml, 25ml
. Ống đựng mẫu: 1ml, 2ml
. Micro pipet: 20micr, 200micro, 1000micro
. Cân phân tích độ chính xác 0,0001g
. Bình tia nước cất.
5.1.3: Quy trình phân tích:
-

Biến tính điện cực graphite

Điện cực graphite (kí hiệu là PGE) được làm sạch bằng cách rung siêu âm
mỗi lần 5 phút lần lượt trong nước, acetone và ethanol để loại bỏ hết bụi bẩn
và dầu mỡ hoặc các chất hấp phụ khác. Sau khi được làm sạch thì điện cực
được để khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng, sau đó chúng được cho vào trong lọ
có nắp đậy kín nhằm bảo quản cho đến khi sử dụng. Điện cực PGE được
hoạt hóa bề mặt bằng phương pháp điện hóa với điều kiện: Thế áp vào 8,0 V
vs. AgCl/Ag, thời gian áp thế 0,4 s, dung dịch chất điện ly là (NH 4)2SO40,1
M[9]. Điện cực PGE sau khi hoạt hóa (kí hiệu a-PGE) sẽ được rửa sạch bằng
nước cất và để khô tự nhiên tại nhiệt độ phòng.
7


Mẫu 04/ĐTCS
-

Quy tr nh phân tích salbutamol
SB được hòa tan trong nước cất hai lần tạo thành dung dịch gốc có nồng

độ 10 mM. Dung dịch đệm phosphate (PBS) có nồng độ 10 mM tạo thành từ
muối Na2HPO4 và NaH2PO4 có pH là 7.4 được sử làm dung dịch chất điện
li trong suốt quá trình nghiên cứu này. Các hóa chất khác được sử dụng đều
ở độ tinh khiết phân tích. Tất cả các dung dịch dung trong nghiên cứu này
được pha trong nước cất hai lần.
Dung dịch PBS, pH 7,4 (10 mM) được sử dụng làm chất điện li trong
quá trình nghiên cứu xác định salbutamol.Cân 30ml dung dịch PBS,pH 7,4
trên cân phân tích vào cốc mỏ chuyên dụng 50 ml,đặt cốc trên máy khuấy từ
và lắp hệ đo vào cốc mỏ đang chứa dung dịch PBS,pH 7,4 thông qua 1 nắp
đậy có khoan sẵn lỗ để cắm các điện cực gồm có điện cực so sánh, điện cực
đối, điện cực làm việc. Salbutamol được đo trên điện cực PGE và 1-PGE
bằng phương pháp quét phân cực vòng (CV) tốc độ quét 50 mV.s -1 khoảng
thế từ 0 – 0,8 V hoặc bằng phương pháp xung vi phân (DPV) với bước thế là
10 mV, biên độ là 5 mV, khoảng thế từ 0,3 – 0,8 V với nồng độ SB khác
nhau từ 1,3,5,7,10,15,20,30,40µM.
Tiến hành đo CVs của điện cực a-PGE trong PBS có chứa 20µM với tốc
độ quyét khác nhau từ 10,20,30,50,70,100 và 150mV.s-1
Tiến hành đo CVs với tốc độ quyét 50mV.s -1 và khoảng thế từ 0 – 0,8V
của

điện

cực

PGE

và

a-

PGE

với

1mM

của

hỗn

hợp

K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6] (1:1) trong môi trường PBS để đánh giá tính chất
điện hóa của điện cực PGE và a- PGE.
5.2: Kết quả và thảo luận:
5.2.1: Đặc trưng của điện cực PGE và a-PGE
Để đánh giá tính chất điện hóa của điện cực PGE và a-PGE thì dung
dịch 1 mM của hỗn hợp K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6] (1:1) trong môi trường
PBS được sử dụng để làm tiêu chuẩn [10]. Đường CVs của 2 điện cực PGE
và a-PGE trong dung dịch 1 mM của hỗn hợp K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6]
8


Mẫu 04/ĐTCS

(1:1) trong môi trường PBS được thể hiện trên Hình 2. Khoảng cách giữa
hai đỉnh peak (∆E) của quá trình oxi hóa khử điện hóa (phương trình 1) có
giá trị là ~600 mV và ~110 mV trên điện cực PGE và a-PGE. Giá trị của ∆E
như một thước đo về tốc độ trao đổi electron trên điện cực [10], giá trị ∆E
nhỏ hơn thể hiện khả năng trao đổi electron tốt hơn hay điện trở trong quá

trình trao đổi electron trên bề mặt điện cực bé hơn.
(1)

Cường độ dòng (µA)

PGE
a-PGE

Thế (V)
H

nh 2. Đường cong phân cực vòng (CV) của điện cực PGE và a-PGE trong
dung dịch 1 mM của hỗn hợp K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6] (1:1) trong môi

trường PBS, tốc độ quét 50 mV.s-1.
Từ đó thấy rằng điện cực a-PGE có khả năng trao đổi electron tốt hơn nhiều
so với điện cực PGE. Ngoài ra, ta còn thấy cường độ dòng điện trong quá
trình oxi khử của cặp K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6] trên điện cực a-PGE (22,46
µA) lớn hơn 59,1 lần so giá trị này trên điện cực PGE (0,38 µA). Kết quả
này cho thấy quá trình hoạt hóa điện cực PGE trong môi trường
(NH4)2SO40,1 M có hiệu quả tốt, nâng cao khả năng trao đổi electron và
diện tích bề mặt hoạt động của điện cực.
5.2.2 Đặc tính điện hóa của Salbutamol trên điện cực PGE và a-PGE
9


Mẫu 04/ĐTCS

a

ii-SB

Cường độ dòng (µA)

ii
i-SB
i

Thế (V)

Cường độ dòng (µA)

b
i-SB
i

Thế (V)

H nh 3. a) Đường CVs của điện cực PGE và điện
cực a-PGE trong đệm PBS (i, ii) và trong đệm PBS
có chứa 20 µM salbutamol (i-SB,ii-SB), tốc độ quét
50 mV.s-1. b) Phóng đại đường CVs của điện cực
PGE trong PBS và PBS chứa 20 µM salbutamol.
Hình 3a thể hiện đường CVs của điện cực PGE
và điện cực a-PGE trong đệm PBS (i, ii) và trong đệm
PBS có chứa 20 µM salbutamol (i-SB, ii-SB). Kết quả


cho thấy trên
điện cực PGE

khi có mặt 20
µM SB cho 1
một 10


Mẫu 04/ĐTCS

peak tại vị trí thế khá lớn ~ 0,7 V với giá trị cường độ dòng 2,38 µA, trong
khi trên điện cực a-PGE giá trị cường độ dòng là 14,6 µA (6,1 lần lớn hơn)
với giá trị thế của đỉnh peak là ~0,61 V. Điều này chứng tỏ quá trình oxi hóa
của SB trên điện cực PGE diễn ra chậm và yêu cầu một quá thế lớn hơn so
với quá trình này trên điện cực a-PGE. Sự hoạt động hơn của điện cực aPGE so với điện cực PGE trong quá trình oxi hóa SB có thể được giải thích
là do điện cực a-PGE sau khi được hoạt hóa có diện tích bề mặt lớn hơn,
xuất hiện thêm nhiều vị trí với khả năng tăng cường trao đổi electron, đây
chính là những làm thuận lợi thêm cho quá trình oxi hóa SB.
5.2.3 Ảnh hưởng của tốc độ quét lên quá trình oxi hóa của SB trên điện
cực a-PGE

Cường độ dòng (µA)

a

Thế (V)

11


Mẫu 04/ĐTCS

Cường độ dòng (µA)

b

(Tốc độ quét)

1/2

Hình 4. a) Đường CVs của điện cực a-PGE trong PBS có chứa 20 µM với tốc
-1

độ quét khác nhau từ 10, 20, 30, 50, 70, 100 và 150 mV.s . b) Đồ thị thể

hiện mối liên hệ giữa cường độ dòng đỉnh peak và căn bậc 2 của tốc độ quét
thế và đường fitting của chúng
Hình 4a thể hiện đường CV của điện cực a-PGE trong PBS có chứa 20 µM
các tốc độ quét thế khác nhau từ 10 đến 150 mV.s -1. Cường độ dòng của
peak oxi hóa SB tăng tuyến tính với căn bậc 2 của tốc độ quét (Hình 4b) và
ở

nó được mô tả bằng phương trình y (µA) = 1,12 x (mV.s-1)1/2 + 1.65 với hệ
số R2 = 0.9903. Điều này chứng tỏ rằng quá trình oxi hóa điện hóa của SB
trên bề mặt điện cực a-PGE là quá trình điều khiển bằng khuếch tán hay tốc
đô trao đổielectron trên bề mặt điện cực a-PGE nhanh hơn quá trình chuyển
SB từ dung dịch tới bề mặt điện cực. Ngoài ra, ta cũng có thể thấy rằng khi
tăng tốc độ quét thì vị trí đỉnh peak cũng dịch chuyển sang phía dương hơn
một chút. Điều này chứng tỏ là quá trình oxi hóa khử của SB trên bề mặt aPGE là một quá trình bất thuận nghịch.

12

Mẫu 04/ĐTCS

5.2.4 Xác định salbutamol bằng phương pháp quét xung vi phân (DPV)

Cường độ dòng (µA)

a

Thế (V)

Cường độ dòng (µA)

b

Nồng độ SB (µM)
H

nh 5 a) Đường DPVs của điện cực a-PGE trong PBS với nồng độ SB khác
nhau từ 1, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 30, và 40 µM; b) Đồ th thể hiện mối liên hệ

giữa cường độ dòng peak và nồng độ SB, h nh nhỏ phí dưới thể hiện đường

13


Mẫu 04/ĐTCS

chuẩn của cường độ dòng và nồng độ SB trong khoảng tuyến tính từ 1-20

µM.

Khả năng xác định SB trong PBS trên điện cực a-PGE đã được xem
xét bằng phương quét phân cực vòng (CV) và cho thấy khả năng xác định
SB tốt hơn nhiều so với điện cực PGE chưa được hoạt hóa. Nhưng trong
thực tế thì phương pháp CV lại không cho độ nhạy cao do quá trình quét thế
vẫn chưa loại trừ được đường nền (tín hiệu non-faraday), do đo để có thể đạt
được độ nhạy tốt hơn, chúng tôi đã sử dụng phương pháp quét xung vi phân
(DPV). Kết quả thu được khi xác định SB trong PBS bằng phương pháp
DPV trên điện cực a-PGE được thể hiện trên hình Hình 5a. Cường độ của
đỉnh peak oxi hóa SB với nồng độ của SB được thể hiện trên hình Hình 5b
với khoảng hoạt động tuyến tính từ 1 đến 20 µM theo phương trình y (µA) =
0,47*CSB (µM) + 11,3 (R2 = 0.9655). Với nồng độ SB lớn hơn 20 µM thì
cường độ dòng peak oxi hóa tăng chậm lại và đạt mức độ bão hòa về cường
độ dòng khi nồng độ lớn hơn 50 µM (kết quả không nêu lên ở đây). Giới hạn
phát hiện (LOD) tính được là 0,3 µM với tỉ lệ tín hiệu/nhiễu bằng 3 (S/N=3)
và độ nhạy trong phát hiện SB là 0,47 µA/µM. Kết quả thủ được về khoảng
hoạt động tuyến tính và giới hạn phát hiện SB trong cảm biến nghiên cứu ở
đây được so sánh với các cảm biến khác được nếu trên bảng 1. Mặc dù cảm
biến này có giới hạn phát hiện (LOD) cao hơn 1 số cảm biến trong bảng 1
nhưng cảm biến trong nghiên cứu này cũng có khoảng tuyến tính và khoảng
hoạt động lớn nhất trong các cảm biến được so sánh. Ngoài ra, một ưu điểm
của cảm biến này quy trình chế tạo đơn giản và nhanh chóng nên nó sẽ có
nhiều tiềm năng ứng dụng trong thực tế.
Bảng 1. So sánh khả năng hoạt động của một số cảm biến xác định
salbutamol

14


STT

1

MWNT-DHP/GCE

2

SMWCNT-NF

3

Nano-Au/L-cys/MWNTs-NF/GCE

4
5

6

6.
-

Điện cực

AgNPs-IL-GO-NF/GCE
Poly(AHNSA)/GCE
a-PGE

Đánh giá về kết quả nghiên cứu đạt đƣợc:

Việc xác định SB bằng phương pháp điện hóa đã được thực hiện thành công

trên điện cực graphite được hoạt hóa. Điện cực này thể hiện khả năng

xác định SB một cách nhanh chóng và độ nhạy cao 0,47 µA.µM-1 với giới
hạn phát hiện đạt được là 0,3 µM. Phương pháp trình bày trong nghiên cứu
này mở ra thêm một khả năng ứng dụng trong việc xác định SB trong dược
phẩm và thực phẩm với giá thành rẻ và có thể đo tại hiện trường với thiết bị
nhỏ gọn
-01 bài báo đã được chấp nhận và đang đợi đăng trên tạp chí phân tích Hóa,
Lý và Sinh học.
7. Kết luận và kiến nghị:

Nhóm nghiên cứu đã hoàn thành tốt các nội dung đề ra.
8. Tài liệu tham khảo:
TÀI LIỆU THAM KHẢO

therapeutics, 1989. 12(2): p. 179-188.


toxicology, 2009. 22(6): p. 1137-1150.

15


Mẫu 04/ĐTCS
5. Li, L., et al., Application of ionic liquid
as
additive in determination of three β‐ agonists by capillary electrophoresis

with
amperometric

detection.
Electrophoresis, 2013. 34(2): p. 277-283.
6. Liu, M., et al., Development of indirect
competitive immunoassay for highly
sensitive determination of ractopamine in
pork liver samples based on surface
8. Liu, B., et al., Determination of
clenbuterol in porcine tissues using solidphase
extraction
combined
with
ultrasound-assisted dispersive liquid–
liquid microextraction and HPLC–UV
detection. Journal of Chromatography B,
2011. 879(1): p. 90-94.
9. Parvez, K., et al., Electrochemically
exfoliated
graphene
as
solutionprocessable, highly conductive electrodes
for organic electronics. ACS nano, 2013.
7(4): p. 3598-3606.
10. Yang, X., et al., Electrochemical
determination of toxic ractopamine at an
ordered mesoporous carbon modified
electrode. 2014. 145: p. 619-624.
11. Wei,
Y.,
et
al.,

Voltammetric
determination of salbutamol on a glassy
carbon electrode coated with a
nanomaterial thin film. Journal of
Analytical Chemistry, 2010. 65(4): p.
398-403.
12. Lin, K.-C., C.-P. Hong, and S.-M. Chen,
Simultaneous determination for toxic
ractopamine

plasmon resonance sensor. Sensors and
Actuators B: Chemical, 2012. 161(1): p.
124-130.
7. Jones, D. and M. George, The analysis of
β-agonists by packed-columnsupercritical
fluid chromatography with ultra-violet
and atmospheric pressure chemical
ionisation mass spectrometric detection.
Analyst, 1999. 124(6): p. 827-831.
ractopamine and salbutamol in pork
sample using hybrid carbon nanotubes.
Sensors and Actuators B: Chemical, 2013.
177: p. 428-436.
13. Li, Y., et al., A sensitive voltammetric
sensor for salbutamol based on MWNTs
composite nano-Au film modified
electrode. Analytical Methods, 2014.
6(6): p. 1928-1935.
14. Santos, A.M., A. Wong, and O. FatibelloFilho, Simultaneous determination of
salbutamol and propranolol in biological

fluid samples using an electrochemical
sensor based on functionalized-graphene,
ionic liquid and silver nanoparticles.
Journal of Electroanalytical Chemistry,
2018. 824: p. 1-8.
15. Amare, M. and G. Menkir, Differential
pulse voltammetric determination of
salbutamol
sulfate
in
syrup
pharmaceutical formulation using poly
(4-amino-3-hydroxynaphthalene sulfonic
acid) modified glassy carbon electrode.
Heliyon, 2017. 3(10): p. e0041

16


Mẫu 04/ĐTCS
9. Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)

9.1 Tiếng việt:

Việc xác định SB bằng phương pháp điện hóa đã được thực hiện thành công
trên điện cực graphite được hoạt hóa. Cảm biến điện hóa đơn giản này dựa trên
nền của vật liệu carbon được hoạt hóa (a-PGE) nhằm xác định chất độc trong
thực phẩm, salbutamol. Vật liệu carbon được hoạt hóa được đặc trưng tính khả
năng phát hiện salbutamol bằng phương pháp điện hóa (CV). Kết quả thể hiện
rằng vật liệu a-PGE có thể nâng cao khả năng điện hóa trong việc phát hiện

salbutamol so với điện cực PGE chưa hoạt hóa. Việc phát hiện salbutamol được
thực hiện bằng phương pháp quét xung vi phân (DPV) và kết quả thể hiện rằng
vật liệu có thể phát hiện salbutamol trong khoảng từ 1 đến 20 µM với giới hạn
phát liện (LOD) 0,3 µM và độ nhạy 0,47 µA.µM-1.
9.2 Tiếng Anh:
A simple and low cost platform based on activated graphite electrode (aPGE) was developed to detect a toxic salbutamol using electrochemical
method.

Cyclic

voltammetry

(CV)

was

utilized

to

examined

the

electrochemical behavior of salbutamol on PGE and a-PGE. The results
showed that the a-PGE can sharply enhance electrocatalytic activity towards
the oxidation of salbutamol with a remarkable increase of peak current and
lower of overvoltage compared to that of PGE. The detection of salbutamol
was performed by differential pulse voltammetry (DPV) technique and the
result illustrated that the response of current to concentration of salbutamol had

a linear range from 1 to 20 µM with limit of detection (LOD) 0,3 µM and the
sensitivity of 0,47 µA.µM-1.

1


Mẫu 04/ĐTCS
PHẦN III. SẢN PHẨM CỦA ĐỀ TÀI

1. Các công trình khoa học đã công bố:
Sản phẩm

TT

1

Bài báo trên các tạp chí khoa học chuyên ngành quốc gia
Phạm Thị Hoa, Hoàng
Hiệp,Nguyễn Xuân Viết
Phương pháp điện hóa xác định
Salbutamol trên điện cực
Graphite được hoạt hóa.
Tạp Chí Phân tích Hóa,Lý và
Sinh Học ,2019

- Đối với mỗi công tr nh công bố cần ghi rõ: Tên các tác giả; Tên công tr nh; Tên tạp chí, tập, số, năm,
trang (đối với bài báo), tên kỷ yếu hội nghị, nơi tổ chức, thời gian tổ chức (đối với báo cáo hội nghị);
- Các ấn phẩm khoa học chỉ được chấp nhận nếu có ghi nhận/cảm ơn tài trợ của Trường ĐHKHTN
và đã in hoặc có xác nhận được chấp nhận xuất bản.
- Bản photocopy toàn văn các ấn phẩm cần đưa vào phần phụ lục các minh chứng của báo cáo.

2. Sản phẩm đào tạo:

TT
Tiến sỹ / Nghiên cứu sinh
1
Thạc sỹ / Học viên cao học
1
Cử nhân
Minh chứng trong phần phụ lục bằng bản photocopy trang b a luận án/ luận văn/ khóa luận và bằng
hoặc giấy chứng nhận nghiên cứu sinh/thạc sỹ nếu học viên đã bảo vệ thành công luận án/ luận văn.
3. Các sản phẩm khác (phương pháp, quy tr nh công nghệ, phần mềm máy tính, bản vẽ

thiết kế, sơ đồ, bản đồ, cơ sở dữ liệu, báo cáo phân tích, model, maket, vật liệu, thiết bị,
máy móc,…)

4. Tổng hợp các sản phẩm đăng ký và đã hoàn thành của đề tài:

STT

Sản phẩm

1

Bài báo / báo cáo khoa học

2

Đào tạo / hỗ trợ đào tạo

3

Phương pháp, quy trình công nghệ, phần
mềm máy tính, bản vẽ thiết kế, sơ đồ,
bản đồ, cơ sở dữ liệu, báo cáo phân


tích,...


4

Sản phẩm công nghệ (model, maket, vật
liệu, thiết bị, máy móc)

5

Kết quả khác hoặc minh chứng áp dụng

PHẦN IV. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG KINH PHÍ

STT

Nội dung chi

1

Xây dựng đề cương chi tiết

2

Thu thập và viết tổng quan tài liệu

3
4
5
6

Điều tra, khảo sát, thí nghiệm, thu thập
số liệu, nghiên cứu...
Thuê trang thiết bị, mua vật tư, hóa chất
Hội thảo khoa học, viết báo cáo tổng
kết, nghiệm thu
Chi khác

Tổng số:
PHẦN V. KIẾN NGHỊ

Về phát triển các kết quả nghiên cứu của đề tài; về quản lý, tổ chức thực hiện ở các cấp
Hà Nội, ngày ....... tháng...... năm 2019
ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ THỰC HIỆN

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

(Họ tên, chữ ký của Thủ trưởng đơn vị)

(Họ tên, chữ ký)


TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

3