ポリアクリロニトリル/ポリピロールコアシェルナノファイバーとグルコースバイオセンサーアプリケーションの生産のためのエレクトロスピニングと蒸気相重合の組み合わせ

この作業では、導電性ポリピロール層でコーティングされたポリアクリロニトリル（PAN）ナノファイバーマットは、エレクトロスピニングと蒸気相重合を組み合わせた2段階のアプローチにより、金電極の表面で生成されました。最初のステップでは、平均直径650±10 nmを示す滑らかで均一なPAN繊維が、12 wt％PAN溶液のエレクトロスピニングによって生成されました。エレクトロスピナンパン繊維に鉄（III）トシレート（FETOS）を染色し、70°Cでアニールし、共重合ピロール（PY）とピロール溶液による導電性ポリマーの薄層の成長のための堅牢で安定したテンプレートとして使用されます。窒素雰囲気下の3-カルボイキシル酸（Py3CoOH）蒸気。ポリピロールコーティングで導入されたカルボキシル基は、モデル酵素であるグルコースオキシダーゼのさらなる共有結合を可能にしました。PAN/PPY/PPY3COOH/GOX障害バイオセンサー応答に対する異なるパラメーター（浸漬溶液へのFETOSの濃度、重合時間、PY/PY3COOHモル比）の影響を調査しました。テストされた最良の条件（PAN繊維の20 wt％FetoS溶液への浸漬、重合時間：30分、1：2 PY/PY3COOH比）では、バイオセンサー応答は広範囲のグルコース濃度（20 nm-2μmで線形でした。）およびアスコルビック酸と尿酸に向けて選択。文献ですでに報告されているものと比較して、非常に低い限界（2 nm）が達成されました。この値により、サンプルが大量に希釈された後、ヒト血清中のグルコースの測定が可能になります（正常濃度：3.6 mm-6.1 mm範囲）。

In this work, polyacrylonitrile (PAN) nanofiber mats coated with conductive polypyrrole layers were produced at the surface of gold electrodes by a two-step approach combining electrospinning and vapor phase polymerization. In the first step, smooth and uniform PAN fibers exhibiting an average diameter of 650 ± 10 nm were generated through electrospinning of 12 wt% PAN solutions. The electrospun PAN fibers were impregnated with iron(III)tosylate (FeTos), annealed at 70°C and used as a robust and stable template for the growth of a thin layer of conductive polymer by co-polymerizing pyrrole (Py) and pyrrole-3-carboyxylic acid (Py3COOH) vapors under nitrogen atmosphere. The carboxyl groups introduced in polypyrrole coatings enabled further covalent binding of a model enzyme, glucose oxidase. The effect of different parameters (concentration of FeTos into the immersion solution, time of polymerization, Py/Py3COOH molar ratio) on the PAN/PPy/PPy3COOH/GOx impedimetric biosensor response was investigated. In the best conditions tested (immersion of the PAN fibers into 20 wt% FeTos solution, polymerization time: 30 min, 1:2 Py/Py3COOH ratio), the biosensor response was linear in a wide range of glucose concentration (20 nM-2μM) and selective toward ascorbic and uric acids. A very low limit of detection (2 nM) compared to those already reported in the literature was achieved. This value enables the determination of glucose in human serum after a large dilution of the sample (normal concentrations: 3.6 mM-6.1 mM range).