Проекты

Многоразовые, высокоэффективные тест-полоски для глюкометра

Работа победителя конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1329
Предметы: Физика, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Сахарный диабет – эндокринное заболевание, обусловленное нарушением усвоения глюкозы и, как следствие, дефицитом образования инсулина. От него страдают более 8% населения, то есть около 620 млн человек.

На сегодняшний день медицина не может вылечить данное заболевание, но с ним можно вести практически полноценную жизнь, если отслеживать некоторые факторы. Одним из них является уровень глюкозы в крови, который можно измерять глюкометром.

Многоразовые тест-полоски — это то, что поможет избавиться от необходимости ежемесячных покупок одноразовых полосок, позволит значительно снизить стоимость исследования, что при невысоких доходах населения является крайне актуальным и востребованным, в основе наших тест-полосок лежит наноструктурированные медные электроды, которые позволят улучшить качество проводимого анализа.

Цель

Разработать наноструктурированные амперометрические сенсоры.

Задачи

  1. Создание наноперфорированных мембран.
  2. Создание медных наноструктурированных реплик и использование их в качестве электродного материала.
  3. Исследование электрохимических свойств плоских медных электродов.
  4. Исследование электрохимических свойств сенсоров.
  5. Постановка методики определения концентрации глюкозы.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Оборудование:

  • Весы электронные ГОСМЕТР ВЛ-210
  • pH-метр-иономер Эксперт 001, 3 рн-электрод стеклянный ЭСК-10601/7
  • Источник постоянного тока 0-300 В, до 10 А (Suntek)
  • Вольтамперометрический анализатор модели Экотест–ВА (Эконикс-Эксперт)
  • Компьютер с установленным ПО
  • Магнитная мешалка «РИТМ-01» (Эконикс-Эксперт)
  • Штатив для электродов, 9-хлорид серебряный электрод сравнения эср-10103 (Гомель), 10-платиновый вспомогательный электрод ЭПЛ-02 (Гомель)
  • Мерные колбы стеклянные на 500 см3 и 100 см3, пипетка-дозатор со сменными колпачками на 1 см3, стеклянные стаканчики на 50 см3, стеклянная пипетка Мора на 25 см3 без делений, резиновая груша.

Реактивы:

  • Дистиллированная вода ГОСТ 6709-72; гидроксид натрия (NaOh), твёрдый, ГОСТ 4328-77; глюкоза, порошок, ГОСТ 6038-79; сульфат меди пятиводный ГОСТ 19347-99.

Растворы:

  • Раствор гидроксида натрия концентрации 0,1 М/ 0,01; двухкомпонентные растворы состава гидроксид натрия 0,1 М и глюкоза/фруктоза/сахароза с концентрациями от 1∙10-4 до 0,1 моль/дм3; электролит для меднения.

Описание

Сначала автор изготовил наноперфорированные пластины алюминия методом анодирования и нашёл удачные образцы, выявил наилучшие условия для анодирования алюминия.

Затем получил медные наноструктурированные электроды методом электрохимического осаждения на поверхность алюминиевой наноперфорированной матрицы и использовал их в качестве электродного материала.

Были исследованы электрохимические свойства плоских медных электродов, записана циклическая вольтамперограмма плоского медного электрода в фоновом электролите (0,1 М NaOH) и производилась калибровка медных электродов по добавке глюкозы, измеряемая в хроноамперометрическом режиме.

Результаты работы/выводы

  1. Изготовлены наноперфорированные пластины алюминия.
  2. Найдены удачные образцы и выявлены наилучшие условия для анодирования алюминия.
  3. Изготовлены медные электроды и использованы в качестве электродного материала.
  4. Исследованы электрохимические свойства плоских медных электродов.
  5. Выполнена калибровка медных электродов по добавке глюкозы.

Перспективы использования результатов работы

Рассмотреть возможность использования проведенных исследований в качестве основы для создания более эффективных, долговечных и дешёвых аналогов ныне существующих тест-полосок для глюкометра.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Детский технопарк «Альтаир» РТУ МИРЭА