Detection of nitric oxide in human blood using atomic layer materials such as graphene

使用石墨烯等原子层材料检测人体血液中的一氧化氮

基本信息

批准号：
20K11404
负责人：
藤元章
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

有酸素運動を行うと動脈壁で一酸化窒素が産生され，血管拡張が起こり，動脈が柔らかくなる．血中の一酸化窒素を人体の外部から検出し，血液中の一酸化窒素の濃度を測定，定量化することは，今後も重要な研究になると考えられる．本研究では，グラフェンを用い，ヒトの血液中のNOを高感度で検出することを目標に研究を進める。グラフェンは比表面積が大きいため，表面で起こる化学変化を半導体センサーとして電気的に高感度で検知することが原理上は可能である．今年度は，硝酸イオンを含む様々な水溶液を用い，EGFETの測定を行った。さらに，グラフェン表面を流れる少量の液滴によって生じる電位差発生を利用した測定も実施した。拡張ゲート電界効果トランジスタは，市販の電界効果トランジスタのゲート電極から延長された導線につながったイオン検出用の拡張ゲートを備えている．拡張ゲートの材料として，化学的気相成長法で作製された市販の単層グラフェンを用いた。異なる濃度の硝酸水溶液を用意し，拡張ゲート部分を硝酸水溶液に浸け、ドレイン-ソース間に定電流を流しながら時間経過によるドレイン-ソース間電圧の変化を測定した．拡張ゲートを硝酸水溶液に浸けることにより硝酸イオンが拡張ゲート表面に吸着し，参照電極-拡張ゲート間の電圧が変化する．得られた電気的な変化が，硝酸水溶液のpHの変化に依存した可能性であることを除外するために，硝酸ナトリウム水溶液を用いた測定も並行して行った。結果として，電気的な変化が硝酸イオンの拡張ゲートへの吸着により生じていることを確認した。さらに，グラフェン表面に硝酸水溶液の液滴を流し，この液滴とグラフェン間の摩擦電気により，電極間に生じる電位差を利用した測定を行った。液滴中の硝酸イオン濃度が増加するにしたがい，電位差が大きくなることが分かった。

有氧运动在动脉壁上产生一氧化氮，导致血管舒张并软化动脉。人们认为，从人体外部检测血液中的一氧化氮并测量和量化血液中一氧化氮的浓度将在未来继续成为重要的研究。在这项研究中，我们将继续我们的研究，目的是使用石墨烯以高灵敏度检测人类血液中的NO。由于石墨烯具有较大的特定表面积，因此原则上可以检测到表面上的化学变化，作为具有高电敏度的半导体传感器。今年，使用各种含硝酸盐离子的水溶液测量EGFET。此外，使用流过石墨烯表面的小液滴产生的电势差进行了测量。扩展的栅场效应晶体管包括一个用于离子检测的扩展栅极，该栅极连接到从市售场效应晶体管的栅极电极延伸的导体。通过化学蒸气沉积制备的市售单层石墨烯用作扩展门的材料。制备具有不同浓度的硝酸溶液，并将膨胀栅极部分浸入水性硝酸溶液中，并在排水管和源之间传递恒定电流，以测量随时间的变化和源电压的变化。通过将膨胀门浸入水溶液溶液中，硝酸离子吸附到膨胀门表面，以及参考电极和膨胀门之间的电压变化。还同时进行了使用硝酸钠水溶液的测量，以排除可能取决于水硝酸水溶液pH的变化所获得的电气变化。结果，我们证实了由于硝酸盐离子吸附到膨胀门上而发生的电气变化。此外，还将水硝酸水溶液的液滴倒在石墨烯表面上，并使用液滴和石墨烯之间的电极之间的电极之间的电势差进行了测量。发现随着液滴中硝酸盐离子的浓度增加，电势差会增加。

项目成果

期刊论文数量（19）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

CoFe-InGaAs複合系におけるスピンバルブ伝導の磁場方位・ゲート電圧依存性

CoFe-InGaAs复合材料系统中自旋阀传导的磁场方向和栅极电压依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ikeda Yusuke;Nara Rio;Baba Yasuhiro;Yamashiro Shoichiro;Hisamitsu Tetsuya;Shimoyama Yoshimitsu;坂根直樹;山田省二，藤元章，添田幸伸，赤堀誠志
通讯作者：
山田省二，藤元章，添田幸伸，赤堀誠志

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