Boukharouba Chahira
- boukharouba.chahira@univ-guelma.dz
- chahiraboukharouba@gmail.com
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Abstract
Diabetes has become one of the major health issues worldwide, and the number of diabetic patients is expected to double within 20 years. Unfortunately, the existing numerous analytical methods and enzymatic glucose sensors have limitations. Therefore, to overcome these problems, this study has focused on the use of highly uniform copper dendrites hydroxide anchored on pencil graphite electrode (PGE) though a simple and straightforward two-step electrodeposition process in order to obtain a sensitive, selective and a low price non-enzymatic electrochemical glucose sensor. The obtained electrode was investigated by feld-emission scanning electron microscopy, atomic force microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, X-ray difraction, and FT-IR characterizations. The electrocatalytic properties of the modifed electrode were investigated by cyclic voltammetry, amperometry, and electrochemical impedance spectroscopy techniques, which can be readily applied to determine glucose using the fabricated sensor, as the results after optimization revealed. Furthermore, a single frequency impedance method was applied for glucose determination as an alternative to conventional EIS methods. Under optimal experimental conditions, results reveal that the electrodeposition of the dendrite copper structure on PGE increased the effective electroactive surface area of PGE about 30% and enhanced the electron transfer rate considerably. The fabricated Cu(OH)2/PGE electrode exhibited a selective impedimetric response towards glucose over an exceptional linear range from 0.1 to 12 mM (R2 = 0.999) with a detection limit of 71.8 µM. The sensitivity was calculated to be 0.227 kΩ−1 mM−1. Finally, Cu(OH)2/PGE was successfully applied to the assay of glucose in blood samples with unknown interferences. For all these reasons, we believe that the obtained sensor can be used as a potential candidate for routine analysis and determination of glucose.
Abstract (Ar)
أصبح مرض السكري من المشكلات الصحية الرئيسية في جميع أنحاء العالم، ومن المتوقع أن يتضاعف عدد مرضى السكري في غضون 20 عامًا. لسوء الحظ، فإن الطرق التحليلية الحالية وأجهزة استشعار الجلوكوز الأنزيمية لها قيود. وللتغلب على هذه القيود، ركزنا في هذه الدراسة على استخدام هيدروكسيد النحاس المترسب على قطب الجرافيت (PGE) من خلال عملية ترسيب كهربائي سهلة ومباشرة من أجل الحصول على مستشعر الجلوكوز الكهروكيميائي غير الأنزيمي ذو حساسية وانتقائية عالية وغير مكلف. ولقد تم فحص هذا القطب Cu(OH)2/PGE بعدة طرق منها: الفحص المجهري الإلكتروني ((SEM، الفحص المجهري للقوة الذرية(AFM) ، الأشعة السينية (XRD)، وكذلك الأشعة تحت الحمراء (FT-IR) . كما تم فحص الخواص التحفيزية لهذا المستشعر باستعمال الطرق الكهروكيميائية. ولقد اظهر هذا المستشعر فاعلية كبيرة اتجاه قياس قيمة الجلوكوز في مجال التراكيز الممتدة من 0.1 إلى 12 ميلي مول مع القدرة على قياس قيمة التركيز الصغرى والتي تقدر ب 71.8 ميكرومول.
وفي الاخير، لقد تم استعمال المستشعر المتحصل عليه بنجاح في قياس تركيز الجلوكوز في عينات الدم البشري.
Abstract (Fr)
Le diabète est devenu l'un des principaux problèmes de santé dans le monde et le nombre de patients diabétiques devrait doubler d'ici 20 ans. Malheureusement, les méthodes d'analyse classiques et les capteurs de glucose enzymatiques existants présentent des limites. C’est pourquoi, cette étude a mis l’accent sur l’élaboration d’un capteur de glucose non enzymatique sensible, sélectif et d’un coût bas par électrodéposition des dendrites d’hydroxyde de cuivre sur les mines de graphite(PGE). L'électrode modifiée Cu(OH)2/PGE a été caractérisée par la microscopie électronique à balayage (MEB), la microscopie à force atomique (AFM), la spectroscopie de rayons X à dispersion en énergie (EDX), la diffraction des rayons X (DRX) et enfin la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Les propriétés électrocatalytiques de l'électrode modifiée ont également été étudiées par la voltampérométrie cyclique, l'ampérométrie et la spectroscopie d'impédance électrochimique, qui peuvent être facilement appliquées pour déterminer le glucose via le capteur fabriqué. En outre, une méthode d'impédance à fréquence unique a été appliquée pour la détermination du glucose comme alternative aux méthodes SIE conventionnelles. Dans des conditions expérimentales optimales, les résultats révèlent que l'électrodéposition des dendrites de cuivre sur le PGE a augmenté la surface électroactive du PGE d'environ 30% et a considérablement amélioré le taux de transfert d'électrons. De plus, ce nouveau capteur Cu(OH)2/PGE a présenté une réponse impédimétrique sélective vis-à-vis du glucose sur une gamme linéaire exceptionnelle de 0,1 à 12 mM (R2 = 0,999) avec une limite de détection de 71,8 µM et une sensibilité de l’ordre de 0.227 kΩ−1 mM−1. Enfin, Cu(OH)2/PGE a été appliqué avec succès au dosage du glucose dans des échantillons de sang avec des interférences inconnues. Pour toutes ces raisons, nous pensons que le capteur obtenu peut être utilisé comme un candidat potentiel pour l'analyse de routine du glucose.
Scientific publications
Scientific publications
1- Journal of Monatshefte für Chemie - Chemical Monthly:
Boukharouba C, Nacef M, Chelaghmia ML, Kihal R, Drissi W, Fisli H, et al. Dendritic Cu(OH)2 nanostructures decorated pencil graphite electrode as a highly sensitive and selective impedimetric non-enzymatic glucose sensor in real human serum blood samples. Monatshefte für Chemie - Chemical Monthly. 2022 Jan 5; 153(2):171–
2- Journal of Electroanalysis:
Drissi W, Chelaghmia L M, Nacef M, Mohamed Affoune A, Satha H, Kihal R, Fisli H, Boukharouba C et al. In situ Growth of Ni(OH)2 Nanoparticles on 316L Stainless Steel Foam: An Efficient Three‐dimensional Non‐enzymatic Glucose Electrochemical Sensor in Real Human Blood Serum Samples. Electroanalysis. 2022 May 3; 34(11):1735–44.
3- Journal of Applied Electrochemistry :
Kihal R, Fisli H, Chelaghmia ML, Drissi W, Boukharouba C, Abdi S, et al. A novel and ultrasensitive non-enzymatic electrochemical glucose sensor in real human blood samples based on facile one-step electrochemical synthesis of nickel hydroxides nanoparticles onto a three-dimensional Inconel 625 foam. Journal of Applied Electrochemistry. 2022 Sep 17.
Scientific conferences
Scientific conferences
1- Boukharouba Chahira, Drissi Widad, Chelaghmia Mohamed Lyamine, Application of pencil graphite electrode modified with Cu(OH)2 nanostrutures for voltammetric and impedimetric sensing of glucose – a comparative study, 2nd international seminar on industrial engineering and applied mathematics (ISIEAM’22) in Skikda (Algeria) October 23& 24th,2022.
2- Boukharouba Chahira, Drissi Widad, and Chelaghmia Mohamed Lyamine, Cu(OH)2 Decorated pencil graphite electrode as a highly sensitive non enzymatic Glucose Detection, 1st National conference on Materials Sciences and Engineering (MSE’22), June 28 & 29,2022
3- Drissi Widad, Boukharouba Chahira, Chelaghmia Mohamed Lyamine, Three‑dimensional 316l stainless steel foam modified with Ni(OH)2 nanoparticles for a non enzymatic glucose sensor, 2nd international seminar on industrial engineering and applied mathematics (ISIEAM’22) in Skikda (Algeria) October 23& 24th,2022.
4- Drissi Widad, Boukharouba Chahira and Chelaghmia Mohamed Lyamine, Three‑dimensional 316l stainless steel foam growth with Ni(OH)2 nanoparticles for non enzymatic glucose detection, 1st National conference on Materials Sciences and Engineering (MSE’22), June 28 & 29,2022