Tailoring Water-Based Graphite Conductive Ink Formulation for Enzyme Stencil-Printing: Experimental Design to Enhance Wearable Biosensor Performance
Julkaisuvuosi
2023
Tekijät
Verdiana Marchianò; Angelo Tricase; Mariapia Caputo; Emanuele Farinini; Riccardo Leardi; Anna Imbriano; Dónal Leech; Reshma Kidayaveettil; Luigi Gentile; Luisa Torsi; Eleonora Macchia; Paolo Bollella
Abstrakti:
<p>Herein, we report for the first time an experimental design-based approach to develop water-based graphite conductive ink containing enzymes and redox mediators to obtain fully printed wearable biosensors for lactate and glucose monitoring. The experimental design encompasses both electrochemical parameters, such as electroactive area and electron transfer rate constant, and rheological parameters, including elastic (G′) and viscous (G″) moduli where G″/G′ is expressed as tanδ. Notably, the printed electrodes exhibited an electroactive area A<sub>EA</sub> of 3.95 ± 0.31 cm<sup>2</sup> and a roughness factor, ρ, of 43.8, which is 50 times higher than those of commercially available screen-printed electrodes. Furthermore, lactate oxidase and glucose oxidase are integrated within water-based graphite conductive ink to obtain enzyme-based inks: enzyme-ink (E-INK), to detect lactate, and enzyme mediator-ink (EM-INK), to detect glucose. The resulting biosensors demonstrated high sensitivity and low limit of detection 3.3 μA mM<sup>-1</sup> and 0.3 ± 0.1 μM (ferricyanide as electron mediator), and 4.3 μA mM<sup>-1</sup> and 3 ± 1 μM, for E-INK and EM-INK, respectively. The biosensors also exhibited excellent selectivity, maintaining their storage stability, with approximately 80-90% of the initial signal retained after 90 days. Overall, this promising system holds potential to be utilized as a flexible and wearable biosensor. Its use of biocompatible water-based inks makes it suitable for applications in sports medicine and remote clinical care.</p>
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Fysiikka
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1021/acs.chemmater.3c02229
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä