의료 현장과 가정에서 누구나 쉽게 사용할 수 있는 자가 진단 기기의 보편화를 위해 별도의 전처리가 필요 없는 일회용 비효소적 센서에 대한 관심이 증가하면서 저비용·고성능의 전극 소재 개발의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 저가의 pencil graphite를 기반으로 전도성 고분자 폴리아닐린(polyaniline; PANI)과 금속 백금 나노입자(Pt NPs)를 도입하여 고성능 글루코스 검출용 비효소적 전기화학센서에 적용하여 시간대전류법(CA)과 순환전압 전류법(CV), 전기화학 임피던스(EIS) 분석법을 이용하여 분석하였다. Pt NPs/PANI/PGE 전극은 폴리아닐린의 넓은 비표면적과 나노입자의 균일한 분산, 그리고 알칼리 환경에서 백금 표면에 Pt-OH 형성과 글루코스의 산화 촉진을 통한 촉매 활성 증가 덕분에 글루코스 검출에 대해 넓은 선형 농도 구간과 향상된 감도, 빠른 감응 시간, 우수한 선택도 등 센싱 성능이 향상되었다. 본 연구의 결과를 토대로 향후 다양한 나노 물질들을 활용하여 PGEs 기반의 고성능 전극 소재를 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

As interest in disposable, non-enzymatic sensors that require no pretreatment for easy use in both clinical settings and home environments, the development of cost-effective and high-performance electrode materials has become increasingly important. In this study, a high-performance non-enzymatic electrochemical sensor for glucose detection was fabricated using low-cost pencil graphite electrodes (PGEs) modified with polyaniline (PANI) and platinum nanoparticles (Pt NPs). The electrochemical properties were characterized using chronoamperometry (CA), cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The Pt NPs/PANI/PGE electrode exhibited a wide linear range, enhanced sensitivity, rapid response, and excellent selectivity. This superior sensing performance was attributed to the large specific surface area of PANI, the uniform dispersion of Pt NPs, and the accelerated catalytic oxidation of glucose resulting from the formation of Pt-OH species on the Pt surface under alkaline conditions. These results demonstrate the potential of PGE-based electrodes incorporating various nanomaterials for the development of high-performance, cost-effective electrochemical sensors.

pencil graphite electrode polyaniline Pt nanoparticles non-enzymatic sensor glucose