Nano- and Microstructured Copper/Copper Oxide Composites on Laser-Induced Carbon for Enzyme-Free Glucose Sensors

Kostengünstige enzymfreie Glukosesensoren mit teilweiser Flexibilität, die für tragbare Internet-of-Things-Geräte geeignet sind und als personalisierte Point-of-Care-Geräte in Betracht gezogen werden können, wurden durch die galvanische Abscheidung von Kupfer auf lokal karbonisierten flexiblen Meta-Polyaramid-Folien (Nomex) unter Verwendung von Laserstrahlung hergestellt. Freistehende Filme wurden in Stickstoff- und Stickstoff/Luft-Arbeitsumgebungen getempert, was zur Bildung von Cu-Mikrosphäroiden und CuO-Egeln führte, die auf dem Substratfilm verteilt waren. Der Aggregationsmechanismus, die kristallographischen Eigenschaften, die Oberflächenchemie und die elektrochemischen Eigenschaften der Filme wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie, Röntgendiffraktometrie, Transmissionselektronenmikroskopie, Röntgenphotoelektronenspektroskopie und zyklischer Voltammetrie untersucht. Cu-Mikrosphäroide und CuO-Igel erreichten Aktivität für den Glukose-Nachweis und zeigten eine Verbesserung der amperometrischen Empfindlichkeit auf 0,25 bzw. 0,32 mA cm-2 mM-1. Der CuO-Igelfilm behielt seine chemische Zusammensetzung nach der amperometrischen Prüfung bei und ermöglichte durch Spülen mehrere Wiederholungen mit reproduzierbaren Ergebnissen. Diese Studie eröffnet die Möglichkeit zur Herstellung langlebiger Verbundstoff-Biosensoren mit maßgeschneiderter Form, die in flexible Träger und mikrofluidische Systeme eingebaut werden können.