توسعه ي زيست حسگرهاي الكتروشيميايي مبتني بر نانوساختارهاي يك بعدي اكسيد فلزي و چارچوب هاي فلزي-آلي عامل دار شده با نانومواد و آپتامرها

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي

دكتري

در بخش اول، يك حسگر ولتامتري الكترود خمير كربن اصلاح شده با نانوالياف CuCr2O4/CuO/IL براي اندازه¬گيري داروي متوتروكسات تهيه شد. نانوالياف CuCr2O4/CuO با روش الكتروريسي سنتز شدند و با روش¬هاي مختلف مشخصه¬يابي و ساختار آن¬ها تائيد شد. مايع يوني به علت پايداري الكتروشيميايي و رسانايي بالا باعث افزايش حساسيت وكاهش جريان خازني حسگر شد. نانوالياف مس باعث افزايش جريان آندي متوتروكسات و كاهش پتانسيل پيك متوتروكسات شد. همچنين حضور كروم علاوه بر افزايش حساسيت، با داشتن ويژگي شامل مقاومت به سايش بالا، مانع از شكل¬گيري ذرات سايش به هنگام عبور جريان و تميز كردن سطح الكترود مي¬شود. در شرايط بهينه، حسگر پيشنهادي در محدوده¬ي وسيع 10-4×0/3 - 10-7×0/1 مول بر ليتر خطي بود و حد تشخيص روش 8-10× 5/2 مول بر ليتر بود. همچنين از حسگر پيشنهادي براي تعيين متوتروكسات در انواع مختلف نمونه¬هاي پلاسما و ادرار استفاده شد. در بخش دوم، يك حسگر ولتامتري الكترود كربن شيشه¬ي اصلاح شده با NiCo2O4/NiO@MOF-5/rGO براي اندازه¬گيري داروي دي¬پيريدامول تهيه شد. ابتدا Ni-MOF-5 بر روي بستر گرافن اكسيد قرار داده شد. گرافن اكسيد علاوه بر افزايش حساسيت، پايداري تركيب Ni-MOF-5 را افزايش مي¬دهد. درنهايت براي افزايش سرعت انتقال الكترون بر روي سطح الكترود، نانوذرات NiO و NiCo2O4 به روش سريع هيدروترمال و بدون فرايند كلسينه كردن بر روي سطح MOF-5/rGO دوپ شدند. تركيبات سنتز شده به روش¬هاي مختلف شناسايي و تائيد شدند. در شرايط بهينه محدوه¬ي خطي روش 4-10×5/5 - 8-10×0/2 مول بر ليتر و حد تشخيص روش 9-10× 8/2 مول بر ليتر به دست آمد. سپس از حسگر پيشنهادي براي تعيين دي¬پيريدامول در نمونه¬هاي مختلف پلاسما و ادرار استفاده شد. سادگي ساخت، هزينه¬ي پايين ساخت، دقت و صحت بالا از ديگر مزاياي اين حسگر مي¬باشد. در بخش سوم، يك حسگر ولتامتري الكترود كربن شيشه¬ي اصلاح شده با نانوميله¬يCuO ZIF-67@ براي اندازه¬گيري فورازوليدون تهيه شد. در ابتدا نانوميله¬هاي مس (II) اكسيد سنتز شدند و سپس بر روي آن¬ها نانوذرات كبالت قرار داده شد. رشد MOF بر روي سايت¬هاي فعال كبالت اين نانوساختار، منجر به تشكيل نانوذرات منفرد و كنترل شده¬ي ZIF-67 مي¬شود. نانوميله¬هاي مس (II) اكسيد به علت رسانايي بالا، انتقال سريع الكترون را بر روي سطح حسگر فراهم مي¬كند و ZIF-67 منجر به افزايش جذب فورازوليدون بر روي سطح الكترود مي¬شود. تحت شرايط بهينه، محدوده‌ي خطي روش 6-10×0/6 - 9-10×0/8 مول بر ليتر و حد تشخيص روش 9-10× 3/2 مول بر ليتربه دست آمد. سپس از اين حسگر براي اندازه¬گيري غلظت فورازوليدون در نمونه¬هاي مختلف پلاسما استفاده شد. در بخش چهارم يك حسگر ولتامتري الكترود طلاي اصلاح شده با Au@Ag/ZIF-8/APT براي اندازه¬گيري جيوه تهيه شد. براي اين منظور، با استفاده از يك روش سريع، ZIF-8 كه بر روي آن نانوذرات Ag-Au با ساختار هسته-پوسته دوپ شده¬اند، سنتز شد و با روش¬هاي مختلف شناسايي و ساختار آن تائيد شد. پس از قرارگيري اصلاحگر بر روي سطح الكترود، آپتامر جيوه بر روي آن تثبيت شد. نشان داده شد كه ميزان تغييرات جريان حسگر تهيه شده در حضور و عدم حضورجيوه در محلول ردياب آهن متناسب با غلظت جيوه هست. پس از بهينه¬ي پارامترهاي مؤثر بر عملكرد حسگر، محدوده¬ي خطي روش 11-10×0/1 - 16-10×0/5 مول بر ليتر و حد تشخيص براي اين روش 10-17× 7/1 مول بر ليتر به دست آمد. سپس از حسگر پيشنهادي براي تعيين جيوه در نمونه¬هاي مختلف آب استفاده شد. در بخش پنجم، يك حسگر ولتامتري الكترود طلاي اصلاح شده با MB/APT/ Au-Fe-MIL-88/ZnS/GO براي اندازه-گيري انسولين تهيه شد. براي اين منظور، آپتامر انسولين بر روي يك MOF بر پايه¬ي آهن(III) كربوكسيلات (MIL-88) اصلاح شده با نانوذرات طلا با استفاده از واكنش گروه آمين آپتامر و گروه كربوكسيليك اسيد Au-Fe-MIL-88تثبيت شد. سپس، متيلن بلو به وسيله¬ي پيوند π-برگشتي بر روي آپتامر قرار داده شد و سيگنال آن اندازه¬گيري شد. در حضور انسولين به دليل تغيير كنفورماسيون آپتامر به ساختار G-چهارگانه¬ي خود، متيلن بلو از آپتامر خارج شد و سيگنال الكتروشيميايي آن كاهش يافت. همچنين براي تقويت جريان متيلن بلو، براي اولين بار از اصلاحگرها گرافن اكسيد و نانو ذرات روي سولفيداستفاده شد. نتايج نشان داد كه تغيير جريان اكسايشي متيلن بلو در محدوده¬ي وسيع 11-10×0/5 - 10-16×0/5 با غلظت انسولين متناسب هست و حد تشخيص روش 17-10× 3/1 مول بر ليتر به دست آمد. كلمات كليدي: حسگر الكتروشيميايي، نانوساختارهاي اكسيد فلزي، چارچوب¬هاي فلزي-آلي، آپتامر، متوتروكسات، دي¬پيريدامول، فورازوليدون، جيوه، انسولين.

209990

تجزيه

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان

بهزاد رضايي

محمد سراجي، پرويز نوروزي، اسماعيل حيدري بفرويي

علي اصغر انصافي