ﺳﺎﺧﺖ و ارزﯾﺎﺑﯽ زﯾﺴﺖ ﺣﺴﮕﺮ ﺗﺸﺨﯿﺺ ﮔﻠﻮﮐﺰ ﻏﯿﺮآﻧﺰﯾﻤﯽ ﺑﺮ ﭘﺎﯾﻪ ﭘﻮﺷﺶ اﮐﺴﯿﺪ ﺗﯿﺘﺎﻧﯿﻮم ﺳﯿﺎه ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﻓﻮﺗﻮاﻟﮑﺘﺮوﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

به دليل افزايش روزافزون تعداد افراد مبتلا به ديابت در جهان و همچنين زمان بر بودن و گران‌بودن روش‌هاي باليني، استفاده از حسگرهاي زيستي شناسايي قند خون افزايش‌يافته است. يكي از مهم‌ترين ويژگي اين حسگرها دقت اندازه‌گيري و همچنين سرعت عمل بالاي آن‌ها است. در سال‌هاي اخير، روش‌هاي مختلف با عملكردهاي متفاوت در اين حوزه ورود پيدا كرده است كه مي‌توان به اسپكتروفتومتري، الكتروشيميايي، نورتابي شيميايي، فوتوالكتريك، طيف‌سنجي رامان و روش‌هاي فوتو الكتروشيميايي اشاره كرد. فوتو الكتروشيميايي شامل تكنيك‌هاي الكتروشيميايي با فوتوكاتاليز براي تسهيل جداسازي فوتوالكترون - حفره توليد شده در نانوذرات نيمه‌هادي است كه منجر به افزايش بازده فوتوكاتاليستي زيست حسگرها مي‌شود. حسگرهاي مبتني بر دي‌اكسيد تيتانيوم به دليل هزينه پايين، غيرسمي بودن و پايداري شيميايي، اميدواركننده‌ترين سيستم براي استفاده در حسگرهاي زيستي است. امروزه با استفاده از روش‌هاي متفاوت از جمله ايجاد ساختارهاي دي‌اكسيد تيتانيوم سياه در ساخت زيست حسگرها، عملكرد زيست حسگرهاي ساخته شده از جنس اكسيد تيتانيوم را بهبود بخشيد. همچنين به دليل معايب زيست حسگرهاي بر پايه آنزيم كه مي‌توان به هزينه بالا، پايداري كم و موارد ديگر اشاره كرد امروزه حسگرهاي زيستي مبتني بر روش فوتوالكتروشيميايي به‌صورت غيرآنزيمي مورد استقبال قرار گرفته اند. هدف از پژوهش حاضر، ساخت حسگر زيستي غيرآنزيمي بر پايه نانولوله‌هاي اكسيد تيتانيوم سياه و ارزيابي رفتار فوتوالكتروشيميايي آن به‌منظور شناسايي گلوكز است. در اين راستا ابتدا نانولوله‌هاي اكسيد تيتانيوم سياه با روش آندايزينگ تشكيل شد و سپس مورد ارزيابي پراش پرتو ايكس و ميكروسكوپ الكتروني نشر ميداني قرار گرفت كه نشان‌دهنده تشكيل نانولوله‌هاي اكسيد تيتانيوم سياه بر روي سطح تيتانيوم است. با انجام تست‌هاي الكتروشيميايي مانند: موت شاتكي و طيف‌سنجي امپدانس الكتروشيميايي و همچنين تست پتانسيل مدار باز مشخص شد كه نانولوله‌هاي اكسيد تيتانيوم سياه از لحاظ انتقال حامل‌هاي بار و همچنين بازتركيبي الكترون – حفره نسبت به نانولوله‌هاي اكسيد تيتانيوم سفيد بهتر عمل كرده است. جهت ارزيابي حساسيت زيست حسگر ساخته شده با استفاده از نانولوله‌هاي اكسيد تيتانيوم سياه نسبت به گلوكز از تست‌هاي الكتروشيميايي نظير تست ولتامتري چرخه‌اي و كرونوآمپرومتري در حضور نور استاندارد AM1/5G با توان 1000W/m2 و در عدم حضور نور استاندارد استفاده شد. نتايج نشان داد كه در بازه غلظت 0 تا 15 ميلي‌مولار گلوكز، پاسخ به‌صورت خطي است كه ميزان حساسيت اين زيست حسگر در حضور نور استاندارد جهت شناسايي گلوكز برابر 172/14 ميكرو آمپر بر ميلي‌مولار بر سانتي متر مربع است و همچنين كمترين ميزان تشخيص برابر 497/0 ميلي‌مولار است. همچنين با انجام تست‌هاي گزينش‌پذيري در حضور عواملي مانند آسكوربيك اسيد، اوريك اسيد، ساكاروز و فروكتز مشخص شد كه اين مواد در ميزان جريان دريافتي از اكسيدشدن گلوكز تأثير چنداني نداشته‌اند. همچنين با انجام تست كرونوآمپرومتري ميزان تكرارپذيري زيست حسگر مورد ارزيابي قرار گرفت كه نشان داده شد بعد از انجام 10 تست ميزان جريان دريافتي حدود 5/3 درصد كاهش داشته است. نتايج بدست آمده نشان‌دهنده عملكرد مناسب اين زيست حسگر غيرآنزيمي نسبت به زيست حسگرهاي غيرآنزيمي و همچنين هزينه پايين ساخت آن است.

221215

بيومتريال

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان