حسگرها و بیو حسگرهای الکتروشیمیایی به دلیل حساسیت زیاد، انتخاب گری بالا، زمان پاسخ دهی سریع، قیمت مناسب و قابل حمل بودن بسیار مورد توجه قرار دارند. از طرف دیگر حسگرهای الکتروشیمیایی دارای محدودیتهای نیز هستند، که از جمله آنها می توان به پایداری کم در مدت زمانهای طولانی، تداخلات با سایر گونه ها در نمونه های حقیقی و همچنین به مشکلات انتقال بار در سطح الکترود اشاره کرد. اخیرا بکار گیری نانوساختارها تاثیر قابل توجهی در توسعه حسگرهای شیمیایی و زیست جسگرها و افزایش کاربردهای محیط زیستی، کلینیکی و صنعتی شده است. از میان انواع نانوساختارها ، اکسیدهای فلزی و نانولوله های کربنی کاربردهای ویژه ای در الکتروشیمی و الکتروآنالیز گونه ها دارند. از طرف دیگر روش ساخت نانوذرات فلزات و اکسیدهای فلزی تاثیر قابل توجهی بر خواص فیزیکی، شیمیایی و الکتروشیمیایی آنها دارند. از میان روشهای متنوع ساخت نانو ذرات اکسیدهای فلزی، انباشت الکتروشیمیایی به دلیل سادگی روش، سازگار بودن با محیط و انجام پذیری در دمای پایین(کمتر ازc 200 ?) بیشتر مورد توجه هستند. به عنوان مقدمه ابتدا مکانیسم الکتروکریستالیزاسیون و اثر عوامل مختلف موثر بر آن و در نهایت تاثیر عوامل مختلف بر شکل ، اندازه، خواص فیزیکی ، شیمیایی و الکتریکی آنها مورد مطالعه قرار می گیرد. در فصل دوم ساخت سه نوع از نانوذرات اکسیدهای فلزی شامل اکسید کبالت، اکسید روی و اکسید ایریدیوم مورد مطالعه قرار گرفته است. ساخت نانوذرات اکسید فلزات فوق به روش انباشت الکتروشیمیایی و در سطح الکترود کربن شیشه ای انجام شده است. تهیه نانوذرات اکسیدهای ایریدیوم و کبالت به روش روبش پتانسیل و تهیه نانو ذرات اکسید روی به روش اعمال پتانسیل ثابت انجام شده است. تغییرات دامنه پتانسیل اعمال شده به عنوان متغییری موثر در تغییر شکل و ساختار نانو ذرات اکسید کبالت مورد موطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با افزایش دامنه روبش پتانسیل شکل نانوذرات اکسید کبالت از کروی و با ابعاد حدود 30 نانومتر تا اشکال کرم مانند با نسبت طول به عرض زیاد و تا چند صد نانومتر تغییر می کند. ساختار ، شکل و ابعاد نانوذرات تولید شده به روشهای مختلفی مانند میکروسکوپ اکترونی، میکروسکوپ نیروی اتمی روبشی و همچنین تکنیکهای ولتامتری و اسپکتروسکوپی امپدانس مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفت. خواص الکتروکاتالیزوری انواع نانو ذرات تولید شده در فرایند اکسیداسیون الکتروشیمیایی آب اکسیژنه و ارسنیک محلول در آب مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته است. پتانسیل و با تغییر ماهیت اکسید های کبالت از اکسیدهای با ظرفیت کبالت پایین به اکسیدهای کبالت با اعداد اکسایش مشاهدات بدست آمده نشان داده است که با افزایش دامنه روبش بالاتر، خواص الکتروکاتالیزی این نانو ساختارها برای آب اکسیژنه افزایش و برای ارسنیک کاهش می یابد. همچنین در فصل سوم رفتار الکتروشیمیایی اکسید کبالت در سطح الکترود کربن شیشه در ph های مختلف و در سرعتهای روبش مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داده است که انباشت الکتروشیمیایی نانوذرات اکسید کبالت در سطح کربن شیشه ای موجب استقرار یک زوج پایدار اکسید و احیای برگشت پذیر با ثابت سرعت انتقال الکترون زیاد و در محدوده ای وسیع از ph بر سطح الکترود شده است. این نتایج نشان می دهد که اکسید کبالت انباشته شده بر سطح الکترود می تواند به عنوان حد واسط انتقال الکترون در فرایند الکتروکاتالیز مورد استفاده قرار گیرد. این قابلیت با بررسی رفتار الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید کبالت در غیاب و حضور گونه های مانند، آب اکسیژنه، انسولین، گوانین ویون ارسنیت مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توجه به کارایی بالای الکترود اصلاح شده در فرایند الکترواکسیداسیون گونه های فوق، حسگرها و بیوحسگرهای برای آنالیز گونه های فوق طراحی و ساخته شد که هر کدام در نوع خود از ویژه گیهای جدیدی نسبت به موارد مشابه برخوردار هستند. علاوه بر این به دلیل خلل و فرج وسطح تماس زیاد الکترود اصلاح شده، وجود گروهای عاملی زیاد مانند هیدروکسید و نیز انطباق پذیری زیاد این نانو ذرات با بیومولکولها نانوذرات اکسید کبالت بستر مناسبی برای انباشت انواع آنزیمها و بیومولکولها هستند. در بخش دیگری از این پروژه تحقیقاتی بیومولکولهای مانند فالووین آدنین دی نوکلوئتید(fad)، هموگلوبین(hb) و آنزیم کلسترول اکسیداز(chox) با استفاده از اعمال سیکلهای پی درپی بر سطح نانوذرات اکسید کبالت مستقر در سطح الکترود کربن شیشه ای مستقر شده اند. الکترود های اصلاح شده با بیومولکولهای فوق به وسیله تکنیکهای مختلفی از جمله ولتامتری چرخه ای، اسپکتروسکوپی امپدانس و اسپکتروسکوپی uv-vis مورد ارزیابی قرار گرفته اند. کارایی الکترود های اصلاح شده با این دسته از بیومولکولها در اندازه گیری گونه های مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است. ولتاموگرامهای ثبت شده از الکترودهای اصلاح شده ی gc/coox-nps/fad ، gc/coox-nps/hb و gc/coox-nps/chox به ترتیب در حضور و غیاب گونه های نیتریت، آب اکسیژنه و کلسترول ثبت شده است. شواهد نشان دهنده رفتار الکتروکاتالیزی بسیارخوبی برای الکترودهای فوق است. کارایی این الکترودهای اصلاح شده بوسیله ثبت ولتاموگرامهای چرخه ای در حضور غلظتهای مختلف از گونه های آنالیزی مورد ارزابی قرار گرفته است. برای بدست آوردن بهترین نتایج آنالیزی، روشهای هیدرودینامیک همانند روش مرسوم آمپرومتری و روش فلو اینجکشن مورد استفاده قرار گرفته است. قابلیت کاربرد نانوذرات اکسید روی و اکسید ایریدیوم در طراحی حسگرها و زیست حسگرها در فصل چهارم مورد بررسی قرار گرفته است. انباشت الکتروشیمیایی نانوذرات اکسید روی تحت شرایط اعمال پتانسیل ثابت انجام گرفته است. تصویر بر اداری با میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که سطح الکترود کربن شیشه ای بوسیله لایه یکنواختی از نانوذراتی به شکل کروی و با ابعادی در حدود 30 تا 50 نانومتر پوشیده شده است. به دلیل بر همکنش ویژه بسیاری از زیست مولکولها با اکسید روی، انباشت الکتروشیمیایی گوانین و محصولات اکسیداسیون آن در سطح نانوذرات اکسید روی بوسیله تکنیک ولتاموگرام چرخه ای و با اعمال ولتاموگرامهای پی در پی مورد مطالعه قرار گرفته است. ارزیابی تشخیصی نشان دهنده انباشت 8- اکسو-گوانین به عنوان یکی از محصولات اکسیداسیون گوانین در سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانو ذرات اکسید روی است. الکتروشیمی زوج رودکس مستقر بر روی الکترود بوسیله تکنیک ولتامتری چرخه ای مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین زوج رودکس مستقر شده بر سطح الکترود به عنوان حد واسط انتقال الکترون مورد استفاده قرار گرفته آزمایشهای انجام شده در غیاب و در حضور غلظتهای متفاوتی از اسید آمینه ی ال- سیستئین، نشان دهنده افزایش قابل ملاحظه ای در سیگنال اکسیداسیون ال- سیستئین نسبت به الکترود اصلاح نشده است. شواهد بدست آمده از این مطالعات نشان دهنده رفتار الکتروکاتالیزی خوب این الکترود در الکترو اکسیداسیون ال- سیستئین است. برای دست یابی به کمیت های آنالیزی بهتر از روش آمپرومتری به عنوان یک روش کاراتر نسبت به روش ولتامتری چرخه ای استفاده شده است. در قسمت دیگری از این پروژه ازانباشت اکسید ایریدیوم به روش اعمال ولتاموگرامهای چرخه ای برای اصلاح سطح الکترود کربن شیشه ای استفاده شده است. تصویر برداری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی و نیز میکروسکوپ روبش نیروی اتمی استقرار نانوذرات اکسید ایریدیوم را در سطح الکترود نشان می دهد. از آنجاییکه الکتروشیمی اکسید ایریدیوم شناخته شده است، رفتار الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید ایریدیوم با استفاده از تکنیک ولتامتری چرخه ای مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور طراحی حسگری مناسب برای آنالیز اکسو آنیونهای یدات و پریدات که آنالیز آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است، رفتار الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده در حضور و غیاب این اکسو آنیونها مورد ارزیابی قرار گرفته و با رفتار الکترود اصلاح نشده در همان شرایط مقایسه شده است. نتایج بدست آمده کارایی فوق العاده ی الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید ایریدیوم را در فرایند کاهش الکتروشیمیایی اکسو آنیونهای فوق را نشان میدهد. کاهش فوق العاده پتانسیل احیای (v 0.7 ) این دو گونه در سطح الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید ایریدیوم و نیز افزایش شدید جریان ااحیاء ، نشان دهنده مکانسیم احیای الکتروکاتالیزی گونه های یدات و پریدات در سطح الکترود اصلاح شده است. برای کسب نتایج بهینه از حسگر طراحی شده از تکنیکهای حساس آمپرومتری مرسوم و فلواینجکشن استفاده شده است. نتایج بدست آمده کارایی بسیار بالای الکترود اصلاح شده را نشان میدهد. از طرف دیگر با توجه به کارایی پریدات در اکسیداسیون دی ال های مجاور، از الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید ایریدیوم می توان در اندازه گیری دی ال های مجاور همانند اتان دی ال و نیز انواع قندها استفاده کرد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که سیگنال مربوط به کاهش پریدات با افزایش حضور قندها و اتیلن گلیکول در محلول کاهش می یابد. روش آمپرومتری و فلواینجگشن برای رسیدن به نتایج آنالیزی بهینه مورد استفاده قرار گرفته است. در فصل پنجم این پروژه تحقیقاتی از کربن نانوتیوب و کمپلکسی از فلز رودیوم برای طراحی و ساخت حسگری حساس برای اندازه گیری یون نیتریت مورد استفاده قرار گرفته است. ابتدا الکترود اصلاح شده بوسیله کربن نانوتیوب اصلاح شده و سپس این الکترود در محلولی از کمپلکس رودیوم در حلال استونیتریل شناوزرسازی شده است. رفتار الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده با نانولوله کربنی و کمپلکس رودیوم به وسیله ثبت ولتاموگرامها در سرعتهای روبش و همچنین در ph های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. ثابت سرعت مبادله الکترون بالا و استقرار زوج ردوکس کاملا پایداردر سطح الکترود نشان دهنده کارایی این سیستم به عنوان حد واسط انتقال الکترون است. رفتار الکتروکاتالیزی الکترود اصلاح شده با نانولوله کربن و کمپلکس رودیوم بوسیله ثبت ولتاموگرامها در حضور و غیاب نیتریت و با مقایسه آن با الکترود کربن شیشه ای و الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با کربن نانوتیوب مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان دهنده کارایی بسیار خوب سیستم فوق در احیا و اکسیداسیون الکتروشیمیایی یون نیتریت است. به این ترتیب الکترود اصلاح شده فوق قابلیت اندازه گیری یون نیتریت را بر اساس الکترو اکسیداسیون و احیاء الکتروشیمیایی دارد. به منظور بدست آوردن نتایج آنالیزی بهینه از روشهای آمپرومتری و نیز فلواینجکشن استفاده شده است نتایج بدست آمده نشان دهنده کارایی بسیار خوب الکترود اصلاح شده به عنوان حسگری مناسب، حتی در حضور انواع یونهای مزاحم است. همچنین کارایی این حسگر برای اندازه گیری یون نیتریت در نمونه کالباس به عنوان یک نمونه حقیقی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان دهنده همخوانی بسیار خوب بین نتایج بدست آمده از این روش و روش های استاندارد اندازه گیری یون نیتریت است.

در این پروژه تهیه نانو سیم های مس به روش انباشت الکتروشیمیایی درون قالب پلی کربنات با حفراتی به قطر 80-120 نانومتر و با استفاده از محلول سولفات مس انجام شده است. ابتدا یک سمت قالب ها را با پوششی از نقره پوشانده و درون محلول 2/0 مولار از سوالفات مس با 4ph= قرار داده شد. انباشت الکتروشیمیایی تحت پتانسیل mv 400 - نسبت به الکترود مرجع انجام شد. در فصول اول و دوم به بررسی خواص نانو ساختارها و روش های مختلف تهیه نانوساختارها پرداخته شده است. بررسی تغییرات جریان کاتدی در طول فرآیند انباشت به وضوح چهار مرحله را نشان می دهد. مرحله هسته زایی و رشد بر روی بستر نقره، مرحله انباشته شدن حفرات قالب، سر زدن مس از درون حفرات و در نهایت تشکیل فیلم بر روی قالب. نانوسیم های تهیه شده به وسیله تکنیک های مانند میکروسکوپ روبشی الکترونی(sem)، میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) و آنالیز عنصری با اشعه ایکس (edx) مورد ارزیابی قرار گرفت. از تکنیک های الکتروشیمیایی برای بررسی و تعیین نوع مکانیسم هسته زایی و رشد نانوسیم های مس استفاده شد. بررسی توسط ولتامتری چرخه ای نشان داد که فرآایند انباشت تحت شرایط نفوذ کنترل می شود. از نمودار تغییرات جریان در طول زمان برای ارزیابی نوع مکانسیم هسته زایی استفاده شد. بررسی کرونوآمپروگرام ها در طی فرآیند انباشت و رسم نمودارهای بدون بعد و در نهایت مقایسه نتایج تجربی با نمودارهای تئوری نشان داد که مکانیسم هسته زایی از نوع آنی است و مکانسیم رشد از نوع سه بعدی است. در بخش پایانی به کاربرد های مختلف نانوسیم ها در طراحی و پرداخته شده است و کارایی نانوسیم های تهیه شده در ساخت حسگرها و زیست حسگرها مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان دهنده کارایی خوب نانوسیم-های مس در اندازه گیری گلوکز براساس اکسیداسیون الکتروشیمیایی و در محیط قلیایی است. همچنین از الکترودهای ساخته شده بر مبنای نانوسیم های مس در ساخت حسگری برای اندازه گیری هیدروژن پراکسید و گلوکز با موفقیت استفاده شده است. برای ارتقاء پارامترهای آنالیزی حسگرهای طراحی شده از روش آمپرومتری معمولی و نیز روش تزریق جریان رونده استفاده شده است.

چکیده بخش اول: روش اندازه گیری فوتوالکتروشیمیایی به عنوان یک روش تجزیه ای نوید بخش و با کارایی بالا برای اهداف زیست حسگری توسعه یافته است. در این کار، از یک روش تک مرحله ای هیدروترمال و ساده برای تهیه نانوکامپوزیت محتوی نانوورقه های گرافنی و نقاط کوانتومی کادمیوم سولفید استفاده شده است. نانوکامپوزیت به دست آمده به وسیله تکنیک های xrd، رامان، ft-ir، uv-vis، فلورسانس، و temشناسایی شده است. اکسیداسیون الکتروشیمیایی کلروپرومازین (cpz) بر روی سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت گرافن / نقاط کوانتومی کادمیوم سولفید (g-cds qds) منجر به تشکیل محصولات ردکسی می شود که قویا بر سطح الکترود جذب می شوند. الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت g-cds qds/cpz و مایع یونی (il) فعالیت الکتروکاتالیتیکی و فوتوالکتروکاتالیتیکی خوبی را نسبت به اکسیداسیون nadhنشان می دهد، و اضافه ولتاژ را حدود 400 و 650 میلی ولت به ترتیب نسبت به الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت g-cds qds/il و الکترود کربن شیشه ای اصلاح نشده کاهش می دهد. گستره غلظتی خطی بالای 200 میکرومولار و حد تشخیص حدود 1 میکرومولار برای nadh از داده های فوتوآمپرومتری به دست آمده است. پایداری نوری بالای سیستم فوتوالکتروکاتالیتیکی با ثبت فوتوجریان به دست آمده از چندین چرخه روشن و خاموش کردن منبع نوری نشان داده شده است. توانایی این سیستم در طراحی زیست حسگرها به وسیله تثبیت آنزیم الکل دهیدروژناز با استفاده از یک روش اتصال عرضی ساده برای ساخت زیست حسگر اتانول ثابت شده است، که پاسخ فوتوالکتروکاتالیتیکی خوبی را برای اکسیداسیون اتانول نشان می دهد. این کار نشان می دهد که گرافن می تواند به عنوان یک ماتریس انتقال الکترون رسانا برای جدایی موثر زوج های الکترون - حفره به وجود آمده در اثر برانگیختگی نوری در نقاط کوانتومی cdsعمل کند، از اینرو اکسیداسیون فوتوالکتروکاتالیتیکی nadh توسط نانوکامپوزیت g-cds qds راافزایش می دهد. نانوکامپوزیت g-cds qdsفعالیت فوتوالکتروکاتالیتیکی بالایی را در اثر تابش نور مرئی نشان می دهد که آن ها را به نانوموادی با کارایی بالا برای کاربرد هایی مانند ساخت زیست حسگرها و پیل های سوختی زیستی تبدیل کرده است. بخش دوم: در این کار، یک حسگر فوتوالکتروشیمیایی جدید و کارا برای اکسیداسیون nadhمبتنی بر الکتروپلیمریزاسیون مونومرهای نیل بلو (nb) بر روی الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت g-cds qds/pba ساخته شده است. نانوکامپوزیت g-cds qds به روش غیر کوالانسی با مولکول های 1- پیرن بوتیریک اسید (pba) از طریق انباشت ?-? عامل دار شده است. مونومرهای nbبه روش کوالانسی بر روی نانوکامپوزیت g-cds qds/pba از طریق اتصال دهنده های edc/nhs تثبیت شده اند. الکتروپلیمریزاسیون nbمنجر به تشکیل دو زوج ردکس با پتانسیل های فرمال در حدود 150- و 50- میلی ولت نسبت به الکترود مرجع ag/agcl می شود. نتایج به دست آمده از تکنیک های آمپرومتری و ولتامتری چرخه ای نشان می دهد که الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت qds/pba/p-nbg-cds فعالیت الکتروکاتالیتیکی و فوتوالکتروکاتالیتیکی بالایی نسبت به اکسیداسیونnadh دارد، که اضافه ولتاژ را حدود 700 میلی ولت نسبت به الکترود شیشه ای اصلاح نشده کاهش می دهد. گستره غلظتی خطی بالای 200 میکرومولار و حد تشخیص 1 میکرومولار برای nadhبه دست آمده است. پایداری نوری بالای سیستم فوتوالکتروکاتالیتیکی با ثبت فوتوجریان به دست آمده از چندین چرخه روشن و خاموش کردن منبع نوری نشان داده شده است. با تثبیت آنزیم گلوکز دهیدروژناز بر روی الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت g-cds qds/pba/p-nb از طریق پیوند کوالانسی، توانایی اکسیداسیون فوتوالکتروشیمیایی این سیستم نسبت به گلوکز نشان داده شده است.

رآیند ردوکس زوج nadh/nad+ که در بیش از 330 آنزیم دی هیدروژناز است در سال های اخیر از موضوعات مهم تحقیقاتی بوده که دارای کاربردهای تجزیه ای و زیستی است. در این کار ما از الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوصفحات گرافن و کمپلکس روتنیوم شامل لیگاند 1و 10 -فنانترولین 5و 6- دی اون به عنوان بستری مناسب برای اکسایش الکتروکاتالیتیکی nadh بکار گرفته شده است. رفتار الکتروشیمی الکترود اصلاح شده به وسیله ی ولتامو متری چرخه ای مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ولتامتری چرخه ای حاکی از توانایی الکترود gc اصلاح شده با gnss/ru complex برای اکسایش nadh در پتانسیل بسیارپایین ) v 0/0 نسبت به ag/agcl ( و در نتیجه مقدار کاهش قابل توجهی در پتانسیل مازاد )حدود 653mv ( در مقایسه با الکترود gc اصلاح نشده بود. نتایج بدست آمده حاصل از ولتامتری چرخه ای با الکتروداصلاح شده نشان می دهد که حد تشخیص الکترود اصلاح شده با gnss/ru complex برابر با 90nm بوده و محدوده ی خطی، 2 تا 22 ?m است. زیست حسگر فوق دارای گزینش پذیری بالا در حضور ترکیبات آسکوربیک اسید(aa)، دوپامین (dp)، اوریک اسید (ua) و استامینوفن (ap)است. با استفاده از آنزیم گلوکز دی هیدروژناز (gdh)بعنوان آنزیم مدل، امکان اندازه گیری گلوکز توسط سیستم پیشنهاد شده موردارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که پاسخ زیست حسگر به طور خطی با افزایش غلظت گلوکز در گستره3-0.5 میلی مولار افزایش پیدا می کند.

در بخش اول، الکترود کربن شیشه¬ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت حاوی نانو¬ذرات مغناطیسی اکسید آهن/ گرافن اکسید کاهش یافته (fe3o4/r-go/gc) جهت طراحی یک سیستم سنجش زیستی الکتروشیمیایی با عملکرد بالا توسعه بیشتری یافته است.الکتروشیمی مستقیم آنزیم گلوکزاکسیداز در الکترود کربن شیشه¬ای اصلاح شده با fe3o4/r-go بررسی شده است. در مقایسه با نانوورقه¬های گرافن اکسید کاهش یافته منفرد و یا نانوذرات اکسید آهن، نانوکامپوزیت fe3o4/r-go مساحت سطح بزرگتری دارد و یک محیط ریز مناسب¬تری را جهت تسهیل انتقال الکترون بین الکترود و ملکول¬های آنزیم فراهم می¬کند. آنزیم گلوکزاکسیداز تثبیت شده فعالیت زیستی خود را حفظ کرده و یک واکنش انتقال دو الکترونی- دو پروتونی برگشت¬پذیر و با کنترل سطح را نشان داده و یک ثابت سرعت انتقال ناهمگن (ks) با مقدار 1s-4/96 ارائه می¬دهد. توانایی الکترود gox/fe3o4/r-go/gc در سنجش گلوکز به وسیله تکنیک¬های ولتامتری چرخه¬ای و آمپرومتری مطالعه شده و مشخص گردیده است که سیستم پیشنهادی یک وابستگی خطی نسبت به غلظت گلوکز با دامنه خطی 12- 0/5 میلی¬مولار و یک حد تشخیص 50 میکرومولاررا از خود نشان می¬دهد.با توجه به نتایج به دست آمده، نانوکامپوزیت fe3o4/r-go مسیر جدیدی را برای تثبیت زیست¬ملکول¬ها و ساخت زیست¬حسگرهابه خوبی فراهم می¬کند. در بخش دوم، ما سنتز نانوکامپوزیت حاوی نانوذرات اکسید زیرکونیوم-گرافن¬اکسید کاهش¬یافته (zro2/r-go) و کاربرد آن را به عنوان ترکیبی نوین جهت بکاربردن در حسگرها و زیست¬حسگرها بررسی کرده¬ایم. نانوکامپوزیت zro2/r-goاز طریق یک مسیر هیدروترمال تک¬مرحله¬ای ساده ساخته شده¬است، که در آن کاهش گرافن¬اکسید و تولید درمکان نانوذرات zro2 به صورت همزمان رخ می¬دهد. تعیین خواص کامپوزیت به دست آمده با استفاده از میکروسکوپ روبشی الکترونی (sem)، میکروسکوپ عبوری الکترونی (tem)، پراش پرتو ایکس (xrd) و طیف¬سنجی رامان انجام گرفته¬ است، که تعیین خواص صورت¬گرفته اتصال و توزیع یکنواخت نانوذرات منفرد zro2 با اندازه¬ای نزدیک به 5 نانومتر را بر روی ورقه¬های گرافن به وضوح نشان داد. کاربرد بالقوه الکترود کربن شیشه¬ای اصلاح شده با zro2/r-go(zro2/r-go/gc) به منظور اهداف الکتروتجزیه¬ای با استفاده از چندین ترکیب الکتروفعال مهم ( مانند؛ اکسیژن، هیدروژن پراکسید، گلوکز، آسکوربیک¬اسید، دوپامین و اوریک¬اسید) به عنوان نمونه بررسی شد. مطالعات الکتروشیمیایی نشان داده است که، الکترود zro2/r-go/gcدارای فعالیت¬های الکتروکاتالیزوری عالی نسبت به فرآیند کاهش کاتالیزوری o2 و h2o2در پتانسیل¬های مازاد کاهش¬یافته می¬باشد. از طریق نشاندن آنزیم گلوکزاکسیداز (gox) بر روی سطح الکترود zro2/r-go/gc، توانایی الکترود اصلاح شده جهت سنجش زیستی گلوکز نشان داده شده¬است. علاوه بر این، با استفاده از ولتامتری پالس تفاضلی جهت بررسی رفتار اکسایش الکتروشیمیایی آسکوربیک¬اسید، دوپامین و اوریک¬اسید در الکترود zro2/r-go/gc، فعالیت الکتروکاتالیزوری بالای این الکترود اصلاح¬شده نسبت به تشخیص هم¬زمان این ترکیبات تایید شده است. نانوکامپوزیت zro2/r-go می¬تواند در توسعه¬ حسگرهای الکتروشیمیایی و همچنین دیگر کاربردها مانند ابرخازن¬ها، سلول¬های سوختی و باتری¬ها مورد استفاده قرار گیرد.

یک روش استخراج فاز جامد مغناطیسی، با استفاده از نانو کامپوزیت مغناطیسی گرافن/fe3o4عامل دار شده با آمین برای تعیین انتخابی یون های مس به وسیله طیف سنجی جذب اتمی شعله ارائه شده است. تأثیر متغیر-های مختلف بر روی استخراج از جمله ph،نوع حلال شوینده، حجم نمونه،دما، مقدار کامپوزیت وزمان سونیکیت مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند. در این روش به 50 میلی لیتر محلول آبی حاوی 10 میکروگرم بر لیتر یون cu2+ که در 6= phتنظیم شده است 0.005 گرم کامپوزیت اضافه شده و به مدت 10 دقیقه در التراسونیک قرار داده شد، بعد از جمع آوری کامپوزیت توسط آهنربا، یون های جذب شده به وسیله 0.5 میلی لیتر کلریدریک اسید 0.1 مولار واجذب و مستقیماً به دستگاه جذب اتمی شعله تزریق گردید. اثر یون های مداخله کننده نیز مورد بررسی قرار گرفت. تحت شرایط بهینه با حجم نمونه 50 میلی لیتر، فاکتور تقویت برابر با 95.08 بدست آمد. حد تشخیص بدست آمده برای روش برابر 0.9 نانوگرم بر میلی لیتر بود و درصد انحراف استاندارد نسبی برای هشت مرتبه اندازه گیری برابر با 1.23 % بدست آمد. این روش به خوبی برای تعیین مس در نمونه های بادمجان، لوبیا قرمز و قارچ مورد استفاده قرار گرفت. کلمات کلیدی:طیف سنجی جذب اتمی شعله(faas)؛ جداسازی و پیش تغلیظ مس (ii)؛بادمجان؛لوبیاقرمز؛قارچ

کراتینین محصول نهایی سوخت و ساز کراتین در ماهیچه پستانداران است و به¬صورت عمده توسط کلیه¬ها از خون فیلتر می¬گردد. سطح بالای کراتینین در خون نشان دهنده آسیب جدی به کلیه¬ها یا بیماری و آسیب کلیوی است. نانوکامپوزیت آماده شده برای اصلاح الکترود کربن شیشه¬ای مورد استفاده قرار گرفت و الکترود حاصل(gc/cnf/il/cu-nanowire) به¬عنوان یک حسگر حساس جهت اندازه¬گیری کراتینین و دیکلوفناک استفاده شد. فعالیت الکتروکاتالیزوری حسگر ساخته شده توسط ولتامتری چرخه¬ای مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که الکترود اصلاح شده دارای فعالیت الکتروکاتالیزوری خوبی برای اکسیداسیون الکتروشیمیایی کراتینین در پتانسیل¬های پایین (1/0 ولت)است. اندازه¬گیری آمپرومتری تزریق جریان در این الکترود اصلاح شده نشان داد در بهترین شرایط الکترود، حساسیت و حد تشخیص روش به ترتیب برابر 5/14میکروآمپر بر نانومولار و 128 نانومولار است. به¬علاوه اثر مزاحمت گونه-های الکتروفعال (اوریک اسید و اسکوربیک اسید) کاسته شده است. نتایج آنالیزی ثبت شده برای این حسگر در اندازه¬گیری دیکلوفناک، حد تشخیص و حساسیت را به ترتیب برابر 204 نانومولار و 5/6 میکروآمپر بر نانومولار نشان می¬دهد. از ولتامتری چرخه¬ای متوالی به¬منظور تثبیت fad در محلول آبی استفاده شد. رفتار الکتروشیمیایی الکترود (gc/cnf/gr/ag-ns/fad) با استفاده از ولتامتری چرخه¬ای در محلول¬های بافری متفاوت (12-2 ph: ) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به¬خوبی نشان دهنده پیک¬های کاتدی و آندی پایدار و تقریبا برگشت پذیر در v45/0-است که با زوج ردوکس fad/fadh2 مطابقت دارد. این زیست¬حسگر الکتروشیمیایی حساس و جدید بر پایه انتقال الکترون مستقیم برگشت¬پذیر بین fad تثبیت شده و سطح الکترود برای سنجش ترکیبات آلی نیترودار، شامل نیترو فنول و نیتروتولوئن (tnt) توسعه داده شد. تجزیه و تحلیل ولتامتری تایید می¬کند که الکترود اصلاح شده فعالیت الکتروکاتالیزوری بسیار عالی را جهت کاهش ترکیبات آلی دارا است. همچنین الکترود چرخشی اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفت. مزایای استفاده از این زیست¬حسگر، فعالیت کاتالیزوری عالی، حساسیت بالا (0019/0 میکروآمپر بر نانو مولار)، حد تشخیص پایین (13 نانومولار) و قابلیت بازتولید خوب و سادگی آماده¬سازی در دوره¬های زمانی کوتاه است. همچنین از این الکترود اصلاح شده در آنالیز یک ترکیب دارویی نیترو¬دار (کلرامفینیکل) استفاده شد. رسم ولتاموگرام¬های چرخه¬ای در حضور غلظت¬های متفاوت از محلول کلرامفنیکل و افزایش متناسب جریان با غلظت نشان داد که این الکترود اصلاح شده می¬تواند زیست-حسگر مناسبی برای اندازه¬گیری کلرامفنیکل باشد. به منظور ارزیابی داده¬های آنالیزی و ارتقای مناسب کارایی حسگر از روش آمپرومتری استفاده شد و نتایج این ارزیابی به ترتیب برابر حد تشخیص 600 نانومولار و حساسیت 2/2 میکروآمپر بر میکرومولار می-باشد.

بخش اول: اندازه¬گیری فوتوالکتروشیمیایی به¬عنوان یک روش تجزیه¬ای نوید¬ بخش و با کارایی بالا برای طراحی حسگرها و زیست حسگرها توسعه یافته است. در این کار، درابتدا 3- آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان برای اصلاح سطح tio2 مورد استفاده قرار گرفته است. از تیتانیوم دی اکسید وگرافن دیسپرس شده برای اصلاح سطح الکترود کربن شیشه ای استفاده شده است. الکترود آماده شده (gc/tio2-as) برای اصلاحات بیشتر به¬کاربرده شد. نتایج نشان داده است که در نتیجه اعمال ولتاموگرام¬های چرخه¬ای پی¬در¬پی یک زوج ردوکس شناخته شده و واضح بر روی الکترود کربن شیشه¬ای اصلاح شده با نانو کامپوزیت جذب می شود. عملکرد الکترود اصلاح شدهas/o-ph-nhoh) tio2-/go) ساخته شده توسط ولتامتری چرخه ای در حضور و عدم حضور یون سیانید مورد بررسی قرار گرفت .نتایج ثبت شده نشان داده است که الکترود اصلاح شده فعالیت کاتالیزوری خوبی نسبت به اکسیداسیون الکتروشیمیایی یون سیانید دارد. بررسی رفتار الکترود در حضور غلظت معینی از یون سیانید نشان داده است که بهترین رفتار الکتروکاتالیتیکی در7 = ph مشاهده می شود. آمپرومتری هیدرودینامیک با چرخش الکترود و در پتانسیل ثابت برای کسب بهترین نتایج آنالیزی مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس این آزمایشات حد تشخیص، حساسیت و محدوده¬ی خطی پاسخ الکترود به ترتیبnm 500 ?a/nm 5/7 و 20 میکرومولار تا 75/5 میلی مولار به دست آمد. پایداری خوب، محدوده کالیبراسیون خطی وسیع، حساسیت بالا، زمان پاسخ کوتاه و حدتشخیص پایین به همراه سرعت و ساده¬گی تهیه، قابل تکرار بودن، و ارزان بودن از مزایای حسگر ساخته شده است. بخش دوم: در این کار یک نانوکامپوزیت آلی- معدنی جدید برای تثبیت آنزیم فراهم شده است. این کامپوزیت شامل tio2 اصلاح شده با 2-2 دی اکسان- 3و3- بیس (3- ( تری توکسیلیل) پروپیل)-2 هیدروژن و 2 هیدروژن- ]5و5- بی تیازولالیدین[- 4 و4 (3و3 هیدروژن( دیون (os) و گرافن است. os به طریق کوالانسی به سطح نانوذرات tio2 اتصال می یابد و برای به دست آوردن یک سطح جامد مناسب برای اتصال آنزیم به کار گرفته شده است. در این کار گلوکز اکسیداز (gox) با استفاده از ولتامتری چرخه ای متوالی به صورت غیر برگشت پذیر بر روی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید (tio2/os) تثبیت می شود. تثبیت آنزیم و رفتارآن با استفاده از اسپکتروسکوپی uv-visو روش های الکتروشیمیایی بررسی شد. نتایج رضایت بخش حاکی از نقش موثر os به کار گرفته شده در تثبیت آنزیم است. الکتروشیمی مستقیم و فعالیت الکتروکاتالیتیکی الکترود اصلاح شده با تکنیک های ولتامتری بررسی شده است. ولتاموگرام های چرخه ای ثبت شده وجود یک زوج پیک اکسایش- کاهش متقارن و نزدیک بهم را در پتانسیل فرمال 430- میلی ولت و ثابت سرعت انتقال الکترون s-1 28/1 نشان داده است. الکترود اصلاح شده با gox/tio2-os می تواند اکسیداسیون و کاهش هیدروژن پر اکسید تولید شده در جریان اکسیداسیون گلوکز را در حضور آنزیم کاتالیز کند. همچنین الکترود اصلاح شده به طور موفقیت آمیزی برای اکسیداسیون مستقیم گلوکز در حضور فروسن به¬عنوان حد واسط مصنوعی انتقال الکترون به کار رفته است. زیست حسگر گلوکز طراحی شده، پاسخ آمپرومتری سریع(1 ثانیه) با پایداری مناسب، محدوده کالیبراسیون خطی(40 تا 560 میکرومولار)، حساسیت بالا(?a/nm 8/0) و حد تشخیص پایین (290 نانومولار) را نشان می دهد. کامپوزیت آلی – معدنی طراحی شده به سادگی و به طور موفقیت آمیزی برای تهیه یک الکترود اصلاح شده چند لایه از آنزیم گلوکز اکسید و کامپوزیت به کار رفته است. فرایند اتصالات لایه به لایه با ولتامتری چرخه ای، طیف سنجی اسپکتروسکوپی امپدانس و طیف سنجی جذب اتمی uv مرئی تایید شده است. زیست حسگر گلوکز اکسیداز lbl نتایج الکتروشیمی مستقیم و فعالیت الکتروکاتالیتیکی بهتری نسبت به زیست حسگر گلوکز نشان می دهد.

بخش اول: با توجه به خواص جالب نانوصفحه¬های گرافن در این قسمت که با استفاده از نانوصفحه¬های گرافن، یک حسگر الکتروشیمیایی مناسب با کارایی بالا بر پایه¬ی روش ولتامتری پالس تفاضلی برای اندازه¬گیری همزمان داروهای مخدر تهیه شده است. بنابراین، نانوصفحه¬های گرافن به روش شیمیایی تهیه شد و شناسایی آن با استفاده از sem تایید کرد که گرافن با کیفیت خوبی سنتز شده است. تشخیص این ترکیبات مخدر از قبیل مورفین، نوسکاپین و هروئین بر اساس اکسیداسیون الکتروشیمیایی آن¬ها در سطح الکترود اصلاح شده با نانوصفحه¬های گرافن می¬باشد. برای اولین بار این سه ترکیب مخدر با استفاده از الکترود اصلاح¬شده با گرافن بطور همزمان اندازه¬گیری شد. نتایج بدست¬آمده هم به خوبی نشان داد که حسگر تهیه¬شده توانایی تشخیص این ترکیبات را در حد میکرومولار و گستره¬ی خطی وسیعی دارد. بنابراین، حسگر تهیه¬شده از قابلیت بالایی برای اندازه¬گیری داروهای مخدر مذکور در صنایع دارویی، خدمات پزشکی و جرم¬شناسی برخوردار می¬باشد. بخش دوم: در بخش دوم این پروژه برای اولین بار نانوذرات نقاط کوانتومی کادمیوم تلورید بطور مستقیم روی گرافن اکسید نشانده شد. برای اتصال کوالانسی این نانوذرات به گرافن اکسید از اسیدآمینه¬ی l-سیستئین استفاده شد. l-سیستئین یک ترکیب احیاء کننده¬ی غیر سمی می¬باشد. مرحله¬ی اول سنتز عامل¬دارکردن گرافن اکسید با l-سیستئین می¬باشد. بعد از آن، نانوذرات cdte روی مشتق به¬وجودآمده سنتز شد. نانوساختار هیبریدی سنتزشده با تکنیک¬های مختلفی از قبیل طیف¬سنجی uv-vis، طیف¬سنجی فلورسانس، sem و tem مورد شناسایی قرار گرفت. بعد از آن از nhs به عنوان حدواسط انتقال الکترون در محیط¬های آبی خنثی برای اکسیداسیون الکتروشیمیایی اتانول در سطح این نانوساختار ترکیبی (گرافن-cdte qd) استفاده شد. بعلاوه، تهیج نوری این نانوساختار مورد مطالعه قرار گرفت و مشاهده شد که در حضور نور خاصیت الکتروکاتالیزوری افزایش می¬یابد. این فرایندها در بافر فسفات و در ph بیولوژیکی بدون حضور هیچ گونه ترکیب بازی اتفاق می¬افتد. بنابراین، از الکترود اصلاح¬شده با نانوساختار مذکور و با بهره¬گرفتن از نور که افزایش¬دهنده پاسخ الکتروشیمیایی نانوساختار به اتانول می-باشد، می¬تواند هم به عنوان یک حسگر الکتروشیمیایی و هم به عنوان بستری برای اکسیداسیون اتانول در سل¬های سوختی استفاده ¬شود. بخش سوم: در بخش سوم این پروژه برای اولین بار یک روش الکتروشیمیایی برای سنتز تک¬مرحله¬ای گرافن، دوپه¬کردن آن با نیتروژن و سنتز نانودرات پلاتین روی آن ارائه شده است. در این روش از یک میله¬ی گرافیتی که به عنوان الکترود کار و یک میله¬ی پلاتینی که به عنوان الکترود متقابل عمل می¬کنند، به عنوان منبع تهیه¬ی این نانوساختار استفاده شد. واکنش الکتروشیمیایی در حلال استونیتریل اتفاق می¬افتد و ماده¬ی حاصله بعد از حرارت تا دمای 450 درجه¬ی سانتیگراد مورد شناسایی و تعیین ساختار قرار شد. شناسایی توسط تکنیک¬های uv-vis، فلورسانس، زیر قرمز ir، xps، sem و tem به خوبی سنتز نانوساختار تهیه شده را اثبات می¬کند. نانوساختار تهیه¬شده در مقایسه با کربن/پلاتین تجارتی قابلیت فوق¬العاده¬ای در جهت احیاء اکسیژن و همچنین اکسیداسیون اتانول، متانول، هیدرازین و اسیدفرمیک که بعنوان سوخت در پیل¬های سوختی بکار می¬روند، دارد. بخش چهارم: در بخش چهارم این کار تحقیقاتی با توجه به مزیت¬های گرافن و نانولوله¬های کربنی برای اولین بار از یک ساختار دوتایی گرافن-نانولوله¬های آمین¬دار برای تثبیت آنزیم¬های بیلیروبین¬اکسیداز و لاکاس برای احیاء مستقیم اکسیژن استفاده شده است. گرافن توسط یک روش الکتروشیمیایی روی الکترود تثبیت شد و نانولوله¬ها روی آن سوار شدند. با توجه به ساختار متفاوت این دو آنزیم، استراتژی این تحقیق برای انتقال مستقیم الکترون توسط این دو آنزیم، آب¬دوست¬کردن و آبگریزکردن سطح نانولوله¬های تثبیت¬شده روی گرافن به ترتیب، برای جذب جهت¬دار بیلیروبین¬اکسیداز و لاکاس می¬باشد. بنابرین، طی دو مرحله از راه روش¬های الکتروشیمیایی متفاوت، در سطح الکترود تغییراتی داده شد تا بتوان این آنزیم¬ها را جهت¬دار و مناسب روی سطح الکترود تثبیت کرد. بدین منظور، هیدروکسیل¬دارکردن آمین¬های روی نانولوله¬ها و عامل¬دارکردن آن با پایرن بوتیریک اسید (pba) برای رسیدن به اهداف موردنظر انجام گرفت. برای الکترود¬های اصلاح¬شده برخی پارامترهای سنتیکی مربوط به احیاء مستقیم اکسیژن محاسبه شد. کل نتایج حاکی از این است که، روش¬های ارائه¬شده برای عامل¬دارکردن سطح نانولوله¬ها بطور بسیار مناسبی باعث جذب و نگه¬داری و درنتیجه، افزایش فعالیت الکتروکاتالیزوری این آنزیم¬ها در سطح الکترود می¬شوند و ازطرفی دیگر، گرافن بعنوان بستری بسیار هادی به مانند پلی بین نانولوله¬ها و الکترود عمل کرده و غیر از افزایش سطح الکترود، باعث تسهیل انتقالات الکترونی می¬شود. الکترود¬های اصلاح¬شده با روش از این پتانسیل برخوردارند که بعنوان کاتد در پیل¬های زیست¬سوختی مورد استفاده قرار گیرند.

چکیده ها بخش اول: سرطان از جمله بیماری هایی است که تشخیص به موقع آن می تواند نقش کلیدی در فرایند درمان آن داشته باشد. هنگامی که تومور در بدن رشد می کند می تواند پروتئین های ویژه و مشخص را به درون سیستم گردش خون رها نماید. مقدار این پروتئین ها در سرم، بعنوان آنتی ژن های مرتبط با تومور، متناسب با مراحل مختلف رشد تومور می باشد. بنابراین از این پروتئین ها می توان بعنوان تومور مارکر، جهت تشخیص کلینیکی سرطان و همچنین پایش و ارزیابی پاسخ به درمان استفاده نمود. در سال های اخیر استفاده از ایمن حسگرهای الکتروشیمیایی برپایه ی تشکیل ایمنوکمپلکس بین آنتی بادی - آنتی ژن برای اندازه گیری های حساس، دقیق، ساده، سریع، ارزان و تکرارپذیر تومور مارکرها رشد چشمگیری داشته است. با توجه به اهمیت اندازه گیری تومور مارکرها در این پروژه ایمن حسگر الکتروشیمیایی فوق حساس بر پایه ی استفاده از نانوکامپوزیت نانولوله های کربن – مایع یونی جهت اندازه گیری تومورمارکر مخصوص پروستات طراحی و ارائه شده است. در این پروژه برای اندازه گیری تومورمارکر مخصوص پروستات از روش ساندویچی استفاده شده است که آنتی بادی دوم نشان دار شده با آنزیم هیدروژن پراکسیداز باعث تقویت سیگنال الکتروشیمیایی می شود که مقدار این سیگنال با غلظت آنتی ژن رابطه مستقیم دارد. از تکنیک ولتامتری پالس تفاضلی برای اندازه گیری غلظت های مختلف از آنتی ژن استفاده شده است. در نهایت کارایی ایمن حسگر در اندازه گیری آنتی ژن مخصوص پروستات در نمونه-های سرم خون و بافت سرطانی بیماران مبتلا به سرطان پروستات مورد بررسی قرار گرفت. کلمات کلیدی: تومور مارکر، آنتی ژن مخصوص سرطان پروستات، نانولوله های کربن، مایع یونی، تیونین، آنزیم هیدروژن پراکسیداز بخش دوم: تثبیت عامل زیستی برروی سطح الکترود از اهمیت بالایی برخوردار است و از روش های متعددی برای تثبیت عامل زیستی برروی سطح الکترود استفاده شده است. نکته مشترک بین این روش ها تلاش برای تثبیت مناسب عامل تشخیصی ( آنتی بادی، پروتئین، بافت و...) برروی سطح الکترود است. دسته متنوعی از مواد برای تثبیت عناصر تشخیصی به کار رفته اند. اخیراً استفاده از چیتوسان برای تثبیت زیست مولکول ها در زیست حسگرها و حسگرهای شیمیایی رشد چشمگیری داشته است. در این پروژه با ترکیب نانولوله های کربن، مایع یونی و چیتوسان نانو کامپوزیتی با ویژگی های منحصر بفرد جهت استفاده در ساخت ایمن حسگری برای اندازه گیری تومورمارکر مخصوص پروستات ارائه شده است. دندریمرها دسته جدیدی از مواد پلیمری با انشعاب هایی هستند که به دلیل داشتن گروه های انتهایی فعال زیاد و همچنین دارا بودن فضای خالی در میان شاخه های اتصال دهنده ی درونی، کاربردهای گوناگونی از جمله کاربرد در طراحی و ساخت زیست حسگرها پیدا کرده اند. یکی از محدودیت های استفاده از دندریمرها در ساخت زیست حسگرها هدایت پایین آن ها می-باشد. استفاده از نانوذراتی مانند طلا، پلاتین، نقره، نیکل و... در درون ساختار دندریمرها تلاش های در راستای غلبه بر این محدودیت بوده است. در این کار تحقیقاتی از دندریمر به عنوان بستری برای تثبیت آنتی بادی استفاده شده است. در مرحله اول دندریمرها تیول دار شده و سپس با نانوذرات طلا اصلاح می شوند و جهت تثبیت آنتی بادی اولیه برروی سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانو کامپوزیت نانو لوله های کربن، مایع یونی و چیتوسان به منظور اندازه گیری تومورمارکر مخصوص پروستات استفاده می شوند. ایمن حسگر بر اساس روش ساندویچی طراحی شده است که آنتی بادی دوم با آنزیم هیدروژن پراکسیداز نشان دار شده است و افزایش جریان پیک کاتالیزی تیونین در اثر احیای آب اکسیژنه به عنوان سیگنال ثبت و اندازه گیری می شود. از تکنیک های ولتامتری پالس تفاضلی و امپدانس برای اندازه گیری غلظت های مختلف تومورمارکر مخصوص پروستات استفاده شده است. در نهایت ایمن حسگر برای آنالیز تومورمارکر مخصوص پروستات در نمونه های سرم خون بیماران مبتلا به سرطان پروستات استفاده شده است. کلمات کلیدی: تومور مارکر، آنتی ژن مخصوص سرطان پروستات، نانولوله های کربن، مایع یونی، چیتوسان، دندریمر اصلاح شده با نانو ذرات طلا، آنزیم هیدروژن پراکسیداز بخش سوم: کبد یکی از عضوهای حیاتی می باشد. عملیاتی در بدن نیست که کبد در آن نقش نداشته باشد. مواجهه با مواد زیان آور این عضو را در معرض انواع آسیب ها قرار می دهد. آسیب های مزمن علاوه بر اختلال در عملکرد کبد سبب افزایش احتمال ابتلا به سرطان سلول کبدی می شوند. تشخیص زود هنگام بیماری می تواند شانس علاج قطعی را بیشتر کند.آلفا فیتو پروتئین از تومورمارکرهای مهم تشخیصی است که نقش مهمی در غربالگری سرطان کبد دارد. در سال های اخیر استفاده از روش های تشخیصی حساس و انتخاب پذیر در اندازه گیری تومور مارکر آلفا فیتو پروتئین مورد توجه زیادی قرار گرفته است. با پیشرفت مواد نانو ساختار و نانوتکنولوژی، استفاده از این مواد در طراحی و ساخت ایمن حسگرها رشد چشمگیری داشته است. استفاده از برچسب در روش ساندویچی و نیاز به شکستن ایمنوکمپلکس تشکیل شده، گاها از بین رفتن توانایی الکتروکاتالیزی آنزیم و زمان بر بودن فرایندهای برچسب دار کردن از جمله محدودیت های روش ساندویچی می باشد. بنابراین جستجو و تلاش برای یافتن روش های ساده تر و ارزان تر در سال های اخیر رشد چشم گیری داشته است. اخیرا استفاده از نانوذرات فلزی در کنار ترکیبات آلی و عناصر زیستی تشخیصی مورد توجه بسیار قرار گرفته اند. در بین نانو ذرات، نانوذرات طلا به دلیل ویژگی های منحصربه فرد، سازگاری مناسب با مولکول های زیستی و توانایی عامل دار شدن ساده با پروتئین ها بیشتر از سایر نانو ذرات در طراحی ایمن حسگر های الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار گرفته اند. در این کار تحقیقاتی یک ایمن حسگر الکتروشیمیایی حساس برای اندازه گیری تومورمارکر آلفا فیتو پروتئین بر پایه ی اتصالات کووالانسی متوالی آنتی بادی به عنوان یک عنصر تشخیصی و ترکیب آلی وایولوژن به عنوان زوج ردوکس الکتروشیمیایی برروی دندریمر تثبیت شده برروی سطح الکترود طلا ارائه شده است. از وایولوژن برای اصلاح سطح الکترود طلا اصلاح شده با دندریمر اصلاح شده با نانو ذرات طلا استفاده شده است. اتصال کوالانسی وایولوژن برروی سطح، پایداری این ترکیب را افزایش داده است. از ایمن حسگر ساخته شده برای اندازه گیری تومورمارکر آلفا فیتو پروتئین استفاده شده است. با افزایش غلظت آلفا فیتو پروتئین کاهش جریان پیک وایولوژن ثبت و اندازه گیری می شود که وجود یک رابطه خطی بین افزایش غلظت آلفا فیتو پروتئین و کاهش جریان وایولوژن را تایید می کند. زمان انکوباسیون کم از ویژگی های مهم این ایمن حسگر می باشد. در ادامه از تکنیک امپدانس به عنوان یک تکنیک ساده، ارزان و بدون برچسب برای اندازه گیری غلظت های مختلف آلفا فیتو پروتئین استفاده شده است و کارایی ایمن حسگر در نمونه های سرم خون افراد مبتلا به سرطان کبد مورد بررسی قرار گرفت. کلمات کلیدی: آلفا فیتو پروتئین، دندریمر اصلاح شده با نانو ذرات طلا، وایولوژن بخش چهارم: اخیرا تلاش های زیادی جهت طراحی و ساخت ایمن حسگرهای فوق حساس برای اندازه گیری غلظت های پایین پروتئن ها صورت گرفته است. روش های تقویت سیگنال از مهم ترین این استراتژی ها در راستای تولید ایمن حسگرهای فوق حساس بوده است. به طور معمول فرایند تقویت سیگنال می تواند از طریق به کارگیری آنزیم ها حاصل شود. دسته بزرگی از آنزیم ها در ترکیب با نانو موادی مانند نانولوله های کربن، نانو ذرات و نانو میله ها جهت تقویت سیگنال به کار گرفته شده اند. گرافن از جمله نانو موادی است که استفاده از آن در طراحی و ساخت ایمن حسگرها در سال های اخیر رشد چشمگیری داشته است. در این پروژه با توجه به ویژگی های منحصر به فرد گرافن از آن برای اصلاح سطح الکترود به منظور تثبیت آنتی بادی استفاده شده است. از ترکیب گرافن با چیتوسان نانوکامپوزیتی با استحکام بالا تهیه شده است که از گروه های عاملی چیتوسان برای تثبیت کووالانسی آنتی بادی برروی سطح استفاده می شود. زیست حسگرها بر اساس عامل تشخیصی ( آنتی-بادی، بافت، سلول و...) به کار برده شده در آن ها را می توان تقسیم بندی کرد. در برخی زیست حسگرها ترکیبی از آپتامر و آنتی بادی در طراحی و ساخت زیست حسگرها به کار می رود که این دسته از زیست حسگرها را ایمن حسگرهای بر پایه ی آپتامر - آنتی بادی می نامند. در این پروژه ترکیبی از آنتی بادی و آپتامر به منظور ساخت ایمن حسگر الکتروشیمیایی اندازه گیری تومور مارکر مخصوص سرطان پروستات استفاده شده است. جهت تقویت سیگنال در مرحله اول برای تثبیت آنتی بادی برروی سطح الکترود کربن شیشه ای از گرافن استفاده شده است و در مرحله بعد آپتامرهای آمین دار نشان دار شده با بیوتین بروی سطح دندریمر از طریق اتصال کووالانسی تثبیت شدند. استفاده از دندریمرها تقویت بیشتر سیگنال و افزایش حساسیت را در پی دارد. در این پروژه ایمن حسگر بر پایه ی آنتی بادی - آپتامر برای اندازه گیری تومور مارکر مخصوص سرطان پروستات به روش ساندویچی طراحی و ارائه شده است. آپتامرهای آمین دار نشان دار شده با بیوتین از طریق گروه های آمینی به-طور کووالانسی به سطح دندریمر متصل شدند و در نهایت استرپتاویدن نشان دار شده با آنزیم هیدروژن پراکسیداز به بیوتین متصل می شود. که این آپتامر جایگزین آنتی بادی دوم در روش ساندویچی شده است. افزایش جریان پیک کاتالیزی تیونین در اثر احیای آب اکسیژنه توسط آنزیم هیدروژن پراکسیداز به عنوان سیگنال آنالیزی ثبت و اندازه گیری شد. یک رابطه خطی بین افزایش غلظت تومور مارکر مخصوص سرطان پروستات و افزایش جریان احیایی تیونین وجود دارد. در ادامه از تکنیک امپدانس برای اندازه گیری غلظت های مختلف psa استفاده شده است و کارایی ایمن حسگر در نمونه های سرم خون افراد مبتلا به سرطان پروستات مورد بررسی قرار گرفت. کلمات کلیدی: تومور مارکر، آنتی ژن مخصوص سرطان پروستات، آپتامر، گرافن، بیوتین، استرپتاویدین، چیتوسان، دندریمر اصلاح شده با نانو ذرات طلا، آنزیم هیدروژن پراکسیداز بخش پنچم: بررسی بسیاری از فرآیندها در علوم زیستی نیازمند تشخیص سریع، قابل اعتماد و تکرار پذیر اثرات زیست مولکول ها با یکدیگر و همچنین با یون ها و گونه های مولکولی می باشد. تکنیک فلوئورسانس تکنیک بسیار مناسبی برای رسیدن به این اهداف می باشد. ظرفیت این روش آشکارسازی و تصویربرداری به وسیلهء خواص فیزیکی ـ شیمیایی کروموفر (گونه ی رنگی مورد استفاده) تعیین می شود. اخیرا نانوکریستال های نیمه-هادی فلوئورسانسی که به عنوان نقاط کوانتمی نیز شناخته می شوند، توجه محققین را در زمینه های بسیاری از الکترونیک تا علم مواد، علوم زیستی و پزشکی به خود معطوف ساخته است. یکی از کاربردهای مهم نقاط کوانتومی کاربرد آن ها به عنوان فلوروفور می باشد. زمانیکه یک فلوروفور در مجاورت یک نانوذره ی فلزی دارای میدان پلاسمونی قوی قرار می گیرد نشر فلورسانس به طور وسیعی دچار تغییر می شود. بهترین انتخاب برای تغییر فلورسانس در این راستا نانو ذرات فلزی هستند که یک میدان پلاسمونی قوی در اطراف آن ها ناشی از دریافت فوتون ایجاد می شود.در کاربردهای زیستی نانو ذرات طلا به دلیل بی اثر بودن شیمیایی مورد توجه ی زیادی قرار گرفته اند. در این پروژه یک ایمن حسگر فلورسانس حساس برای اندازه گیری تومورمارکر psa مبتنی بر آنتی بادی تثبیت شده بروری نقاط کوانتومی کادمیوم تلوید پوشش داده شده با l- سیستئین از طریق اتصال کووالانسی طراحی شده است. از روش ساندویچی برای اندازه گیری غلظت های مختلف تومورمارکر مخصوص پروستات استفاده شده است و آپتامر تثبیت شده برروی دندریمر نقش آنتی بادی دوم را ایفا می کند. تایید توانایی ایمن حسگر فلورسانس طراحی شده در اندازه گیری تومورمارکر مخصوص پروستات در نمونه سرم افراد بیمار مورد سنجش و ارزیابی قرار گرفت. کلمات کلیدی: فلورسانس، تومور مارکر، آنتی ژن مخصوص سرطان پروستات، دندریمر اصلاح شده با نانو ذرات طلا، آپتامر

از میان روش های متنوعی که برای تعیین کمی آنالیت ها توسعه داده شده اند روش های الکتروشیمیایی به دلیل سادگی و حساسیت بالا از اهمیت زیادی برخوردارند. اما واکنش اکسیداسیون و احیای مستقیم آنالیت در سطح الکترود معمولی، برگشت ناپذیر بوده و نیاز به اضافه ولتاژ بالایی دارد. بالا بودن اضافه ولتاژ، باعث آلوده شدن الکترود و کاهش تکرار پذیری، گزینش پذیری و حساسیت می شود. امروزه نانوذرات به عنوان یک گزینه بسیار عالی برای اصلاح سطح الکترود ها به عرصه الکتروشیمی ورود پیدا کرده اند. در همین راستا، در این کار نانوکامپوزیت های جدیدی سنتز را کرده و آن ها را برای طراحی سنسور های الکتروشیمیایی به کار گرفتیم. ابتدا با بهره گیری از روش هیدروترمال تک مرحله ای، نانو کامپوزیت گرافن-زیرکونیوم اکسید تهیه شد که در جریان آن و به صورت همزمان با تهیه نانوکامپوزیت، گرافن اکسید به گرافن احیا شد. نانوکامپوزیت حاصل، به وسیله تکنیک های xrd، رامان، ft-ir،sem، و temشناسایی شده است. اطلاعاتی که به کمک این روش ها به دست آمده اند همگی تایید می کنند که نانو ذرات زیرکونیوم اکسید به صورت کاملا همگن و یکنواخت بر روی صفحات گرافن قرار گرفته اند. تصاویر الکترونی بدست آمده از نانو کامپوزیت نشان می دهند که اندازه ی تقریبی نانو ذرات zro2 در حدود 5 نانومتر می باشد. برای اضافه کردن نانو ذرات کبالت اکسید به بافت نانو کامپوزیت گرافن- زیرکونیوم اکسید، از روش الکتروانباشت استفاده شد که روشی ساده و سازگار با محیط زیست بوده و به آسانی قابل انجام است. برای این کار الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانو کامپوزیت گرافن- زیرکونیوم اکسید در درون محلول 5 میلی مولار نمک cocl2قرار داده شد و با استفاده از ولتامتری چرخه ای، نانو ذرات کبالت اکسید بر روی نانو کامپوزیت گرافن- زیرکونیوم اکسید قرار گرفت. ولتامتری چرخه ای در محلول های خنثی و قلیایی و تصویر semگرفته شده از سطح الکترود، وجود نانو ذرات کبالت اکسید را در سطح نانوکامپوزیت تایید می کنند. نانو کامپوزیت گرافن- زیرکونیوم اکسید خواص الکتروکاتالیزی جالبی را برای اکسیداسیون سیستئین بروز می دهد. به کمک الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت مذکور و با استفاده از آمپرومتری هیدرودینامیک می توان سیستئین را تا گستره غلظتی 600 میکرولار اندازه گیری کرد. حد تشخیص این اندازه گیری در حدود 60 نانومولار و حساسیت آنna µm-10138/0 می باشد. نانو کامپوزیت گرافن- زیرکونیوم اکسید- کبالت اکسید می تواند به طور موثری اکسیداسیون هیدروژن پر اکسید را کاتالیز کند، بنابراین، با استفاده از آمپرومتری هیدرو دینامیک و ولتامتری چرخه ای، الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با این نانوکامپوزیت، برای ساخت یک حسگر الکتروشیمیایی هیدروژن پراکسید به کار گرفته شد. این حسگر می تواند در 4/7ph= اکسایش h2o2را در پتانسیل 37/0 ولت انجام دهد. گستره غلظتی خطی بالای 4/2 میلی مولار و حد تشخیص 2 میکرومولار برای h2o2به دست آمده است. همچنین در این کار با استفاده از الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت گرافن- زیرکونیوم اکسید-کبالت اکسید، یک حسگر الکتروشیمیایی بسیار عالی برای nadhطراحی شد. اکسیداسیون کاتالیتیکی nadhبه کمک این نانو کامپوزیت در پتانسیل 50 میلی ولت انجام می شود که 600 میلی ولت کمتر از الکترود کربن شیشه ای اصلاح نشده می باشد. گستره غلظتی برای اندازه گیری nadhبالای 600 میکرومولار بوده و حد تشخیص این روش 3 میکرو مولار می باشد. می توان با تثبیت آنزیم های گلوکز دهیدروژناز بر روی نانوکامپوزیت ها، این حسگر ها را تبدیل به زیست حسگر کرد.

حسگرهای الکتروشیمیایی مبتنی بر نانو مواد به دلیل حساسیت زیاد، انتخابگری بالا، زمان پاسخ دهی سریع، قیمت مناسب و قابل حمل بودن بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. از میان انواع نانو ساختارها اکسیدهای فلزی کاربرد های ویژه ای در الکتروشیمی، به ویژه الکتروآنالیز گونه ها دارند. از طرف دیگر خواص الکتروشیمیایی نانوساختارها به میزان زیادی به روش ساخت آن ها وابسته است. از میان روش های متنوع ساخت نانوذرات اکسید های فلزی، انباشت الکتروشیمیایی به دلیل ایمن بودن، قیمت پایین، سادگی و قابلیت انجام در دمای پایین بیشتر مورد توجه هستند. بدین منظور در این پروژه از روش انباشت الکتروشیمیایی برای ساخت نانوساختارهای منگنز اکسید استفاده شده است. در بخش اول؛ پلیمر نافیون بر سطح الکترود کربن شیشه ای (gc) قرار داده می شود. سپس نانو ذرات منگنز اکسید، با اعمال جریان ثابت aµ 15 به محلول سولفوریک اسید 100 میلی مولار حاوی منگنز سولفات یک آبه، روی فیلم نافیون الکتروانباشت شد. مورفولوژی سطح اصلاح شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد. ضریب انتقال بار (?) و ثابت سرعت انتقال الکترون (ks) برای زوج ردوکس mn(ii)/mno2 محاسبه شد. الکترود اصلاح شده فعالیت الکتروکاتالیزوری خوبی برای احیا هیدروژن پراکسید از خود نشان می دهد. در آزمایشات انجام شده، اندازه گیری هیدروژن پراکسید در محلول بافر استات (5/5= ph) با ولتامتری پالس تفاضلی، منحنی های کالیبراسیون محدوده ی کالیبراسیون خطی تا µm 5/0، حساسیت µa.µm-1 9/8 و حد تشخیص nm 6/1 را نشان می دهد. در قسمت دوم کار، الکترود کربن شیشه ای با مولکولهای dna و نانوذرات منگنز اکسید اصلاح شد. تشکیل فیلم نانوذرات منگنز اکسید با تکنیک ولتامتری چرخه ای بررسی شد. ثابت سرعت انتقال الکترون (ks) s-1 27/7 محاسبه شد. مورفولوژی سطح الکترود اصلاح شده (با استفاده از تکنیک sem) مورد ارزیابی قرار گرفت و تصاویر بدست آمده نشان می دهند که نانوذرات منگنز اکسید با ساختار بسیار منظم و به شکل دانه های پیوسته تشکیل شده اند. فعالیت الکتروکاتالیزوری و خواص سینتیکی الکترود مذکور با الکترود اصلاح شده در غیاب dna مقایسه شد، که الکترود اصلاح شده در حضور dna فعالیت الکتروکاتالیزوری بسیار خوبی نسبت به الکترود اصلاح شده در غیاب dna، برای اکسیداسیون هیدروژن پراکسید از خود نشان داد. مراحل مختلف اصلاح الکترود با روش اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت و نشان داده. شکل نانوذرات تشکیل شده در سطح الکترود اصلاح شده با dnaبصورت اشکال منظم و دارای گوشه و لبه دیده شد.

از میان روش های متنوعی که برای تعیین کمی آنالیت ها توسعه داده شده اند روش های الکتروشیمیایی به دلیل سادگی و حساسیت بالا دارای کاربردهای بسیار زیادی هستند اما اغلب واکنش اکسیداسیون و احیای مستقیم آنالیت در سطح الکترود معمولی، برگشت ناپذیر بوده و نیاز به اضافه ولتاژ بالایی دارند. نانومواد به عنوان گزینه های بسیار عالی برای اصلاح الکترودها معرفی شده اند، بنابراین در این کار نانوکامپوزیت های جدیدی ساخته شد و از آن ها برای ساخت حسگرهای الکتروشیمیایی استفاده شد. در قسمت اول کار برای اولین بار الکترود اصلاح شده با نانو کامپوزیت pt/n-gr به طور موفقیت آمیز برای اندازه گیری هیدرازین در پتانسیل های کاهش یافته بکار گرفته شد. الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با pt/n-gr فعالیت الکتروکاتالیزوری بسیار خوبی نسبت به اکسیداسیون هیدرازین در اضافه پتانسیل کاهش یافته نشان می دهد(4/0- ولت نسبت به الکترود مرجع ag/agcl در محلول بافر فسفات با ph 9 ). فعالیت الکتروکاتالیزی الکترود اصلاح شده در برابر هیدرازین به وسیله ولتامتری چرخه ای ارزیابی شد. برای دستیابی به بهترین پارامترهای کاتالیتیکی مانند حد تشخیص و گستره دینامیک خطی تکنیک آمپرومتری هیدرودینامیک مورد استفاده قرار گرفت و گستره ی دینامیکی 1/0 تا 555 میکرومولار با حدتشخیص 66 نانومولار و حساسیت 0/694برای هیدرازین در الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت pt/n-gr به دست آمد. سپس، انتخاب پذیری الکترود اصلاح شده، در حضور گونه های خارجی مختلف موجود در محلول آنالیت، آزمایش شد. نتایجِ حاصل، نشان دهنده ی انتخاب پذیری قابل قبول برای این الکترود می-باشد. در ضمن از آن جا که هیدرازین یکی از سوخت های بکار رفته در طراحی پیل های سوختی است، این الکترود می تواند به عنوان آند در پیل های سوختی بکار گرفته شود. در نهایت، کاربرد موفقیت آمیز الکترود در نمونه حقیقی (آب بویلر) مورد بررسی قرار گرفت و صحت قابل قبولی به-دست آمد. در قسمت دوم این پروژه، از الکتروکاتالیست نانوذرات آلیاژی fe-pt استفاده شد که قابلیت کاتالیزوری آن برای اکسیداسیون گلوکز در محلول بافر فسفات با 7=ph بسیار زیاد است و به طور قابل توجهی شدت جریان اکسیداسیون را افزایش داد. الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده باpt/n-gr فعالیت الکتروکاتالیزوری خوبی برای احیای اکسیژن نشان داد. بنابراین پیل زیستی گلوکز/اکسیژن را با بکارگیری الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت pt/n-gr به عنوان کاتد و الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوذرات آلیاژی fe-pt به عنوان آند طراحی شد. پتانسیل پیل فوق mv 700، دانسیته جریان ma.cm-2 31/0و توان خروجی?w.cm-2 85 به دست آمد. کلمات کلیدی: الکترود اصلاح شده، حسگر الکتروشیمیایی، پیل زیست سوختی،گلوکز، هیدرازین، نانوذرات آلیاژیfe-pt ، نانوکامپوزیت pt/n-gr .