در این رساله، کاربرد نانومواد مانند نانولوله های کربنی چند دیواره و تیتانیوم اکساید در حضور مایعات یونی و یا برخی از حدواسط های آلی/آلی فلزی در اصلاح سطوح الکترود خمیر کربن جهت اندازه گیری ترکیبات دارویی بررسی شده است. در این مطالعه از تکنیک های ولتامتری چرخه ای، کرونوآمپرومتری، ولتامتری موج مربعی، ولتامتری پالس تفاضلی و امپدانس الکتروشیمیایی برای مطالعه رفتار الکتروشیمیایی الکترودهای اصلاح شده در محلول های آبی استفاده شده است. پس از بررسی رفتار الکتروشیمیایی الکترودهای اصلاح شده، کاربرد آنها در اندازه گیری ترکیبات دارویی و بیولوژیکی بررسی شده است. ترکیبات 6-تیوگوانین، فولیک اسید، کاپتوپریل، هیدروکلروتیازید، ایزوپروترنول، سیستامین، تریپتوفان، مرکاپتوپورین، اوریک اسید، پنیسیل آمین، استیل سیستئین، استامینوفن و اسکوربیک اسید به صورت تکی یا چندتایی با حدواسط های پاراآمینوفنل، مشتق کتکولی، مشتقات فروسن، نانوذرات منگنز و نانولوله های کربنی با استفاده از مکانیزم الکتروکاتالیزوری آنالیز شدند. پس از بهینه سازی ساخت الکترودها رفتار الکتروکاتالیزوری حدواسط پاراآمینوفنل در اندازه گیری الکتروکاتالیزوری سیستامین و مرکاپتوپورین، حدواسط n-(4،3-دی هیدروکسی فنیل)-3،5-دی نیتروبنزامید در اندازه گیری الکتروکاتالیزوری استیل سیستئین، پنیسیل آمین، کاپتوپریل و اسکوربیک اسید، حدواسط فروسن دی کربوکسیلیک اسید در اندازه گیری الکتروکاتالیزوری هیدروکلروتیازید، کاپتوپریل و 6-تیوگوانین، حدواسط فروسن مونوکربوکسیلیک اسید در اندازه گیری الکتروکاتالیزوری ایزوپروترنول، نانوذرات فروسن و منگنز در اندازه گیری الکتروکاتالیزوری پنیسیل آمین و کاپتوپریل استفاده شد. در ادامه کاربرد مایع یونی 1-بوتیل-3-متیل ایمیدازولینیوم هگزا فلوئوروفسفات در اصلاح سطوح الکترودی به همراه نانولوله های کربنی چند دیواره در آنالیز مرفین و ایزوپروترنول مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای تاثیرگذار در تهیه این حسگرها مانند درصد مایع یونی و درصد نانولوله های کربنی نیز مورد بررسی قرار گرفت. بررسی های ولتامتری چرخه ای تاثیر همزمان نانولوله های کربنی و مایع یونی را در بهبود آنالیز مرفین و ایزوپروترنول نشان می دهد. پارامترهای سینتیکی مانند ثابت سرعت الکتروکاتالیزوری بین گونه های الکترواکتیو موجود در سطح الکترود و ترکیبات مورد آنالیز و ضریب انتقال در تمام مطالعات الکتروکاتالیزوری تعیین شدند. از تکنیک های ولتامتری پالس تفاضلی، ولتامتری موج مربعی و ولتامتری روبش خطی برای تعیین گستره غلظتی و تعیین حد تشخیص گونه های ذکر شده استفاده گردید. در ادامه، آنالیز همزمان ترکیبات استیل سیستئین و استامینوفن مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ها نشان داد که این دو ترکیب در سطح الکترودهای اصلاح نشده یک دماغه نشان می دهند در حالیکه در سطح الکترود اصلاح شده دو دماغه مجزا با اختلاف پتانسیل مناسب برای آنالیز این دو ترکیب در حضور همدیگر مشاهده شد. از طرفی آنالیز همزمان ترکیبات سیستامین و تریپتوفان و ترکیبات پنیسیل آمین، اوریک اسید و تریپتوفان در حضور همدیگر در محیط های آبی نیز انجام شد. آنالیز همزمان مرکاپتوپورین در حضور اوریک اسید برای اولین بار در سطح الکترودهای اصلاح شده در این پایان نامه به انجام رسید. حدواسط های فروسن و منگنز قرار گرفته شده در سطح بستر سیلیکات/آلومینیم در اندازه های نانو تهیه شده و برای اندازه گیری ترکیبات پنیسیل آمین و کاپتوپریل به روش الکتروکاتالیزوری استفاده شد. بررسی های انجام شده نشان داد که این نانوذرات توانایی بالایی به عنوان حدواسط در انتقال الکترون جهت آنالیز ترکیبات فوق در نمونه های بیولوژیکی مانند ادرار و نمونه های دارویی از خود نشان می دهد. بررسی های میکروسکوپ روبش الکترونی سطح الکترودها افزایش سطح فعال الکترودی در حضور نانولوله های کربنی را بخوبی نشان می دهد. بررسی اثر تکرارپذیری ساخت الکترودها نشان داد که حسگرهای پیشنهادی پایداری بالایی در محیط های آزمایشی داشته و تکرارپذیری مناسبی را در آنالیز نمونه های دارویی و بیولوژیکی از خود نشان می دهند. در نهایت بررسی امپدانس الکتروشیمیایی و مقایسه میزان انتقال الکترون الکترودهای اصلاح شده در غیاب و حضور آنالیت های مورد بررسی نشان داد که فرایند برهمکنش گونه های مورد آنالیز به خوبی در پتانسیل حدواسط رخ داده و با افزایش جریان الکتروکاتالیزوری باعث کاهش چشمگیری در میزان انتقال الکترون حدواسط می شود

این تحقیق شامل دو بخش کلی بوده، که در بخش اول تهیه یک سنسور الکتروشیمیایی با حساسیت بالا برای اندازه گیری ترکیبات دارویی مانند گلوتاتیون و اسکوربیک اسید در نمونه های دارویی و بیولوژیک با استفاده از الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانومواد و حدواسط های الکتروفعال گزارش خواهد شد. و در بخش دوم حسگر اصلاح شده با نانولوه کربنی عامل دار و پلی پیرول به همراه dna برای آنالیز ترکیبات دارویی است. در وحله اول نانو کامپوزیتی مانند اکسید روی/نانولوله کربنی و آهن/پلاتین/نانولوله کربنی را سنتز کرده و با روش های مختلف مثل xrd و tem شناسایی خواهند شد. در مرحله دوم نانو کامپوزیت سنتز شده را در تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده به عنوان یک سنسور ولتامتری با حساسیت و گزینش پذیری بالا برای اندازه گیری ترکیبات دارویی به کار برده خواهد شد. اکسیداسیون حدواسط ترکیبات با الکترود اصلاح شده را توسط روش های ولتامتری چرخه ای، کرونوآمپرومتری و طیف بینی امپدانس الکتروشیمیایی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. همچنین مقدار ثابت سرعت کاتالیزوری(k) و ضریب نفوذ(d) ترکیبات را محاسبه خواهد شد. به وسیله ی ولتامتری موج مربعی ترکیبات با الکترود اصلاح شده دامنه رنج خطی و حد تشخیص معین خواهدشد. در بخش دوم نیز الکترود مغز مداد اصلاح شده با نانولوله های کربنی عامل دار و پلی پیرول تهیه شده و dna در سطح آن تثبیت می شود. در نهایت برهمکنش dna با داروی 6-مرکاپتوپورین مختلف مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

در این تحقیق، ما کاربرد الکترودهای اصلاح شده برای اندازه گیری نمونه های بیولوژیک، زیستی و دارویی توضیح داده شده است. برای این هدف، ما الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانولوله کربنی و حدواسط دی هیدروکسی-7-متیل-h12 – بنزوتیازول]2،3b [ کوئنازولین-12-ان را برای اندازه گیری ایزوپرترنول، استامینوفن و تریپتوفن: الکترود خمیر کربن اصلاح شده با n-(4و3 - دی هیدروکسی فنیل)-5،3-دی نیتروبنزامید و نانوکامپوزیت اکسید نیکل/نانولوله کربنی برای اندازه گیری همزمان هیدرازین و فنل، الکترود خمیر کربن اصلاح شده با (9، 10 دی هیدرو- 9،10اتانوانتراسن-11، 12 – دی کربوکسیمیدو)-4- اتیل بنزن-1،2 دی ال و نانوذره اکسید نیکل به عنوان حسگر ولتامتری حساس و گزینش پذیر برای اندازه گیر اسکوربیک اسید و سودان، اندازه گیری کاپتوپریل و اندازه گیری الکتروکاتالیزوری هیدروکسیل آمین بکار گرفته شد. در مرحله اول، سنتز و بررسی ویژگی های نانوکامپوزیت اکسید نیکل/نانولوله کربنی و نانوذره اکسید نیکل با روشهای میکروسکوپ الکترونی عبوری، پراش پرتویx مورد بررسی قرار گرفت.در ادامه، رفتار الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده را در محلول آبی با روشهای ولتامتری چرخه ای، کرونوآمپرومتری و امپدانس الکتروشیمیایی مورد برسی قرار گرفت. حسگر جدید قدرت اتقال الکترون را افزایش داده و سیگنال های ایزوپرترنول، استامینوفن و تریپتوفان و همچنین هیدرازین و فنل و از طرفی اسکوربیک اسید و سودان را از همدیگر جدا می سازد. تحت بهترین شرایط آزمایشی انتخاب شده، منحنی کالیبراسیون در رنج 550-035/0 میکرومولار برای کاپتوپریل، 400-1/0 میکرومولار برای هیدروکسیل آمین، 600-01/0 میکرومولار برای اسکوربیک اسید، 550-02/0 میکرومولار برای هیدرازین و برای ایزوپرترنول 400-04/0 میکرمولار با حدتشخیص 007/0، 07/0، 006/0، 009/0 و 009/0 میکرومولار به ترتیب گزارش شد. همچنین، مقادیر ثابت سرعت الکتروکاتالیزوری، ثابت انتقال الکترون و ضریب نفوذ برای ترکیبات نام برده شده محاسبه شد. الکترود اصلاح شده برای اندازه گیری آنالیت های بالا در نمونه های زیستی، بیولوژیک و دارویی بکار گرفته شد.

در بخش اول، سنتز نانو ذره و نانو کامپوزیت اکسید نیکل بر بستر نانولوله کربنی مورد مطالعه قرار گرفت. نانو ذره و نانو کامپوزیت سنتز شده توسط روش¬های گوناگونی مثل xrd, tem, sem وedax شناسایی شدو نتایج نشان می¬دهد که سنتز بخوبی و در اندازه¬های کوچک انجام شده است. در نهایت از نانوکامپوزیت نیکل اکسید/نانولوله کربنی در سطح الکترود خمیر کربن اصلاح شده با مایع یونی به عنوان سنسور برای آنالیز مرفین، دیکلوفناک و نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید اسید استفاده شد. نتایج نشان داد که حضور نانوکامپوزیت دانسیته جریان را برای آنالیز داروها افزایش می¬دهد. پارامترهای مختلف سینتیکی و ترمودینامیکی داروها در سطح الکترود اصلاح شده محاسبه شده¬اند. در بخش دوم، انرژی¬های نسبی، خواص هندسی و قدرت پیوند هیدروژنی درون¬مولکولی چهل و هشت صورت-بندی مولکول دروکسی دوپا توسط محاسبات شیمی کوانتومی مورد بررسی قرار گرفت. تمام صورت¬بندی¬های ممکن برای ترکیب دروکسی دوپا در بالاترین سطح محاسباتی b3lyp با تابع پایه 6-311++g** جهت تعیین پایداری صورت¬بندی¬ها در فاز گازی بهینه شده¬اند. محاسبات فرکانس¬های ارتعاشی نوسانگر هماهنگ نیز در همین سطح به منظور تصحیح انرژی نقطه صفر (zpve) انجام شد. انرژی پیوند هیدروژنی برای تمامی صورت¬بندی¬ها از طریق روش¬ اسپینوزا به دست آمده است. اثرات حلال توسط مدل¬ پیوستار قطبش پذیر (pcm) در سطح b3lyp تخمین زده شده است. در ادامه به بررسی انرژی جذب اکسید نیکل بر روی کربن نانو تیوب (5،5) آرمچیر عاملدار شده با گروه عاملی اسیدی (cooh) پرداخته شد. از نظریّه اتم¬ها در مولکول¬های بادر (aim) برای بررسی نقاط بحرانی و مطالعه ماهیّت پیوند های بین مولکولی و درون مولکولی استفاده شده است. همچنین، برای فهم بهتر ماهیّت این پیوند ها، بررسی¬های اوربیتال پیوندی طبیعی (nbo) صورت گرفت. محاسبات بالاترین اوربیتال مولکولی اشغال شده (homo) و پایین¬ترین اوربیتال مولکولی اشغال نشده(lumo) و هچنین محاسبات dos نیز انجام شده است.

در این مطالعه یک روش رسوب دهی مستقیم را برای سنتز نانوذرات روی¬ اکسید و نانوکامپوزیت روی اکسید /نانولوله کربنی ارائه شد. نانومواد با استفاده از روشهای میکروسکوپ عبوری الکترونی، پاش پرتوی x و eds مورد ارزیابی قرار گرفت. در ادامه، یک الکترود جدید خمیر کربن اصلاح شده با نانوذره روی اکسید و یا نانوکامپوزیت روی اکسید/نانولوله کربنی و مایع یونی آب-گریز 1-متیل-3- بوتیل ایمیدازول برمید و 1-هگزیل-3-متیل-ایمیدازولینیوم-هگزافلوروفسفات به عنوان اتصال دهنده تهیه شد. رفتار الکتروشیمیایی کاربیدوپا در سطح الکترود اصلاح شده با مایع یونی و نانوکامپوزیت روی اکسید/نانولوله کربنی و ایزوپرترنول در سطح الکترود اصلاح شده با مایع یونی و نانوذره روی اکسید در محلول بافر فسفات توسط ولتامتری چرخه¬ای، امپدانس الکتروشیمیایی، کرونوآمپرومتری و ولتامتری موج مربعی بررسی شد. نتایج تجربی نشان می¬دهد که الکترود اصلاح شده فعالیت کاتالیزوری ردوکس کاربیدوپا و ایزوپرترنول را افزایش می¬دهد. ضریب انتقال الکترون، ضریب نفوذ و مقاومت انتقال بار برای کاربیدوپا و ایزوپرترنول در سطح الکترود اصلاح شده محاسبه شد. حد تشخیص کاربیدوپا و ایزوپرترنول به ترتیب 05/0 و 09/0 میکرومولار به دست آمد. حسگر پیشنهاد شده با موفقیت برای تعیین کاربیدوپا و ایزوپرترنول در نمونه¬های ادرار انسان، محصولات دارویی و سرم به کار برده شد.

در این¬کار پلیمر قالب ملکولی کوئرستین با استفاده از روش پلیمریزاسیون توده¬ای تهیه شده است. از 4- وینیل پیریدین(4-vp) به عنوان مونومر عاملی، از اتیلن¬گلایکول¬دی¬متاکریلات (egdma) به عنوان شبکه-ساز، از آزوبیس¬ایزوبوتیرونیتریل (aibn) در مقدار کم به عنوان آغازگر رادیکالی و مخلوط متانول/تتراهیدروفوران (نسبت 3:7) به¬عنوان حلال استفاده گردید. ساختار پلیمر سنتز شده با روش¬های طیف¬سنجی فروسرخ و آنالیز حرارتی مورد بررسی قرار گرفت. پلیمر سپس خرد شده و اندازه ذرات آن با استفاده از آسیاب گلوله¬ای و سیستم غربال تنظیم گردید (90-103 میکرومتر). در مرحله بعد کوئرستین گیر افتاده در شبکه پلیمری با استفاده از روش سوکسوله از بستر بیرون کشیده شد. مطالعات جذب و واجذب کوئرستین با رویکردهای حالت ایستا (مجاورت پودر پلیمر با محلول کوئرستین) و حالت ستونی انجام شدند. اندازه¬گیری¬های غلظت در مراحل مختلف با روش¬های اسپکتروفتومتری و lc/esi/ms انجام شدند. مطالعات سینتیک جذب در حالت ایستا حاکی از جذب بیش از 97% کوئرستین در کمتر از 5 دقیقه در محلول 0/5 میکروگرم بر میلی¬لیتر از کوئرستین بود. داده¬های ایزوترم جذب سطحی با مدل لانگمویر-فروندلیچ انطباق داده شد و ظرفیتی معادل 0/202 میکرومول بر گرم (0/61 میلی¬گرم بر گرم) برای آن محاسبه گردید. در مطالعات ستونی تأثیر سرعت عبور نمونه، سرعت عبور شوینده و حجم شوینده بر روی بازیافت بررسی شدند. منحنی رسوخ برای محلول 0/10 میکروگرم بر میلی¬لیتر کوئرستین بدست آمده و ظرفیت رسوخ معادل 2/51 میلی¬گرم بر گرم محاسبه گردید. در این مطالعات حجم حد برابر با 0/400 و فاکتور تغلیظ 80 بدست آمده و کارایی تجزیه¬ای روش در قالب دقت (2/3= rsd%) و حد تشخیص (0/3 نانوگرم بر میلی¬لیتر) بررسی گردیدند. در نهایت از روش ستونی ارائه شده برای پاک¬سازی محلول استخراج شده از گیاه و پیش¬تغلیظ و اندازه¬گیری کوئرستین استفاده شد.