کاربرد نانوساختارها و اصلاح گرهای مختلف در ساخت سنسورهای الکتروشیمیایی جهت اندازه گیری داروها، آلکالوئیدها و گونه های زیست محیطی

در این تحقیق جهت ارتقای کارایی و حساسیت آنالیز حسگرهای الکتروشیمیایی، از انواع نانومواد برای اصلاح الکترودهای شناساگر استفاده شده است. تحقیقات صورت گرفته را می توان به چهار بخش؛ استفاده از نانولوله های کربنی چند دیواره (mwcnts) در اندازه گیری داروهای کاپتوپریل (capt)، هیدروکلروتیازید (hctz)، آموکسی سیلین (amx)، آلکالوئید تبائین و ماده منفجره سیکلوتری متیلن تری نیترامین (rdx)؛ تهیه نانوکامپوزیت mwcnts با نانوذرات کمپلکس هگزاسیانوفرات کبالت (cohcf) و استفاده از خواص الکتروکاتالیزوری الکترود خمیری آن در اندازه گیری داروی دیکلوفناک؛ تهیه نانوساختارهای متخلخل طلا با اجرای پالس های متوالی پتانسیل های (cpp) اکسایش- کاهش بر روی الکترودهای طلای معمولی و بکارگیری آن در اندازه گیری داروی مترونیدازول و در بخش آخر، تهیه نانودندریت های نقره تثبیت شده بر روی الکترود کربن شیشه ای (gce) با استفاده از تکنیک های رسوب دهی الکتروشیمیایی و ارزیابی خواص الکتروکاتالیزوری آن در مقایسه با نقره معمولی و mwcnts، تقسیم بندی نمود. در همه موارد، رفتار ردوکسی داروها و الکترودهای اصلاح شده توسط انواع تکنیک های الکتروشیمیایی مانند ولتامتری سیکلی (cv) و اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) مطالعه شده و مکانیزم های موثر در واکنش های اکسایش-کاهش مواد شناسایی شده است و پارامترهای تأثیرگذار در افزایش حساسیت روش های تجزیه ای پیشنهاد شده، بهینه سازی شده است. همچنین جهت شناسایی مورفولوژی، ساختارها و کیفیت نانومواد سنتز شده، مشخصه یابی های لازم با استفاده میکروسکوپ های الکترونی روبشی (sem) و نیروی اتمی (afm)، تکنیک پراش پرتو x (xrd) و اسپکتروسکوپی ft-ir صورت گرفته است. اصلاح الکترود کربن gce توسط mwcnts و استفاده از تکنیک های ولتامتری عاری سازی جذبی، منجر به ارتقای قابل ملاحظه ارقام شایستگی روش های تجزیه ای و بهبود قابل ملاحظه سینتیک انتقال الکترون واکنش های الکتروشیمیایی مواد اشاره در فوق می گردد. با استفاده از الکترود مذکور، داروهای capt، hctz، amx و آلکالوئید تبائین را به ترتیب با حد تشخیص های نزدیک به 2/0 میکرومولار، 8/0 نانومولار، 2/0 و 2/0 میکرومولار در فرمولاسیون های دارویی یا نمونه های ادرار انسانی اندازه گیری شد و امکان تشخیص مقادیر بسیار کم ماده منفجره rdx، تا حد تشخیص 0/25 نانومولار، در نمونه های آبی فراهم گردید. از طرف دیگر برای بهبود گزینش پذیری حسگرهای برپایه نانولوله ها، این مواد با الکتروکاتالیزورهای دیگر، مانند cohcf، مخلوط شدند. نانوکامپوزیت mwcnts-cohcf تهیه شده در این تحقیق، کاربرد وسیعی در انواع حسگرها و بیوحسگرهای الکتروشیمیایی دارد. مطالعات صورت گرفته نشان داد که از آن می توان بطور کارآمدی در کاتالیز واکنش اکسایش داروی دیکلوفناک و اندازه گیری آن در نمونه های دارویی، با حد تشخیص نزدیک به 0/46 میکرومولار، استفاده نمود. در بخش سوم این کار پژوهشی، با پیش تیمار الکترودهای معمولی طلا توسط تکنیک الکتروشیمیایی cpp، سینتیک انتقال الکترون و سطح موثر آن ها تا حد قابل ملاحظه ای بهبود پیدا کرده و از آن برای اندازه گیری داروی مترونیدازول در نمونه های دارویی و ادرار انسانی بهره گرفته شده است. در بخش پایانی، برای اولین بار، ساختارهای نانودندریتی نقره (agnds) بر روی الکترود gce تثبیت شده است و خواص منحصر به فرد آن در بهبود سینتیک انتقال الکترون فرایندهای احیاء موادی مانند هگزاسیانوفرات پتاسیم و ماده منفجره rdx در محلول های آبی و آب اکسیژنه در محیط های غیرآبی، توسط تکنیک های cv و eis مطالعه شد. بررسی ها نشان داد که نانودندریت ها، سینتیک واکنش های احیاء را تا حد قابل مقایسه با نانولوله های کربنی و بسیار کارآمدتر از الکترودهای نقره معمولی ارتقاء داده و از آن ها می توان به عنوان جایگزینی مناسب به جای الکترودهای نقره در سیستم های الکتروشیمیایی بهره گرفت. با توجه به محدودیت پایداری فیزیکی الکترودهای اصلاح شده با فیلم نانولوله های کربنی در محیط های غیرآبی، استفاده از نانودندریت ها به عنوان مواد الکترودی جدید، مشکل فوق را تاحد قابل ملاحظه ای کاهش می دهد و به نظر می رسد رویکرد مناسبی جهت ارتقای کارایی حسگرها باشد.