کاربرد مایع یونی و نانومواد در تهیه حسگرها و زیست حسگرهای الکتروشیمیایی

در بخش اول، الکترود کربن مایع یونی(cile) حاوی هتروپلی آنیون -403o12pmo و مایع یونی اِن اُکتیل پیریدینیوم هگزافلوروفسفات(]6py][pf8[c) به عنوان اتصال دهنده، تهیه شد (به اختصار، -cile12pmo). ولتاموگرام های چرخه ای الکترود اصلاح شده با -403o12pmo سه زوج دماغه ردوکس برگشت پذیر i-i`، ii-ii` و iii-iii` به ترتیب مربوط به فرایندهای اکسایش و احیای دو، چهار و شش الکترونی این ترکیب نشان دادند. مقادیر ? و متناظراً، ثابت های سرعت انتقال الکترون (ks)، برای سه زوج ردوکس i-i`، ii-ii` و iii-iii` به ترتیب 481/0، 476/0، 475/0 و 65/3، 16/5، 1-s 89/3 به دست آمدند. مقدار پوشش سطحی (?c) برای تمامی سه زوج 2-cm mol 10-10 ? (2/0?) 8/9 به دست آمد. الکترود اصلاح شده فعالیت الکتروکاتالیزوری خوبی نسبت به یدات با ثابت سرعت واکنش شیمیایی (k) برابر با 1- s1-m 104 ? 2/1 نشان داد. مقدار ضریب انتشار یدات (d) 1-s 2cm 6-10 ?54/1 به دست آمد. منحنی درجه بندی یدات در محدوده غلظتی 10 تا 1000 میکرومولار (9996/0 r =) خطی بود. حد تشخیص (3s/n = ) و حساسیت حسگر ساخته شده نسبت به یدات به ترتیب ?m 6/2 و 1-mm ?a 3/6 بودند. الکترود اصلاح شده با موفقیت برای اندازه گیری یدات در نمونه نمک طعام تجاری مورد استفاده قرار گرفت. در بخش دوم، روش جدیدی برای تهیه یک پوسته پایدار و محکم از ]6py][pf8[c و -403o12pmo بر روی سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانولوله های کربنی چنددیواره (mwcnts) به روش ساده فروبری ارائه شد (12pmo-]6py][pf8gce/mwcnts/[c). ولتاموگرام های چرخه ای الکترود اصلاح شده، سه زوج دماغه ردوکس برگشت پذیر مربوط به -403o12pmo نشان دادند. مقادیر ks برای سه زوج ردوکس i-i`، ii-ii` و iii-iii` به ترتیب (8/0?) 8/53، (6/0?) 8/51، (2/1?) 1-s 8/51 به دست آمدند. مقدار پوشش سطحی (?c) برای تمامی سه زوج 2-cm mol 9-10 ? 94/5 به دست آمد. الکترود اصلاح شده فعالیت الکتروکاتالیزوری خوبی را نسبت به هیدروژن پراکسید و یدات با ثابت های سرعت واکنش شیمیایی (k) به ترتیب برابر با 103 ? (3/0?) 8/2 و 1- s1-m 103 ? (7/0?) 3/9 نشان داد. مقادیر ضریب انتشار 2o2h و یدات (d) به ترتیب 5-10 ?21/1 و 1-s 2cm 6-10 ?03/1به دست آمدند. منحنی های درجه بندی 2o2h و یدات به ترتیب در محدوده های غلظتی 20 تا 8000 و 20 تا 2000 میکرومولار با ضریب همبستگی 9999/0 خطی بودند. حد تشخیص (3s/n = ) و حساسیت حسگر ساخته شده نسبت به 2o2h به ترتیب ?m 12 و 2-cm 1-mm ?a 73 و برای یدات به ترتیب ?m 15 و 2-cm 1-mm ?a 190 بودند. در بخش سوم، نانوذرات آبی پروس (pbnps) بر روی سطح الکترود گرافیتی اسپکتروسکوپی چکانده شده و لایه ای از نفیون بر روی سطح آن قرار داده شده و حسگر جدیدی برای اندازه گیری 2o2h ارائه شد. نانوذرات آبی پروس تهیه شده دارای اندازه متوسط (8?) 35 نانومتر و توزیع نسبتاً یکنواخت بودند. ولتاموگرام های چرخه ای الکترود اصلاح شده یک زوج دماغه کاتدی و آندی مشخص مربوط به احیای آبی پروس (pb) و اکسایش سفید پروس (pw) در محدوده پتانسیلی 35/0 تا 05/0- ولت نسبت به ag|agcl|kclsat با مقادیر میانگین ? و ks به ترتیب (01/0?) 49/0 و 1-s (5?) 30 نشان دادند. مقدار میانگین ?c برای pbnps، 2-cm mol10-10 ? (6/0?) 3/5 به دست آمد. ثابت سرعت واکنش شیمیایی (k) و ضریب انتشار 2o2h بر روی الکترود اصلاح شده به ترتیب برابر با 1- s1-m 102 ? (13/0?) 33/1 و 1-s 2cm 6-10 ?1/3 بود. منحنی درجه بندی اندازه گیری 2o2h در سیستم تزریق در جریان (fia) با استفاده از روش آمپرومتری در محدوده غلظتی m6-10?1/2–4-10?4/1 با ضریب همبستگی 9998/0 خطی بود. حد تشخیص (3s/n = ) و حساسیت حسگر ساخته شده نسبت به 2o2h به ترتیب 1 میکرومولار و 2-cm 1-mm ?a 63/138 بودند. در نهایت آنزیم گلوکزاکسیداز به عنوان یک نمونه از آنزیم های تولید کننده 2o2h بر روی الکترود گرافیتی اصلاح شده با نانوذرات آبی پروس تثبیت شده و از آن برای اندازه گیری گلوکز استفاده شد. در بخش چهارم، نانوذرات آبی پروس محلول در تولوئن تهیه شده و بر روی سطح الکترود کربن شیشه ای قرار داده شدند. نانوذرات آبی پروس تهیه شده دارای اندازه متوسط (5?) 45 نانومتر بودند. ولتاموگرام چرخه ای الکترود اصلاح شده یک زوج دماغه کاتدی و آندی مربوط به pb/pw با مقادیر پتانسیل فرمال 172/0 ولت و ?ep برابر با 65 میلی ولت نشان داد. الکترود اصلاح شده فعالیت الکتروکاتالیزوری خوبی نسبت به احیای 2o2h نشان داد. منحنی درجه بندی اندازه گیری 2o2h در سیستم تزریق در جریان (fia) با استفاده از روش آمپرومتری در محدوده غلظتی m 6-10?6/3 تا 4-10?6/3،با ضریب همبستگی 9999/0 خطی بود. حد تشخیص (3s/n = ) و حساسیت حسگر ساخته شده نسبت به 2o2h به ترتیب ?m 1/3 و 2-cm 1-mm ?a 4/59 بودند. الکترود اصلاح شده، پایداری عملی و نگه داری بسیار خوبی را برای اندازه گیری آمپرومتری 2o2h نشان داد. در نهایت آنزیم گلوکزاکسیداز برای ساخت زیست حسگر گلوکز با کمک نفیون بر روی سطح الکترود اصلاح شده با pbnps قرار داده شد. بررسی اثر مزاحمت احتمالی گونه های همراه در اندازه گیرهای گلوکز انتخابگری زیاد زیست حسگر طراحی شده نسبت به این گونه حیاتی را نشان داد. این زیست حسگر درصدهای بازیابی خوبی برای اندازه گیری غلظت های مختلف گلوکز افزوده شده در بافت نمونه سرم انسانی نشان داد. در بخش پنجم، نانولوله های کربنی چنددیواره تزیین شده با نانوذرات پالادیم (nanopd-mwcnts) با استفاده از تجزیه حرارتی نمک پالادیم استات تهیه و بر روی سطح الکترود کربن شیشه ای تثبیت شدند. پتانسیل الکترواکسایش هیدرازین بر روی الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با nanopd-mwcnts به ترتیب به میزان 1000 و900 میلی ولت نسبت به الکترودهای gce و gce/mwcnts به سمت پتانسیل های منفی تر جابه جا و در پتانسیل 227- میلی ولت نسبت به ag|agcl|kclsat ظاهر شد. تعداد الکترون ها و پروتون های شرکت کننده در واکنش الکترواکسایش هیدرازین، به ترتیب برابر با 4 و5 به دست آمدند. مقدار ضریب انتشار هیدرازین (d) 1-s 2cm 5-10 ?12/1 به دست آمد. منحنی درجه بندی اندازه گیری هیدرازین با استفاده از روش آمپرومتری در محدوده غلظتی1/0 تا 10 میکرومولار با ضریب همبستگی 9999/0 خطی بود. حد تشخیص (3s/n = ) و حساسیت حسگر ساخته شده نسبت به هیدرازین به ترتیب 16 نانومولار و 1-mm ?a 5/146 بودند. الکترود اصلاح شده از پایداری و انتخابگری زیادی نسبت به اندازه گیری هیدرازین برخوردار بود. این حسگر قابلیت خوبی برای اندازه گیری غلظت هیدرازین افزوده شده در نمونه حقیقی نشان داد. در بخش ششم، الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با nanopd-mwcnts برای اندازه گیری مستقیم و بدون استفاده از واسطه انتقال الکترون 2o2h و nadh را در پتانسیل مازاد کم به کار برده شد. الکترود اصلاح شده با nanopd-mwcnts واکنش احیا و اکسایش 2o2h را به ترتیب در پتانسیل های دماغه 210- و 330+ میلی ولت و واکنش اکسایش nadh را در پتانسیل 390+ میلی ولت تسریع نمود، در حالی که این واکنش ها بر روی الکترودهای کربن شیشه ای و gce/mwcnts در پتانسیل های خیلی زیادتر انجام پذیر بودند. مقادیر ضریب انتشار 2o2h و nadh به ترتیب 5-10 ? 04/1 و 1-s 2cm 6-10 ? 75/2 به دست آمدند. منحنی های درجه بندی اندازه گیری 2o2h با استفاده از روش آمپرومتری در پتانسیل های احیایی و اکسایشی به ترتیب در محدوده های غلظتی20 تا 1000 و 20 تا 60 میکرومولار با ضرایب همبستگی 9999/0 و 9998/0 خطی بودند. حد تشخیص (3s/n = ) و حساسیت حسگر ساخته شده نسبت به 2o2h در پتانسیل احیایی به ترتیب ?m 14 و 2-cm 1-µm na 5/67 و اکسایشی به ترتیب ?m 2/1 و 2-cm 1-µm na 6/166 بودند. منحنی های درجه بندی اندازه گیری nadh، در دو محدوده غلظتی 1/0 تا 40 و 50 تا 400 میکرومولار به ترتیب با ضرایب همبستگی 9996/0 و شیب های 2-cm 1-µm na 596 و 2-cm 1-µm na 423، خطی بودند. حد تشخیص (3s/n = ) حسگر ساخته شده نسبت به nadh با استفاده از شیب محدوده خطی اول، nm 32 به دست آمد. از جمله سایر ویژگی های این حسگر می توان به زمان پاسخ کوتاه، تکرارپذیری و پایداری عالی، برای اندازه گیری آمپرومتری هیدروژن پراکسید و nadh اشاره کرد. در نهایت آنزیم گلوکزاکسیداز نیز به عنوان مدل آنزیمی برای اندازه گیری گلوکز بر پایه اکسایش هیدروژن پراکسید با کمک لایه نفیون به کار گرفته شد. کلمات کلیدی: حسگرها، زیست حسگرها، الکترودهای اصلاح شده شیمیایی، نانولوله های کربنی چنددیواره، نانومواد، فسفومولیبدیک اسید، مایع یونی، نانوذرات آبی پروس، نانوذرات پالادیوم تزیین شده بر روی نانولوله های چنددیواره، یدات، هیدروژن پراکسید، گلوکز، هیدرازین، nadh.