کاربرد فیلم نانولوله های کربنی- سورفکتانت یونی در بررسی انتقال الکترون مستقیم کاتالاز و طراحی یک زیست حسگر الکتروشیمیایی تیروزیناز برای تعیین ترکیبات فنلی

نتایج مطالعات در مورد رفتار الکترو شیمیایی پروتئین های اکسایش-کاهش روی سطح الکترودها، در زمینه های متفاوتی ازجمله تحقیقات بنیادی بیوشیمیایی و طراحی زیست حسگر ها کاربرد دارد. اما نکته قابل توجه در این مطالعات این است که انتقال الکترون با سطح برهنه الکترود ها به چند دلیل برای پروتئین های اکسایش-کاهش دشوار است. اولا جهت گیری نا مناسب پروتئین ها روی سطح الکترود مانع از انتقال الکترون بین الکترود و مرکز الکتروفعال پروتئین که در اعماق زنجیرهای پلی پپتیدی پنهان شده است می شود. همچنین جهت گیری نا مناسب مولکول های پروتئین ممکن است فاصله بین مرکز الکترو فعال و الکترود را افزایش داده و این عامل به نوبه خود باعث سخت تر شدن انتقال الکترون گردد. ثانیا جذب سطحی ناخالصی های ماکرو مولکولی و یا واسرشته شدن پروتئین ها روی سطح الکترود می تواند از انتقال الکترون بین پروتئین و الکترود جلوگیری کند. بنابراین، افزایش سرعت انتقال الکترون و فعالیت کاتالیتیکی پروتئین (آنزیم) به کمک روش های جدید آماده سازی پروتئین ها روی سطح الکترود از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از این روش های جدید تثبیت پروتئین ها روی سطح الکترود به کمک فیلم های مواد فعال سطحی (سورفکتانت) است. مواد فعال سطحی مولکول های آبدوستی با یک سر قطبی و یک دنباله طویل هیدرو کربنی هستند. همچنین نانو لوله های کربنی به دلیل داشتن سطح وسیع، هدایت الکتریکی خوب، و قدرت مکانیکی زیاد ترکیبات بسیار مناسبی برای تثبیت پروتئین روی سطح الکترودها می باشند. در قسمت اول این پایان نامه آنزیم کاتالاز (ct) ، به عنوان یک آنزیم اکسایش-کاهش با اندازه بزرگ، در فیلم نانولوله های کربنی چند دیواره (mwcnts)- دودسیل تری متیل آمونیوم بروماید (dtab) محصور شد و پس از قرار گرفتن روی سطح الکترود کربن شیشه (gce) با یک لایه نافیون(nf) پوشیده شد (mwcnts-dtab-ct/nf). مطالعات ولتامتری، فیلم نانولوله های کربنی چند دیواره-dtab -کاتالاز /نافیون روی سطح الکترود کربن شیشه یک جفت پیک شبه برگشت پذیر در پتانسیل فرمال 279/0- ولت نسبت به الکترود نقره- نقره کلرید را نشان می دهد که مربوط به جفت اکسایش-کاهش fe(iii)/fe(ii) در جایگاه فعال آنزیم کاتالاز در محلول 50 میلی مولار بافر فسفات در ph 7 است. پارامتر های الکترو شیمیایی شامل ضریب انتقال الکترون (49/0) و ثابت سرعت هتروژن (34/0±71/10) با استفاده از مدل لاویرون محاسبه شدند. کاهش کاتالیتیکی پراکسید هیدروژن در سطح الکترود اصلاح شده با فیلم mwcnts-dtab-ct/nf نشان می دهد که الکترود اصلاح شده پیشنهادی قابلیت استفاده در ساخت زیست حسگر های الکتروشیمیایی بر اساس الکتروشیمی مستقیم کاتالاز را دارا می باشد. در قسمت دوم سعی شده است تا از تثبیت آنزیم تیروزیناز (ty) روی سطح الکترود خمیر کربنی برای تعیین مقدار ترکیبات فنلی استفاده شود. ترکیبات فنلی از آلودگی های مهم در آبهای سطحی و زیر زمینی به حساب می روند و بسیاری از آنها سمی بوده و تاثیرات زیانباری را بر جانوران و گیاهان به جا می گذارند. بنابراین، شناسایی و تعیین مقدار این ترکیبات، برای محیط زیست از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مطالعه یک زیست حسگر جدید بر مبنای تیروزیناز جهت تعیین مقدار ترکیبات فنلی بوسیله تثبیت لایه نازکی از فیلم تیروزیناز- نانولوله های کربنی- دی تترادسیل دی متیل آمونیوم برومید (dtdab) بر روی الکترود خمیر کربنی آمیخته شده با نافیون (ncpe)گزارش شده است (mwcnts-dtdab-ty/ncpe). شرایط انجام آزمایش و ساخت الکترود بهینه شد و سوبستراهای فنل، کتکول، پاراکلروفنل، پاراکروزول از طریق کاهش مستقیم بیوکاتالیتیکی گونه های کینون به ترتیب در پتانسیل های 125-، 97-، 155-،130- میلی ولت نسبت به نقره-نقره کلرید تعیین مقدار شدند. برای گونه های فنل، محدوده خطی 3/24-5/1 میکرومولار، حد تشخیص 1/1 میکرو مولار، بدست آمد.