توسعه حسگرهای جدید الکتروشیمیایی بر پایه تک لایه های خودآرا و نانولوله های کربنی برای اندازه گیری برخی مواد و گونه های بیولوژیکی

این رساله در دو فصل اصلی تنظیم شده است: در فصل اول مروری بر تئوری و پیشینه تحقیق شده است. این فصل مواردی از جمله معرفی مختصری از حسگرهای شیمیایی، دلایل اصلاح سطح الکترود در الکتروشیمی، معرفی تک لایه های خود آرا و نانولوله های کربنی و در نهایت معرفی ترکیباتی که اندازه گیری بر روی آنها انجام شده را شامل می شود. فصل دوم، شامل بخش تجربی است و در 5 بخش ارائه شده است: در بخش اول، یک الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانولوله های کربنی چند دیواره عامل دار شده با لیگاند 2-(5-برمو-2-پیریدیل آزو)-5-دی اتیل آمینو فنول برای تعیین سرب با روش ولتامتری عریان سازی آندی پالسی تفاضلی ارائه شده است. روش تجزیه ای شامل مرحله تغلیظ مدار باز در محلول بافر استات m 1/0 (6/5=ph)، به مدت 9 دقیقه بود. این مرحله با تعویض محلول به بافر استات تمیز (2/4=ph) که در آن سرب پیش تغلیظ شده به مدت 15 ثانیه در پتانسیل v 00/1- احیا می شود، ادامه می یابد. سپس، پتانسیل آندی به منظور به دست آوردن پیک ولتامتری از 00/1- تا v 200/0- روبش شد. منحنی کالیبراسیون سرب در محدوده غلظتی g/lµ 6/114-9/0 خطی بود. حد تشخیص برای سرب g/lµ 1/0 و انحراف استاندارد نسبی برای هفت اندازه گیری متوالی برای غلظت های 0/10 و g/lµ 0/100 سرب به ترتیب 2/2± و 7/1± درصد به دست آمد. بسیاری از یون های دیگر در تعیین سرب بی تأثیر یا اثر کمی داشتند. این روش برای تعیین سرب در نمونه های آب و آلیاژهای استاندارد به کار رفت. در بخش دوم، یک تک لایه خودآرای الکتروفعال از طریق اتصال کوالانسی پروتوکتکوئیک اسید روی سطح طلا تهیه شد. اصلاح شامل یک فرایند سه مرحله ای می باشد: (الف) تهیه تک لایه خودآرای سیستآمین روی سطح الکترود طلا، (ب) فعال سازی گروه های کربوکسیل پروتوکتکوئیک اسید در محلول و (ج) اصلاح تک لایه خودآرای سیستآمین بوسیله پروتوکتکوئیک اسید فعال شده و عامل دار کردن آن بوسیله گروه های عامل انتهایی کتکول. در ادامه، ابتدا رفتار الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده مورد مطالعه قرار گرفت. سپس اکسایش الکتروکاتالیزوری دوپامین در سطح الکترود با استفاده از روشهای ولتامتری چرخه ای و آمپرومتری مورد مطالعه قرار گرفت. منحنی کالیبراسیون برای دوپامین در گستره mµ 9/972-0/4 خطی بود. حد تشخیص برای دوپامین نیز mµ 5/1 به دست آمد. در بخش سوم، یک الکترود کربن شیشه ای جدید اصلاح شده با نانولوله های کربنی و ترکیب 1-بنزیل-4-فروسنیل-1-h-]1و2و3[ تری آزول تهیه شد و برای اندازه گیری همزمان n-استیل سیستئین و فولیک اسید به کار رفت. ولتامتری چرخه ای، کرونوآمپرومتری و ولتامتری موج مربعی برای مطالعه رفتار الکتروکاتالیزوری الکترود اصلاح شده نسبت به اکسایش n-استیل سیستئین و فولیک اسید در محلول آبی (0/8=ph) به کار رفتند. رفتار الکتروشیمیایی fe3+/fe2+ در الکترود اصلاح شده نیز مطالعه شد. نتایج نشان دهنده رفتار تحت کنترل جذب سطحی می باشد. جدایی پتانسیل های پیک اکسایش برای n-استیل سیستئین و فولیک اسید حدود mv 280 بود. منحنی های درجه بندی به دست آمده برای n-استیل سیستئین در دو محدوده 0/10-1/0 و mµ 0/600-0/10 خطی می باشند. حد تشخیص برای n-استیل سیستئین mµ 061/0 بدست آمد. ضریب نفوذ و ثابت سرعت کاتالیزوری برای اکسایش n-استیل سیستئین در سطح الکترود اصلاح شده مقادیر cm2 s-15-10×5/3 و m-1 s-1 104×85/9 محاسبه شدند. روش حاضر برای تعیین n-استیل سیستئین و فولیک اسید در نمونه های دارویی و ادرار به کار گرفته شد. در بخش چهارم، الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانولوله های کربنی و ترکیب 1-بنزیل-4-فروسنیل-1-h-]1و2و3[ تری آزول برای اکسایش الکتروکاتالیزوری d-پنیسیل آمین به کار رفت. نتایج شامل کاهش ولتاژ اضافه حدود mv 470 به همراه افزایش چشمگیر پاسخ جریان می باشد. به خاطر اثر الکتروکاتالیزوری قوی نسبت به اکسایش d-پنیسیل آمین، الکترود اصلاح شده می تواند مشکل همپوشانی پیک های ولتامتری d-پنیسیل آمین و تریپتوفان را حل کند. جدایی پیک ها 270 میلی ولت می باشد. این مسئله امکان اندازه گیری گزینش پذیر d-پنیسیل آمین را در حضور تریپتوفان فراهم می کند. ضریب انتقال بار برای اکسایش کاتالیزوری d-پنیسیل آمین و ضریب نفوذ گونه در شرایط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. در محلول بافر فسفات با 0/8=ph جریان های پیک اکسیدی در محدوده غلظتی 0/10-0/1 و mµ 0/900-0/10 به صورت خطی می باشند. روش بالا به طور موفقیت آمیزی برای تعیین d-پنیسیل آمین و تریپتوفان در نمونه های دارویی و ادرار مورد استفاده قرارگرفت. در بخش پنجم، رفتار الکتروشیمیایی و امکان اندازه گیری متیل دوپا در سطح الکترود خمیر کربن اصلاح شده با فروسن و نانولوله های کربنی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج ولتامتری چرخه ای نشان می دهد سیستم فروسن و نانولوله های کربنی فعالیت الکتروکاتالیزوری را نسبت به اکسایش متیل دوپا افزایش می دهد. این افزایش باعث بهبود جریان های پیک آندی نسبت به متیل دوپا می شود و امکان ساخت حسگر ولتامتری با حساسیت بالا را برای تعیین متیل دوپا در نمونه های حقیقی فراهم می کند. در شرایط بهینه، روش حاضر دو محدوده خطی (0/10-1/0 و mµ 0/500-0/10) و حد تشخیص mµ 08/0 را نسبت به متیل دوپا نشان داد. ضریب انتقال بار و ضریب نفوذ برای اکسایش الکتروکاتالیزوری متیل دوپا در شرایط آزمایشگاهی مقادیر 28/0 و cm2 s-1 6-10×9/7 محاسبه شدند. بعلاوه، این روش برای تعیین همزمان متیل دوپا و فولیک اسید در نمونه های دارویی و ادرار نیز مورد استفاده قرارگرفت.