ساخت نانوبیوسنسور بر مبنای آنزیم و نانومواد جهت سنجش گلوکز

با توجه به رشد روزافزون صنعت و تکنولوژی در سالهای اخیر توسعه روشهایی متناسب و همگام با این رشد در زمینه های مختلف ضروری می باشد. آنالیز و سنجش مواد در بخش های مختلف صنایع شیمیایی، دارویی و پزشکی یکی از شاخصه هایی است که بسیار حایز اهمیت می باشد، که هر اندازه روشهای آنالیز سریع تر و دقیق تر باشد ارزشمندتر می باشد. در مورد گلوکز بعنوان ترکیبی مهم در صنایع غذایی و همچنین نیاز به تنظیم مداوم قند خون در بیماران دیابتی، اهمیت تشخیص و سنجش این ماده آشکار می گردد. بیوسنسورها ابزاری توانمند جهت شناسایی مواد آلی و مولکولهای زیستی می باشند. در حقیقت بیوسنسورها ابزارهای آنالیتیکی هستند که می توانند با بهره گیری از هوشمندی مواد بیولوژیکی، ترکیب یا ترکیباتی را شناسایی نموده و با آنها واکنش دهند. معمولا موادی را که بیوسنسور آنالیز می کند سوبسترا یا آنالیت می نامند. محصول واکنش حسگر با آنالیت می تواند یک پیغام شیمیایی، نوری، حرارتی و یا الکتریکی باشد. در یک بیوسنسور، عنصر حسگر باید به نوعی به مبدلی متصل شود تا پاسخ اختصاصی حاصل شده به سیگنال قابل اندازه گیری تبدیل شود. در حقیقت یک بیوسنسور را می توان به عنوان ابزاری که از تلفیق یک عنصر بیولوژیکی متصل به یک مبدل حاصل می شود، تعریف نمود. نانوبیوسنسورها با تلفیق دو علم بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی روش هایی بسیار سریع و دقیق را برای سنجش و اندازه گیری مواد و آنالیت های مختلف فراهم می نمایند که این مطلب اهمیت بسیار بالای این گونه سنسورها را نشان می دهد. در تحقیق حاضر هدف به بررسی و طراحی نانوبیوسنسور آنزیمی برای تشخیص و آنالیز گلوکز پرداخته شد. آنزیم گلوکز اکسیداز با توجه به گزینش پذیری بالا نسبت به گلوکز بعنوان عنصر بیولوژیکی انتخاب شد. با توجه به مطالعات انجام شده مبدل الکتروشیمیایی و روش های ولتامتری چرخه ای و آمپرومتری برای بررسی عملکرد بیوسنسور بکار برده شد. در این راستا شرایط مختلف تثبیت آنزیم (جذب سطحی، اتصال عرضی، بدام اندازی و محبوس سازی) با استفاده از مواد تثبیت کننده کیتوسان، نفیون و گلوتار آلدهید بررسی گردید. پارامترهای عملیاتی متعددی مانند نوع الکترود کاری، غلظت آنزیم، دما، ph، اثر مواد مزاحم و همچنین پایداری حرارتی و زمانی سنسورهای ساخته شده بررسی و شرایط بهینه برای ساخت سنسور آنزیمی گلوکز تعیین شد. با توجه به نتایج حاصل از آزمایش ها کیتوسان بعنوان یک ماده مناسب و حفظ کننده فعالیت آنزیم در دراز مدت و همچنین نفیون بعنوان روکش برای جلوگیری موثر از نشت آنزیم بکار برده شدند. همچنین برای افزایش رسانایی در ساپورت و در نتیجه افزایش میزان پاسخ جریان از الکترولایه نشانی نانوذرات نقره بر روی ساپورت استفاده شد. در شرایط بهینه 10 میکرولیتر از محلول شامل 5 میلی گرم بر میلی لیتر گلوکز اکسیداز و 4/0 درصد وزنی کیتوسان بر سطح الکترود تزریق شده و پس از خشک شدن نانوذرات نقره بر روی آن نشانده شد و سپس 5 میکرو لیتر محلول نفیون 5/0 درصد وزنی بعنوان روکش استفاده شد. در تحقیق حاضر میزان حساسیت نانو بیوسنسور µa mm?1 cm?2 6/58، حد تشخیص 4/4 میکرو مولار گلوکز، زمان پاسخ 5 ثانیه و گستره خطی پاسخ 05/0 الی 5/11 میلی مولار گلوکز به دست آمد. ثابت میکائیلیس منتن ظاهری mm 14/9=km,app حاصل شد و همچنین نانوبیوسنسور 96 درصد از پاسخ اولیه خویش را بعد از مدت زمانی 30 روز حفظ نمود. نتایج حاصل نشان داد که نانوبیوسنسور طراحی شده با حساسیت و سرعت تشخیص بالا پایداری زمانی و اسحکام بسیار مناسبی داشته و همچنین در برابر حضور مواد مزاحم نیز توانایی حفظ پاسخ بالایی دارد.