در این رساله از تکنیک میکروسکوپ الکتروشیمیایی (secm) روبشی در مطالعه الکتروشیمیای برخی از نانوساختارها مانند نانوساختار پلی‏آنیلین و تک لایه‏های خودآرا استفاده شد. در انجام این رساله چنانکه در فصل دوم ذکر شده است ساخت و پرداخت اولترامیکروالکترودها بعنوان تیپ مورد استفاده در میکروسکوپ الکتروشیمیایی انجام شد. در فصل سوم این رساله خصوصیات مورفولوژیک و جابجایی یون در فیلمی از پلی‏آنیلین (pani) تثبیت شده بر بستری از پلاتین، توسط تکنیک secm مورد بررسی قرار گرفت. در فصل چهارم دو گونه پروب محلول فرو/فری سیانید (fe(cn)64-/3-) و فروسن/فروسینیوم (fmc0/+) برای مطالعه سینتیک انتقال الکترون (et) از درون تک لایه خودآرا دودکان تیول (c12sh) بر روی بستر طلا، توسط تکنیک‏های ولتامتری چرخه‏ای، secm و امپدانس الکتروشیمیایی (eis) مورد استفاده قرار گرفتند. در فصل پنجم با استفاده از مد مستقیم میکروسکوپ الکتروشیمیایی و از طریق ایجاد واکنش افزایش michael در نقاط کنترل شده‏ای از روی سطح یک دی‏تیول، امکان خلق میکروالگوهای اصلاح شده با گروههای کاتکول در روی تک لایه خودآرا آلکان دی‏تیول فراهم شد.

تشخیص هیبریداسیون dna و ناهمجوری های تک بازی از اهمیت ویژه ای در تشخیص و درمان بیماری های ژنتیکی، شناسایی عوامل عفونی و در پژشکی قانونی برخوردار است. از میان انواع روش های تشخیص، روش های الکتروشیمیایی به دلیل حساسیت بالا، قیمت مناسب و قابلیت مینیاتوری شدن بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. در این میان مطالعه با استفاده از یک راهکار جدید ، با اتصال ردیاب الکتروفعال و یک ردیاب با بار منفی مشکلات قبلی زیست حسگرهای dna از جمله تبادل بار مستقیم ردیاب با سطح الکترود و هم چنین قرار گرفتن آن قبل از ناهمجوری های تک بازی حل شده و با بهبود حساسیت در این مطالعه، انواع ناهمجوری های تک-بازی از جمله ناهمجوری های پایدار ترمودینامیکی g-a و g-t شناسایی گردید. در بخش اول مطالعه با استفاده از روش ترسیب الکتروشیمیایی یک لایه از پلی کالکن کربوکسیلیک اسید بر روی سطح الکترود کربن شیشه قرار داده شد. سپس با استفاده از شیمیedc/nhs ، تک رشته ی dna آمینه از انتهای ´5 توسط پیوند کووالانسی به پلیمر توسط گروه های کربو دی ایمیدی متصل شد. اتصال dna به سطح توسط پلی مرهای هادی خواصی هم چون انعطاف پذیری مکانیکی، سطح بالای قابل استفاده، خواص شیمیایی ویژه ، هدایت قابل کنترل و اتصال آسان پلیمر به سطح (این عوامل باعث شده تا پلیمرهای هادی به عنوان موادی با حساسیت بالا برای تشخیص مقادیر کم شناخته شود) را به ارمغان می آورد. بعد از آن مولکول نایل بلو توسط پیوند کووالانسی به سطح متصل می شود. سپس روش ولتامتری پالس تفاضلی برای تشخیص هیبریداسیون انواع رشته های هدف استفاده شد. کم شدن موج کاهش نایل بلو بعد از هیبریداسیون رشته ها به عنوان یک ردیاب الکتروشیمیایی مشاهد شد. این روش قادر به تشخیص ناهمجوری های تک بازی ترمودینامیکی از جمله g-a و g-t و رشته های کاملاً مکمل است. در مطالعه ی دوم کروم آزورل ـ اس به عنوان یک ردیاب فعال الکتروشیمیایی استفاده شد. برهمکنش بین مولکول کروم آزورل ـ اس با dna تیمسوس گوساله توسط انواع روش های الکتروشیمیایی و روش های طیف سنجی نظیر طیف سنجی فلورسانس و طیف سنجی فرابنفش- مرئی مورد بررسی قرار گرفت. تیتراسیون محلول کروم آزول- اس با محلول dna باعث کاهش جذب فرابنفش- مرئی و خاموشی فلورسانس می شود. ثابت پیوند استرن- والمر بدست آمده از طیف سنجی فلورسانس برابر m-1 104* 7/0 ± 1.5 می باشد. زیست حسگر هیبریداسیون طراحی شده بر مبنای انتقال بار درون زنجیر dna، قادر به تشخیص ناهمجوری های تک بازی در توالی dna است. یک تک لایه خودآرا از تک رشته ی dna در انتهای ´5 دارای مولکول تیول می باشد بر روی سطح الکترود تثبیت شد. سپس الکترود حاصل در داخل محلول بافری کروم آزول- اس قرار گرفت. در این هنگام هیچ موج ولتاموگرامی برای آن مشاهده نشد. بعد از هیبریداسیون dna و قرار گرفتن در محلول کروم آزورل- اس این بار موج ولتاموگرامی واضحی مشاهده شد. عدم وجود سیگنال الکتروشیمیایی برای تک رشته dna مبین انتقال بار در دو رشته ی dna می باشد. زمانی که از دو رشته ی هدف نامکمل استفاده شد هیچ سیگنال الکتروشیمیایی مشاهده نگردید. اما برای ناهمجوری های تک بازی c-a و g-t جریان مشاهده شد. توانایی تشخیص بین رشته ی هدف کاملاً مکمل و ناهمجوری های تک بازی نشان دهنده ی برهمکنش cas با قسمت بالای دو رشته ی dna است. با توجه به منفی بودن ردیاب مورد نظر امکان برهمکنش آن با سطح الکترود به دلیل وجود dna هیبرید شده و هم چنین mch با بار منفی وجود ندارد. میزان پوشش سطحی توسط هگزامین روتنیوم (?) سنجیده شد که مقدار آن1011×(3/0±9/8) بدست آمد.

تشخیص هیبریداسیون dna از اهمیت ویژه ای در تشخیص و درمان بیماری های ژنتیکی و شناسایی عوامل عفونی برخوردار است. اخیراً تلاش های زیادی در زمینه ی انواع مختلف زیست حسگر نظیر زیست حسگر الکتروشیمیایی dna) (e- صورت گرفته است. در این تحقیق، زیست حسگر الکتروشیمیایی بر مبنای انتقال بار در درون dnaی دو رشته ای توسعه یافته است. با استفاده از راه های جدید پیوند کووالانسی گونه ی الکتروفعال در انتهای dnaی هدف، مشکلات موجود در زیست حسگرهای dna از قبیل انتقال بار مستقیم بین گونه ی الکتروفعال و سطح الکترود بهبود یافته است. همچنین یک راهکار جدید برای تشخیص همزمان توالی کوتاه زنجیر مربوط به ژنوم gag ویروس hiv-1 و hiv-2 توصیف شده است. در اولین مطالعه، شناسایی توالی نوکلئوتیدی کوتاه زنجیر مربوط به ژنوم gag ویروس hiv-1 مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از مولکول فروسن کربوکسیلیک اسید (fca) به عنوان گونه ی الکتروفعال استفاده شد که به صورت کووالانسی به بالای رشته ی هدف dna متصل گردید روش های ولتامتری پالس تفاضلی و ولتامتری چرخه ای و اسپکتروسکوپی مقاومت ظاهری الکتروشیمیایی برای دنبال کردن اصلاح سطح و هیبرید شدن dna به کار گرفته شد. نتایج حاصل نشان می دهد که زیست حسگر طراحی شده می تواند به خوبی توالی های مربوط به رشته ی هدف را با حد تشخیص 53/0 پیکومول شناسایی کند. همچنین زیست حسگر دیگری برای توالی نوکلئوتیدی کوتاه زنجیر مربوط به ژنوم gag ویروس hiv-2 با روشی مشابه قبل بررسی گردید ولی در این قسمت ترکیب 3 و4- دی آمینو بنزوئیک اسید (daba)به عنوان ردیاب الکتروفعال به کار گرفته شد. نتایج حاصل نشان داد که این زیست حسگر می-تواند 105/0 پیکومول از dna رشته ی هدف را تشخیص دهد. در انتها، با تثبیت هر دو نوع dnaی ردیاب بر روی یک بستر، زیست حسگری برای تشخیص هم زمان توالی های نوکلئوتیدی hiv-1 و hiv-2ساخته شد. در این مطالعه دو مولکول الکتروفعال ذکر شده یعنی fca و daba مورد استفاده قرار گرفت و جریان اکسایشی با روش ولتامتری پالس تفاضلی دنبال شد. در مطالعه ی دوم، روش نورتابی الکتروشیمیایی دوقطبی برای دنبال کردن پدیده ی هیبریداسیون مربوط به ویروس hiv-1 مورد استفاده قرار گرفت. ترکیب 9و10-آنتراکینون-2و6-دی سولفونیک اسید (aqds) به عنوان یک مولکول الکتروفعال به صورت بین رشته ای در قسمت کاتد الکترود دو قطبی به کار گرفته شد. در طرف دیگر ترکیب لومینول در قسمت آند الکترود دو قطبی برای تولید نور در فرایند نورتابی الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که حساسیت روش افزایش می یابد و 0این حسگر قادر است رشته ی هدف را با حدتشخیص 0/2 فمتومول شناسایی نماید. کلمات کلیدی: زیست حسگر هیبریداسیون dna، انتقال بار در dna، فروسن کربوکسیلیک اسید، 3و4- دی آمینو بنزوئیک اسید، الکترود دو قطبی، نورتابی الکتروشیمیایی، 9و10-آنتراکینون-2و6- دی سولفونیک اسید ، لومینول، hiv-1، hiv-2

چکیده ندارد.

روش های اسپکتروسکوپی شامل اسپکتروسکوپی ماورائ بنفش و مرئی، اسپکتروفلوریمتری و دورنگ نمایی دورانی؛ وهمچنین روش های ولتامتری برای بررسی برهمکنش بین dna و آلیزارین قرمز مورد استفاده قرار گرفته اند. این بررسی ها درون محلول بافر تریس هیدروژن کلرید ( 4/7= ph ) صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد که آلیزارین قرمز می تواند به درون ساختار دوتایی پیچیده ی dna نفوذ کرده و پیوند بین رشته ای تشکیل دهد. روش ولتامتری چرخه ای نشان داد که هر دو جریان آندی و کاتدی مربوط به آلیزارین قرمز با افزایش dna به محلول حاوی این ترکیب کاهش می یابند وهم چنین پتانسیل های دماغه آن به پتانسیل های مثبت تر جابه جا می گردد. همچنین با استفاده از این روش ثابت تشکیل کمپلکس بین این ترکیب با dna در حدود 104×(1/23 ±)4/23 به دست آمد. اسپکتروسکوپی ماورائ بنفش و مرئی دو تغییر مهم که ناشی از افزایش dna به محلول حاوی آلیزارین قرمز بود را نشان داد که شامل تغییر در ضریب جذب آلیزارین قرمز در طول موج های 423 و 333 نانومتر، و13 نانومتر انتقال به طول موج های بلند تر می باشند. چنین وقایعی شواهدی بر تشکیل کمپلکس بین آلیزارین قرمز با dnaمی باشند. به علاوه، روش دورنگ نمایی دورانی برای نشان دادن تغییر در خصوصیات طیفی این کمپلکس در محیط آبی به کار گرفته شد. این آزمایش نشان داد که برهمکنش بین این دو ترکیب به طور عمده از طریق پیوند بین رشته ای می باشد. همچنین، برهمکنش رقابتی بین dna با آلیزارین قرمز از طریق طیف بینی فلوئورسانس نشری و با به کارگیری کاوش گر فلوئورسانس اتیدیم بروماید در محیط بافر تریس هیدروژن کلرید (7/4 =ph) بررسی شد. نتایج نشان داد که آلیزارین قرمز s می تواند با dna پیوند بین رشته ای تشکیل دهد.