ساخت نانوزیست‌حسگر هیدروژن پراکسید در دانشگاه کردستان

به گزارش گروه علمی باشگاه خبرنگاران به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو پژوهشگران کشورمان موفق شدند با به کارگیری بستری از نانوکامپوزیت تیتانیوم نیترید و مایع به و تثبیت آنزیم ‏کاتالاز، زیست حسگر هیدروژن پراکسید را طراحی کنند. در این پژوهش، الکتروشیمی مستقیم آنزیم کاتالاز تثبیت شده و ‏همچنین فعالیت الکتروکاتالیزی آن در احیای پراکسید هیدروژن بررسی شد. از کاربردهای مهم این نانوزیست حسگر ‏می‌توان به استفاده در صنایع بهداشتی اشاره کرد.‏

آنالیت به کار رفته در این طرح هیدروژن پراکسید بوده و هدف از طراحی این زیست حسگر نیز اندازه‌گیری در حد ‏نانومولار آنالیت بوده است.‏

این پژوهش حاصل کار تحقیقاتی تیمی متشکل از شقایق سعادتی و دکتر عبدالله سلیمی، دکتر رحمان حلاج، و دکتر ‏امین رستمی از دانشگاه کردستان بوده است. سعادتی دربارهٔ‌ی هدف این پژوهش بیان کرد: «در این کار از ‏نانوکامپوزیت تیتانیوم نیترید و مایع یونی که به صورت الکتروشیمیایی در سطح الکترود کربن شیشه‌ای تثبیت شده است، به ‏عنوان بستری مناسب برای تثبیت آنزیم کاتالاز به کار رفته است، طبق نتایج به‌دست آمده نانوکامپوزیت ‏TiN-IL‏ ‏سازگاری بسیار بسیاری با زیست مولکول‌ها دارد و هیچ گونه برهمکنش تخریبی با آنها انجام نمی‌دهند، این نانوکامپوزیت ‏ضمن حفظ ساختار طبیعی و فعالیت‌های الکتروکاتالیتیکی زیست مولکول، سبب تسریع فرایند انتقال الکترون در سطح ‏الکترود می‌شوند، در همین راستا از این بستر برای تثبیت هفت لایه از آنزیم کاتالاز به روش خود انباشتگی لایه به لایه ‏استفاده شده است، کاربرد نانوکامپوزیت و تکنیک انباشت چند لایه سبب ارتقاء فعالیت و خواص این زیست حسگر شده ‏است.»‏

در ادامه سعادتی مراحل انجام این کار تحقیقاتی را این گونه توضیح داد: «بر روی سطح الکترود کربن شیشه‌ای ۲۵ ‏میکرولیتر از محلول همگن نانوذرات تیتانیوم نیترید که در حلال اتانول پخش شده قرار داده می‌شود، با خشک شدن ‏سطح الکترود و تبخیر حلال و در ادامه با اکسید شدن گروه آمین مایع یونی، یک لایه آمین‌دار با بار مثبت روی سطح ‏الکترود کربن شیشه‌ای ایجاد می‌گردد، پس از این مرحله، الکترود با آب مقطر آبکشی شده و در داخل محلول آنزیم ‏کاتالاز قرار می‌گیرد و چرخه پتانسیل به الکترود اعمال می‌شود تا یک لایه پایدار از آنزیم کاتالاز روی سطح الکترود ‏تشکیل شود، در حین عمل روبش پتانسیل، بارهای منفی اطراف آنزیم کاتالاز در ‏pH‏ فیزیولوژیک با بارهای مثبت ‏گروه‌های آمینی برهمکنش داده و سبب اتصال آنزیم به سطح الکترود می‌گردد، به این صورت اولین لایه از آنزیم کاتالاز و ‏مایع یونی در سطح الکترود تثبیت می‌شود، برای ساخت سایر لایه‌ها مراحل ذکر شده بار دیگر تکرار می‌شود، پس از آن ‏زیست حسگر مذکور برای بررسی‌های الکتروکاتالیتیکی و الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.»‏

از نتایج این کار تحقیقاتی می‌توان به تثبیت کوالانسی مایع یونی آمین‌دار بر روی سطح الکترود، به کار‌گیری موفق ‏تکنیک لایه به لایه برای ساخت زیست حسگر هیدروژن پراکسید با استفاده از نانوکامپوزیت متشکل از مایع یونی و ‏نانوذرات تیتانیم نیترید اشاره کرد. از دیگر نتایج این پژوهش به کار‌گیری زیست حسگر طراحی شده در آنالیز موفق ‏هیدروژن پراکسید در نمونه‌های شیر و کرم‌های بهداشتی بوده است.‏

از کاربردهای این نانوزیست حسگر می‌توان به استفاده در صنایع بهداشتی مثل کرم‌های آرایشی، رنگ مو، مایع ‏نگهدارنده لنز چشم و در صنایع غذایی می‌توان به ماده نگهدارنده شیر و… اشاره کرد.‏

نتایج این کار تحقیقاتی در مجله ‏Analytica Chimica Acta‏ (جلد ۷۵۳، ۱۳ نوامبر ۲۰۱۲) به چاپ رسیده ‏است. علاقه‌مندان می‌توانند متن کامل مقاله را در صفحات ۳۲ تا ۴۱ از همین شماره مطالعه نمایند.‏