ساخت حسگر زیستی هیدروژن پراکسید با حد تشخیص دقیق

پژوهشگران ایرانی با هدف ساخت حسگر زیستی هیدروژن پراکسید با حد تشخیص مناسب و تکرار پذیری بالا، موفق ‏به ساخت این نوع حسگر زیستی شدند. ‏

کد خبر: ۲۳۶۸۸۰

دوشنبه - ۰۹ ارديبهشت ۱۳۹۲ / April 29, 2013

به گزارش گروه علمی «خبرگزاری دانشجو»، پژوهشگران ایرانی با هدف ساخت حسگر زیستی هیدروژن پراکسید با حد تشخیص مناسب و تکرار پذیری بالا، موفق ‏به ساخت این نوع حسگر زیستی شدند. به گفته دکتر علی شکوهی راد استادیار گروه مهندسی شیمی دانشگاه آزاد اسلامی ‏واحد قائم شهر این حسگر زیستی قادر به سنجش میزان دقیق هیدروژن پراکسید در نمونه‌های دارویی بوده که در سنجش ‏ماده فوق در صنایع مختلف نیز می‌تواند کاربرد داشته باشد.‏

از آنجا که هیدروژن پراکسید یک ترکیب حد واسط در بسیاری از واکنش‌های آنزیمی است، اندازه‌گیری دقیق میزان آن ‏می‌تواند از نقطه نظر کنترل واکنش‌های آنزیمی و سنتیک واکنش‌های آنزیمی بسیار مهم باشد. از اینرو ساخت و طراحی ‏حسگری که بتواند سنجش این ترکیب را نسبت به روش‌های موجود دقیقتر و سریعتر و با حد تشخیص مطلوبتر بدهد از ‏اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است. به‌طور کلی مزیت حسگر الکتروشیمیایی نسبت به سایر روش‌ها طرز تهیه آسان، کم ‏هزینه بودن روش، پاسخ یکنواخت و قابل اعتماد آن است. ‏

در این پژوهش برای ساخت حسگر زیستی با تأکید بر خاصیت الکتروکاتالیکی نانوذرات نقره از فناوری خود تجمعی ‏لایه به لایه استفاده شده است تا خطای انسانی موجود در کارهای مشابه از بین برود و بدین منظور روش الکتروشیمیایی ‏مورد استفاده قرار گرفته است.‏

دکتر شکوهی راد در این باره توضیح داد: «ابتدا پلیمر پلی آمینو بنزن سولفونیک اسید به روش الکتروشیمی روی سطح ‏الکترود کربن شیشه‌ای تثبیت شد طوری که این پلیمر از سر آمینی خود به سطح الکترود می‌چسبد و سر سولفونی آن در ‏سمت مخالف قرار می‌گیرد و این قابلیت را دارد که با گونه‌هایی که دارای بار سطحی مثبت باشند جاذبه یونی برقرار کند.

از ‏این خاصیت استفاده کرده و سیستیمین که یک ماده آلی با دو گروه عاملی (‏HS-CH2CH2-NH2‎‏) است را ابتدا در ‏محلول اسیدی تهیه کرده تا بصورت یونی درآید و سپس الکترود پلیمره شده قبلی را به مدت چند ساعت درون محلول ‏فوق قرار داده تا به‌خاطر جاذبه الکترواستاتیک موجود، سیستمین از سرمثبت آمینی خود با گروه سولفونات پلیمر پیوند یونی ‏برقرار کرده و سر سولفیدی آن به‌طور آزاد در معرض محیط قرار گیرد. با قرار دادن الکترود حاصل از مرحله قبل به درون ‏سوسپانسیون نانوذرات نقره، این ذرات به‌طور خودبخودی و در طی مدت زمانی معین با تشکیل پیوند کوولانسی با گروه ‏سولفیدی کل سطح فعال الکترود را پرمی‌کنند. نهایتا الکترود اصلاح شده با نانوذرات نقره درون محلول بافر با غلظت معین ‏از آنزیم ‏HRP‏ قرار می‌گیرد که نتیجه آن جذب این آنزیم روی سطوح نانوذرات است. حسگر زیستی حاصل شده با این ‏روش توانایی کاتالیکی زیادی در احیای هیدروژن پراکسید خواهد داشت.»‏

در فرایند ساخت حسگر زیستی تمام مراحل لایه‌بندی به‌طور خود انباشتگی و بدون دخالت عوامل بیرونی صورت ‏می‌گیرد، بنابراین علاوه‌بر حد تشخیص فوق‌العاده حسگر زیستی (حدود 10 نانو مولار غلظت هیدروژن پراکسید) هربار تهیه ‏حسگر زیستی به روش خود تجمعی، به‌دلیل حذف خطاهای انسانی جواب‌های کاملا یکنواختی را می‌دهد و بعلاوه پایداری ‏حسگر حاصله نیز نسبت به سنسورهای دیگر موجود تا حد زیادی بهبود یافته است.‏

به گفته دکتر شکوهی راد، استادیار گروه مهندسی شیمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد قائم شهر، با ساخت این حسگر ‏زیستی در شرایط بهینه، پاسخ آن در محدوده 1.2 میکرومولار تا 9.8 میلی مولار هیدروژن پراکسید که رنج غلظتی این ‏ماده در اکثر نمونه‌های حقیقی موجود است خطی بوده و حد تشخیص محاسبه شده با این روش حدود 10 نانو مولار ‏به‌دست آمده است.

ضمن اینکه اثرات دمایی و همچنین تأثیر ‏pH‏ در نوع پاسخ حسگر زیستی مورد مطالعه قرار گرفت. ‏پاسخ حسگر زیستی فوق نسبت به هیدروژن پراکسید در حضور هفت گونه الکترواکتیو مزاحم مورد بررسی قرار گرفت و ‏نتایج نشان داد وجود این ترکیبات، مزاحمت جدی در اندازه‌گیری ایجاد نمی‌کند که بیانگر انتخابی عمل کردن حسگر ‏زیستی ساخته شده است.‏

نتایج این کار تحقیقاتی که به‌وسیله‌ی دکتر شکوهی راد و همکاران وی در پژوهشکده نانوبیوفناوری دانشگاه بابل ‏صورت گرفته است، در مجله ‏Korean Journal of Chemical Engineering‏ (جلد 29، شماره 12، ماه ‏اکتبر سال 2012) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن کامل مقاله را در صفحات 1766 الی 1770 همین شماره ‏مشاهده نمایند.‏