عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی و بررسی آمار تثبیت ریز سازواره ها در ساخت زیست حسگر گاز سولفید هیدروژن
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-داروسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1076.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50975
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- مریم میرزایی
- استاد راهنما
- قاسم عموعابدینی
- چکیده
- در این تحقیق، باکتری تیوباسیلوس تیوپاروس TK-m به عنوان جزء زیستی سامانه زیست حسگر گاز سولفید هیدروژن به روش محبوس¬سازی بر روی بستر پلی وینیل الکل تثبیت شده است. دانه¬های تثبیت شده به روش PVA-اسید بوریک تهیه شده¬اند. پاسخ زیست حسگر توسط الکترود اکسیژن و بر اساس میزان اکسیژن محلول سنجیده شده¬است. به منظور بهینه¬سازی فرایند تثبیت، تأثیر دو عامل غلظت پلی وینیل الکل و مقدار سلول تر بر زمان پاسخ زیست حسگر و زمان تأخیر پاسخ¬دهی سامانه توسط نرم¬افزار Design Expert 10 و با استفاده از برنامه آماری پاسخ سطح مورد بررسی قرار گرفته-است. شرایط بهینه تثبیت در دو حالت، با در نظر گرفتن زمان پاسخ زیست حسگر به عنوان متغیر جواب و با در نظر گرفتن هر دو عامل زمان پاسخ و زمان تأخیر پاسخ¬دهی سامانه به عنوان متغیرهای جواب، تعیین شده¬است. پس از انجام آزمایش¬های بهینه¬سازی و تعیین شرایط بهینه، تأثیر دو عامل دما و pH برعملکرد زیست حسگر بررسی و شرایط عملیاتی بهینه تعیین شده¬است. با توجه به آزمایش¬های انجام شده مقادیر غلظت پلی وینیل الکل و وزن سلول تر جهت تهیه دانه¬های تثبیت شده در حالت اول بهینه¬سازی (w/v)% 3/11 و mg 45 به دست آمده¬است. زمان پاسخ زیست حسگر در این شرایط 90 ثانیه می¬باشد. در حالت دوم بهینه¬سازی مقادیر غلظت پلی وینیل الکل و وزن سلول تر به دست آمده (w/v)%7/9 و mg60 است. در این شرایط، زیست حسگر دارای زمان پاسخ 90 ثانیه و زمان تأخیر 117 ثانیه می¬باشد. بررسی تأثیر دما و pH بر عملکرد زیست حسگر نشان داده است که در دمای °C 30 و 7=pH میزان کاهش اکسیژن محلول به مقدار حداکثر رسیده است. ودر نتیجه شرایط عملیاتی سامانه با شرایط بهینه فعالیت ریزسازواره یکسان است. نتایج به دست آمده از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می¬دهد که محبوس سازی سلول¬های تیوباسیلوس تیوپاروس به خوبی انجام گرفته است و پلی وینیل الکل می¬تواند بستر مناسبی برای تثبیت سلول¬های باکتری جهت استفاده در زیست حسگرها باشد.
- Abstract
- In this research Thiobacillus thioparus TK-m, as the biological element of hydrogen sulfide biosensor system, has been immobilized in the poly vinyl alcohol matrix. Spherical beads of uniform size were produced using PVA-boric acid method. The response time of biosensor was evaluated with an oxygen electrode based on dissolved oxygen concentration. Immobilization parameters (poly vinyl alcohol concentration and amount of wet cell) were optimized using Design Expert 10 software and response surface methodology (RSM). These optimized conditions were investigated in two cases: when the response time of biosensor system was the only response variable of RSM and when both of the response time and the lag phase of sensing system were the response factors. The effects of temperature and pH on the operation of H2S biosensor were determined after the optimization of immobilization process was done. The obtained values for concentration of poly vinyl alcohol and wet cell weight were 11.3% (w/v) and 45 mg for the first case of optimization. Here, the response time of biosensor was 90 s. In the other case the PVA concentration was 9.7% (w/v) and the wet cell weight was 60 mg. Biosensing system had the response time of 90 s and the lag phase of 117 s. The results for optimization of pH and temperature indicate that oxygen reduction reached a maximum in 30°C and pH of 7. So the operation condition of the biosensor was equal with optimal condition of the microorganism’s activity. The photographs obtained from scanning electron microscopy showed that the entrapment of Thiobacillus thioparus was done perfectly and poly vinyl alcohol could be an appropriate carrier for microbial cells entrapment used in biosensors.
