عنوان پایان‌نامه
بررسی عوامل موثر بر اتصال آنتی بادی استئوکلسین به سطح نانوساختار سیلیکن متخلخل در جهت بهینه سازی تشخیص استئوکلسین
- رشته تحصیلی
- نانوبیوتکنولوژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 302819;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76980;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 302819;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76980
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- فاطمه سپهری
- استاد راهنما
- فرشته رحیمی, علی حسین رضایان قیه باشی
- چکیده
- سیلیکن متخلخل شبکه ای متشکل از سیلیکن و حفره هایی از هوا است که به سادگی می توان قطر حفره ها آن را از چند نانو متر تا چند میکرومتر تنظیم نمود. با توجه به نسبت سطح به حجم زیاد این لایه می توان از آن به عنوان پایه ای در زیست حسگرها برای تثبیت گیرنده های زیستی استفاده نمود و به حساسیت بالا در اندازه گیری دست یافت. علاوه بر این، ضریب شکست متغییر این لایه که تابعی از قطر حفره ها و محیط اطراف است، این لایه را کاندید مناسبی به عنوان یک لایه ی فابری پرو برای استفاده در زیست حسگرها به روش بازتاب سنجی تداخلی که روشی بدون نیاز به برچسب می باشد، معرفی می نماید. در این پژوهش به روش خوردگی الکتروشیمیایی بر روی ویفر سیلیکن، سیلیکن متخلخل تولید شد. برای این منظور از دو الکترولیت متفاوت یکی شامل هیدروفلوئوریک اسید و اتانول و دیگری شامل هیدروفلوئوریک اسید و دی‌متیل فرمامید استفاده شد. در هر دو مورد برای تهیه ی ساختار متخلخل مقادیر متفاوتی از چگالی جریان الکتریکی و همچنین بازه‌های زمانی متفاوت استفاده شد. ساختارهای متخلخل تهیه شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM) مورد بررسی قرار گرفت و اثر شرایط متفاوت در حین خوردگی بر روی ساختار تهیه شده مطالعه شد. نتایج حاکی از تشکیل ساختار متخلخل در الکترولیت اتانولی با قطر حفره های کوچک تر از حدود 150 نانومتر بود که با کاهش چگالی جریان الکتریکی می‌توان این مقدار را به کمتر از 50 نانومتر کاهش داد. علاوه بر این، مشاهده شد که بر روی این لایه‌ی متخلخل به عمق چندین میکرومتر، لایه‌ای مزاحم با تخلخل های بسیار کوچک تر به قطر کمتر از حدود 20 نانومتر و عمق 400 نانومتر تشکیل شده است. تصاویر FESEM نشان داد که استفاده از روش های شستشوی دقیق تر ویفر نتوانسته است لایه‌ی مزاحم را حذف نماید و استفاده از محلول های شیمیایی برای حذف این لایه پس از ساخت، منجر به آسیب دیدن لایه‌ی زیرین می‌شود. اما ساختارهای متخلخل ایجاد شده در محلول شامل دی متیل فرمامید، بدون لایه‌ی مزاحم بوده و بسته به شرایط متفاوت خوردگی، قطر حفره های از 20 نانومتر تا چند صد نانومتر را شامل شده است. طرح بازتاب تداخلی لایه‌های متخلخل تهیه شده مورد بررسی قرار گرفت و تنها در مورد نمونه‌های متخلخل تهیه شده در محلول اتانولی، طرح های تداخلی مشاهده شد. از این رو، نمونه‌های اخیر برای ادامه کار انتخاب و فرایند اصلاح سطح بر روی آنها انجام شد. به این منظور سطح نمونه‌ها به صورت شیمیایی اکسید شد و سپس بر روی برخی از نمونه‌ها عامل 3- آمینوپروپیل اتوکسی سیلان تثبیت شد. نتایج طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) نیز این تثبیت را بر سطح تائید نمود. هر دو مرحله اکسید شدن و عاملدارسازی تغییراتی را در طرح تداخلی ناشی از بازتاب نمونه‌ها ایجاد نمود که با نتایج پژوهش های موجود در منابع، سازگاری دارد. پس از اصلاح و عاملدارسازی سطح نمونه‌های سیلیکن متخلخل، آنتی‌بادی اختصاصی استئوکلسین به سطح نمونه‌ها اتصال داده شد و بازتاب تداخلی نمونه‌ها ثبت شد. سپس نمونه‌ها در معرض ng/µl 0.1 استئوکلسین قرار گرفته و دوباره بازتاب تداخلی آنها بررسی شد. نتایج نشان داد طرح های تداخلی در نمونه‌های عاملدار شده با 3-آمینوپروپیل‌اتوکسی‌سیلان، تقریبا 90 نانومتر جابجایی قرمز داشته و قادر به تشخیص استئوکلسین می‌باشند.
- Abstract
- Porous silicon is a form of the chemical element silicon that has introduced nanoporous holes in its microstructure, rendering a large surface to volume ratio enhancing its prospects as transducer for fabricating biosensors. Moreover, The porous silicon structures also exhibit a great potential in optical sensor applications due to the possible tuning of refractive index as a layer Fabry-Perot in interference useable for detection of biological substances. In this study, porous silicon was fabricated by electrochemical etching of silicon wafer. In this regard, two different electrolyte solutions that one containing hydrofluoric acid and ethanol and another containing hydrofluoric acid and Dimethylformamide (DMF) was employed. In both condition the porous structure formation was performed under different amounts of electrical current density and different etching time. The structure of prepared samples were investigated by Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM). The results showed that the porous structures formed in presence of the ethanolic electrolyte have pore size smaller than 150 nm which can be decreased to less than 50 nm by more reducing of the electrical current density. Moreover it was observed that a parasitic layer with pore size smaller than 20 nm and 400nm depth was formed on porous structure. The Scanning electron micrographs revealed that not only more accurate wafer cleaning methods could not remove parasitic layer but also the use of chemical solutions to remove the layer after the construction can resulting in damage to the underlying layer. In contrast, the porous structures formed in the solution containing dimethylformamide depending on different etching conditions have pore diameter of 20 nanometers to several hundred nanometers. Interference refractometry analysis revealed that only the porous samples prepared in ethanolic solution showed interference pattern and therefore these samples selected for the following studies and surface modification process. Hence, the selected samples were oxidized chemically and then surface of some them modified by APTES. Fourier transform infrared spectroscopy results (FTIR) also confirmed this stabilization on the surface. The both oxidation and functionalization steps result in changes in the interference pattern which is consistent with findings of previous studies. After the surface modification and functionalization of porous silicon samples, Osteocalcin antibody applied to surface for interference patterns were recorded. Then the samples were exposed 0.1 ng/?l of osteocalcin and investigated again by reflectometer. The results indicated that functionalization by APTES lead to about 90 nm redshift in interference patterns and therefore these samples are able to detect osteocalcin Keywords: Nanostructured, Porous silicon, Detection of Osteocalcin.
