عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی و بررسی آماری تثبیت میکرو ارگانیسم به روش اسیدیته سنجی در ساخت یک زیست حسگر گاز هیدروژن سولفید
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1191.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54940
- تاریخ دفاع
- ۲۸ شهریور ۱۳۹۱
- دانشجو
- احسان ابراهیمی
- استاد راهنما
- قاسم عموعابدینی
- چکیده
- زیست حسگر ها ابزارهای اندازه‌گیری هستند که میتوانند در صنایع مختلف به کار گرفته شوند. تحقیقات زیادی تا به امروز صورت گرفته تا مشکلات این نوع حسگرها را برطرف کند که در این میان نتایج قابل قبولی نیز به دست آمده است. این پیشرفت ها باعث شده اند که زیست حسگر ها امروزه در مواردی قابل رقابت با دیگر حسگرها باشند. با استفاده از فرآیند های بیولوژیکی می توان میزان دقت و حساسیت حسگر را تا حد بسیار زیادی افزایش داد پس از تثبیت جز بیولوژیکی در پایه یا حاملی مناسب میبایست نتایج واکنش بیولوژیکی را به طریقی مناسب به داده های قابل استفاده تبدیل کرد که در این مرحله می توان از شاخص هایی نظیر میزان اکسیژن مصرف شده و یا تغییرات pH و .... استفاده کرد. میکروارگانیسم تیوباسیلوس تیوپاروس TK-m به عنوان بیوکاتالیست در سامانه زیست حسگر گاز هیدروژن سولفید مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش، سعی بر آن شده است تا بهترین شرایط تثبیت بر اساس متغیرهای غلظت باکتری و غلظت پلیمر موجود در بستر ، در دو نوع متفاوت تثبیت به روش محبوس سازی و تثبیت سطحی مورد بررسی قرار گیرد. به منظور بررسی آماری، میزان غلظت باکتری در هر دو روش تثبیت بر اساس دانسیته نوری مابین 150-10 و میزان غلظت پلیمر ژلاتین با توجه به متفاوت بودن شرایط تثبیت، در روش محبوس سازی بین 10-1% و در روش تثبیت سطحی بین 1-1/0% انتخاب شده است. با توجه به آزمایش¬های صورت گرفته در تغییرات مقادیر باکتری و پلیمر و نیز بررسی¬های آماری در هر دو روش تثبیت سطحی و محبوس سازی، ماکسیمم مقدار پاسخ( تغییرات پتانسیل) در تثبیت به روش محبوس سازی با غلظت ژلاتین 1% و دانسیته سلولی برابر با 82 به دست آمد. در مدل سازی این روش، میزان R2 (ضریب هم بستگی) برای مدل به دست آمده برابر با 94/0 بوده و اختلاف داده حقیقی و داده پیش بینی شده کمتر از 7% میباشد. این شرایط برای روش تثبیت سطحی متفاوت بوده و با غلظت ژلاتین 6/0% و دانسیته سلولی 88 به دست می آید. در مدل ارائه شده برای تثبیت سطحی، R2 برابر با 96/0 بوده و مقدار خطای پاسخ برای مقدار واقعی از مقدار پیش بینی شده در مدل برابر با 5% است بر همین اساس مدلی آماری نیز توسط نرم افزار بر اساس حداکثر میزان پاسخ زیست حسگر(تغییرات پتانسیل محلول) در هر دو روش ارائه شده است. حداکثر میزان تغییرات پتانسیل محلول در تثبیت به روش محبوس سازی mV16/23 و در تثبیت سطحی mV34/34 به دست آمده است. در انتها نیز بهترین شرایط تثبیت در هر دو روش انتخاب شده و میزان تغییرات پتانسیل محلول زیست حسگر (میزان پاسخ زیست حسگر) در غلظت¬های متفاوت گاز هیدروژن سولفید مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از تحلیل نتایج آزمایش¬ها در این بخش، میتوان برای هر دو روش تثبیت، کالیبراسیون خطی سازی انجام داده و میزان پاسخ زیست حسگر را محاسبه نمود.
- Abstract
- Biosensors are measuring devices with potential application in many industries. Many research studies have been done to solve the problems in the implementation of the technology which led to convincing results. These results have increased competitiveness of the biosensors to other sensing devices. The sensitivity and accuracy of the biosensors can be increased to a great extent by the use of biological processes. The biological component is immobilized in a suitable support and the reactions that have been done by the component are related to a measureable property of the system as pH, oxygen consumption rate, and so on. Thiobacillus Thioparus microorganism has been used in a biosensor system for hydrogen sulfide detection. In this study, all the attempts have been made to provide the best condition of immobilization based on such variable parameters as bacterial and polymer concentration in the support. These two parameters have been considered in two method of immobilization as surface adsorption and entrapment. A statistical analysis has been carried out in which the bacterial concentration (measured in optical density) both methods of immobilization have been changed in 10-150 intervals. Gelatin polymer concentration have been changed according to different immobilization condition between 1-10% in the entrapment method and 0.1-1 % in surface adsorption one. Refering to expriments in both ways of bacterial immobilization,the optimized conditions in entrapment method have been determined 1% contentration of Gelatin and optical density of 82. The R-square have been specified 0.94 for this entrapment model and 0.96 for surface adsorbtion model. In surface adsorbtion these optimized conditions have been changed to .0.6% Gelatin concentration and 88 of optical density.. According to this analysis, a statistical model has been developed by the software based on the greatest extent of the biosensor response in the methods of immobilization. The maximum potential changes of the solution have been determined 23.16 mV in encapsulation method and 34.34 mV in surface adsorption one. The best immobilization condition has been recognized in each method and the potential changes of the biosensor solution in various hydrogen sulfide concentrations have been considered. A calibration curve can be drawn and the degree of biosensor response can be calculated for both methods by conducting an analysis on the results of the experiments
