عنوان پایان‌نامه
ساخت وبررسی زیست حسگر کلسترول با استفاده از نانو لوله های کربنی اصلاح شده با نانو ذرات اکسید فلزی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1286.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58770
- تاریخ دفاع
- ۱۲ خرداد ۱۳۹۲
- دانشجو
- سحر همتی
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, یداله مرتضوی
- چکیده
- حسگرهای الکتروشیمیایی بر پایه الکترودهای اصلاح شده با کامپوزیت نانولوله‌های کربنی و اکسید‌های فلزی، باعث بهبود خاصیت الکتروکاتالیستی حسگر شده و آنالیز بسیاری از بیومولکول‌ها مانند کلسترول را سهولت می‌بخشند. استفاده از نانولوله‌های کربنی بر پایه‌ی ساختار و ویژگی‌های منحصر بفرد آن‌ها، مانند سطح زیاد و هدایت بالای الکتریکی آن‌ها است. کامپوزیت نانولوله‌های کربنی/ اکسید فلز نه تنها ویژگی‌های نانولوله و ویژگی‌های اکسید فلزی را دارد، بلکه خصوصیات جدیدی ارائه می‌کند که سبب بهبود عملکرد نانولوله و اکسید فلز می‌شود. در این تحقیق، نانوذرات ZnO با استفاده از استات روی، در محیط آبی در PH 9 و با استفاده از تابش مایکرویو با ? درصد وزنی متفاوت، بر سطح نانولوله‌های کربنی نشانده شدند و سپس نمونه‌‌ها در دمای ?? درجه‌ی سانتیگراد خشک و به مدت دو ساعت در دمای ??? درجه‌سانتیگراد کلسینه شدند. مشخصات نمونه‌‌ها با آنالیزهای FTIR، BET، XRD و SEM مورد بررسی قرار گرفت. در نمونه‌ای که ? درصد وزنی ازاکسید روی را داراست، نانوذرات اکسید روی، عمدتاً به صورت پراکنده با اندازه‌ی حدود ?? نانومتری شکل گرفتند و برای نمونه با ?? درصد وزنی از اکسید روی، اندازه‌ی نانوذرات در حدود ?? نانومتر تخمین زده شد. نحوه‌ی رفتار انتقال الکترون برای ? نمونه با استفاده از ولتاموگرام چرخه‌ای در حضور فروسیانید پتاسیم بررسی و مشخص شد که نمونه‌ی CNT-ZnO(5%) بیشترین جریان عبوری را دارد و نسبت به نمونه‌های دیگر، سطح بیشتری را برای انتقال الکترون فراهم می‌کند. برقراری ارتباط الکتریکی آنزیم کلسترول اکسیداز با سطح الکترود کربن شیشه‌ای، با استفاده از کامپوزیت و نافیون مورد بررسی قرار گرفت. برای مشاهده‌‌ی دقیق‌تر رفتار سطحی الکترود، بعد از تثبیت آنزیم روی الکترود از ماده‌ی حد واسط فروسیانید پتاسیم با غلظت ?? میلی مولار استفاده شد. فعالیت الکتروکاتالیزوری آنزیم بررسی شد و محدوده‌ی خطی برابر با µM ?00-10?، حد تشخیص µM6? و میزان حساسیت µA mM-1 6/4 بدست آمد.
- Abstract
- Due to the unique structure and excellent physical properties, carbon nanotubes (CNTs) are used in many applications. Functionalization of CNTs will greatly improve their applications. Electrochemical biosensors with modified electrodes i.e. electrodes based on metal oxides deposited on functionalized CNTs, which has improved electro catalytic activity, facilitate the analysis of many biomolecules such as cholesterol. In the present study, sensing materials were prepared by depositing zinc oxide nanoparticles on functionalized CNTs with carboxyl groups at pH=9 and water as solvent via a microwave assisted method. Five different samples with different mass ratio of CNTs to zinc precursor were synthesized with a similar recipe. The prepared samples were characterized with BET, FTIR, XRD and SEM. According to the FTIR spectroscopy of functionalized CNT, carboxyl groups were introduced on the surface of CNTs. The results of SEM for the CNT-ZnO(5%) sample confirmed that at pH=9 the majority of zinc oxide were formed as nanoparticles with the size of about 10 nm dispersed on the surface of CNTs. By increasing the mass ratio of zinc precursor to CNTs to 10 percent, the average particle size was increased 30 nm according to the XRD and SEM analysis. The electron transfer behaviour of all samples was studied by comparing the cyclic voltammetric (CV) redox peaks of the modified electrodes in presence of Potassium ferrocyanide as a mediator. CNT-ZnO(5%) provided the largest surface area for electron transfer which was selected as the most appropriate sample for the enzyme immobilization. Electrical communication between cholesterol oxidase (ChOx) and modified surfaces of glassy carbon electrode has been achieved using the synthesized samples and nafion with and without pottasium ferrocyanide. The biosensor exhibited a linear response to cholesterol from 100-700 µM, with the detection limit of 69 µM and the sensitivity of 4.6 µA mM-1 .
