دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی: امکان تعیین مقادیر اندک مواد اعتیادآور در خون به کمک گرافن

محققان دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی امکان سنتز حسگر پایه گرافنی را جهت تعیین مقادیر اندک مواد اعتیادآور در خون بررسی کرده‌اند. این حسگر پایه گرافنی در آزمایشگاه‌های تشخیص طبی کاربرد خواهد داشت. لازم به ذکر است مطالعات به‌صورت نظری صورت گرفته است.

نیکوتین یک ترکیب شیمیایی نیتروژن دار است که بیشتر در گیاهانی مانند تنباکو و در اندازه‌های کمتر در گوجه‌فرنگی، سیب‌زمینی، بادمجان و فلفل سبز یافت می‌شود. این ماده‌ یک زهر اثرگذار بر سامانه‌ی عصبی است که در بسیاری از حشره‌کش‌ها به کار می‌رود. کافئین نیز یک ماده‌ای شیمیایی و خوردنی است که در گیاهان مختلفی از جمله قهوه، کاکائو، کولا و چای یافت می‌شود و نوعی داروی محرک است که می‌تواند از خوابیدن جلوگیری کند. نیکوتین و کافئین در مقادیر کم موجب افزایش هوشیاری، حافظه و فعالیت می‌شوند و مقادیر زیاد آن‌ها افزایش تپش قلب، فشارخون و استرس را در پی دارد. همچنین مصرف این دو ماده اعتیادآور است. ازاین‌رو تعیین مقادیر اندک و کنترل آن‌ها امری ضروری به نظر می‌رسد.
دکتر رویا مجیدی ضمن اشاره به نانوساختارهای دوبعدی نظیر گرافن، هدف از انجام این طرح را این‌گونه بیان کرد: «در میان نانوساختارهای کربنی مختلف، صفحات گرافن به دلیل ساختار دوبعدی خاص و خواص الکترونی منحصربه‌فرد خود گزینه‌ی مناسبی برای تولید حسگرها به شمار می‌روند. در این پژوهش، امکان استفاده از صفحات گرافن به‌عنوان حسگری برای تشخیص کافئین و نیکوتین مورد مطالعه قرار گرفته است.»
وی در ادامه افزود : «استفاده از نتایج نظری این طرح و تعمیم آن به مطالعات تجربی و آزمایشگاهی منجر به ساخت حسگری با سرعت و حساسیت بالا جهت تعیین مقادیر اندک مواد اعتیادآور نیکوتین و کافئین خواهد شد.»
در این طرح قابلیت سه نوع ساختار گرافنی از جمله ساختار گرافن کامل، گرافن دارای نقص هندسی و گرافن متخلخل در جذب مولکول‌های کافئین و نیکوتین مورد ارزیابی قرار گرفته است. این نانوساختار به دلیل برخورداری از خواص الکترونی منحصربه‌فرد قادرند مولکول‌های نیکوتین و کافئین را هرچند در مقادیر اندک، شناسایی کرده و بر روی سطح خود جذب کنند.
مطالعات نظری بر روی انرژی جذب، ساختار جذب، انتقال بار و ساختار نوار الکترونی نشان‌دهنده‌ی جذب قوی شیمیایی مولکول‌های نیکوتین و کافئین بر روی صفحات گرافن است. همچنین نتایج نشان داده که استحکام پیوند مولکول‌های مذکور بر روی گرافن کامل نسبت به گرافن متخلخل و نقص دار بیشتر است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر رویا مجیدی و دکتر علی‌رضا کرمی – اعضای هیأت علمی دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی- است. نتایج این کار در مجله‌ی and Related Materials Diamond (جلد 66، سال 2016، صفحات 47 تا 51) به چاپ رسیده است.