پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد خرم آباد و رازی کرمانشاه موفق به ساخت حسگر الکتروشیمیایی گلوکز با استفاده از نانوفیبرها با حساسیت بسیار بالا شدند. الکترود تولید شده، تجدیدپذیر بوده و مقاومت بسیار بالایی در طول واکنش‌های الکتروشیمیایی دارد که گزینه بسیار مناسبی برای اهداف آنالیزهای مختلف است.
استفاده از نانوفیبرها در ساخت حسگر الکتروشیمیایی گلوکز
|
پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد خرم آباد و رازی کرمانشاه موفق به ساخت حسگر الکتروشیمیایی گلوکز با استفاده از نانوفیبرها با حساسیت بسیار بالا شدند. الکترود تولید شده، تجدیدپذیر بوده و مقاومت بسیار بالایی در طول واکنش‌های الکتروشیمیایی دارد که گزینه بسیار مناسبی برای اهداف آنالیزهای مختلف است.
دستیابی به روش‌های سریع و قابل اعتماد در تعیین گلوکز از اهمیت ویژه‌ای در صنایع مختلف از جمله تشخیص‌های بالینی، بیوتکنولوژی و صنایع غذایی برخوردار است. روش‌های الکتروشیمیایی به کمک استفاده از اکسیدکننده‌های گلوکز(GOx) و یا بدون حضور آن‌ها به دلیل محدوده شناسایی پایین، انتخاب‌پذیری و حساسیت بالا مورد استقبال فراوانی قرار گرفته است. با این وجود، در حضور اکسید کننده‌های آنزیمی مشکلاتی نظیر عدم پایداری آنزیم‌ها در برابر دما، pH و رطوبت وجود دارد. علاوه بر آن برای تثبیت آنزیم‌ها بر روی الکترود جامد فرایند پیچیده‌ای مورد نیاز است که سبب کاهش فعالیت GOxها خواهد شد.
از این رو روش‌های الکتروشیمیایی بدون آنزیم به دلیل پایداری، سادگی، تجدیدپذیری، ارزان بودن و عدم محدودیت‌های اکسیژنی دارای ارجحیت است. با توجه به خواص شیمیایی اسید پیروملیتیک نظیر انعطاف‌پذیری و قابلیت تشکیل پیوند هیدروژنی، این محققان با رسوب الکترولیتی ترکیب اسید پیروملیتیک-نیکل بر روی سطح الکترود کربن شیشه‌ای نانوکامپوزیتی طلا-پلاتین (Au-Pt) در محلول آلکالین، الکترود اصلاح شده پایداری در راستای اکسیداسیون الکتروکاتالیستی گلوکز تولید کردند.
با توجه به خواص عالی نانوکامپوزیت ترکیبی و نیز خواص منحصر به فرد نانولوله‌های کربنی و به ویژه وجود همزمان نانولوله و نانوکامپوزیت فلزی، این حسگر واکنش پایدار و قابل ملاحضه‌ای در برابر جریان از خود نشان داد. پژوهشگران این طرح، ساختار و ترکیب سطح حسگر را توسط دستگاه SEM مورد مطالعه قرار دادند. اکسیداسیون الکتروشیمیایی گلوکز روی سطح الکترود اصلاح شده توسط ولتامتری سیکلی و ولتامتری الکترود صفحه‌ای چرخشی (RDE) مورد بررسی قرار گرفت.
همچنین در طول تحقیق، برخی پارامترهای واکنش، نظیر ضریب انقال الکترون، ضریب نفوذ گلوکز و ثابت سرعت واکنش کاتالیستی نیز محاسبه شد. نتایج حاکی از آن بود که فیلم اسید پیرو ملیتیک-نیکل تثبیت شده بر الکترود نانوکامپوزیتی، فعالیت کاتالیستی بسیار خوبی در برابر اکسیداسیون گلوکز از خود نشان می‌دهد. علاوه بر آن، به دلیل ترکیب نانوفیبر فلزی و نانولوله کربنی مورد استفاده، بازگشت پذیری و واکنش الکترود در برابر جریان بسیار بهتر از الکترودهای دیگر بود.
در ادامه نیز برای تعیین گلوکز در نمونه‌ها از روش آمپرمتری هیدرودینامیکی در الکترود اصلاح شده چرخشی در پتانسیل ثابت در مقابل الکترود مرجع به دلیل پاسخ دهی سریع و تجدیدپذیری استفاده شد. در شرایط بهینه، نمودارهای کالیبراسیون در محدوده غلظت nM۱۰۰ تا μM۱۰۰ خطی بوده و محدوده شناسایی nM۵۵ گزارش شد.
با توجه به نتایج به دست آمده مشخص شد که حضور نانوفیبرها در الکترود اصلاح شده نه تنها سبب ثبات ذرات تک فلزی شد، بلکه داراری مزایایی نظیر روش تک مرحله‌ای آماده‌سازی، توزیع بسیار یکنواخت ذرات نانومتری و تنوع ساخت ماتریس به صورت فیلم سل‌ژل و مونولیت نیز بود. همچنین با حضور نانوکامپوزیت دو فلزی طلا-پلاتین و نانولوله کربن در الکترود اصلاح شده، سطح بزرگتری برای رسوب ترکیب اسید پیرو ملیتیک -نیکل (II) که عامل اکسیداسیون گلوکز است تامین شد.
برای نشان دادن کاربرد حسگر الکتروشیمیایی گلوکز، غلظت گلوکز در نمونه های واقعی اندازه گیری شد. به طور کلی می¬توان گفت، ترکیبی از خواص منحصر به فرد از نانوفیبر دو فلزی طلا-پلاتین و نانولوله کربن ها منجر به بهبود هر دو خاصیت برگشت پذیری و پاسخ الکترود شده، در ضمن اینکه پایداری و سادگی تولید آن را افزایش می‌دهد.
نتایج این کار تحقیقاتی که توسط آقای دکتر محمدباقر قلی‌وند و خانم آزاده آزادبخت (دانشجوی دکتری شیمی) صورت گرفته است، در مجله Electrochimica Acta (جلد ۷۶، آگوست سال۲۰۱۲) منتشر شده است. علاقه‌مندان می‌توانند متن کامل مقاله را در صفحات ۳۰۰ تا ۳۱۱ همین شماره مشاهده نمایند. |
