اعضای باشگاه پژوهشگران جوان دانشگاه آزاد اسلامی به ساخت موفقیت آمیز بیوسنسوری از جنس خمیر کربن اصلاح شده با سیتوکروم C و نانوذرات اکسید منگنز دست یافتند.
شناسایی پراکسید هیدروژن به کمک نانوذرات اکسید منگنز
اعضای باشگاه پژوهشگران جوان دانشگاه آزاد اسلامی با همکاری محققان دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی و شیراز به فناوری ساخت موفقیت آمیز بیوسنسوری از جنس خمیر کربن اصلاح شده با سیتوکروم C و نانوذرات اکسید منگنز دست یافتند. این بیوسنسور قابلیت تشخیص پراکسید هیدروژن، در محدوده چرخه سلولی موجودات زنده، را داراست؛ بنابراین در صنایعی نظیر پزشکی، زیست‌شناسی و غذایی قابل بهره‌برداری است.
امروزه تعیین پراکسید هیدروژن در نمونه‌های مختلف از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است؛ چرا که پراکسید هیدروژن نه تنها یک آنالیت مهم در مواد غذایی، دارویی، بالینی، صنعتی و زیست‌محیطی است، بلکه همچنین یک نقش کلیدی به عنوان محصول واکنش آنزیمی در سیستم‌های همراه آنزیم را دارد. تکنیک‌های تحلیلی مختلفی برای تعیین پراکسید هیدروژن مانند تیتراسیون و طیف سنجی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اما این تکنیک‌ها، زمان تجزیه و تحلیل طولانی و استفاده از معرف‌های گران قیمت را در پی دارند. با توجه به این مسائل، روش الکتروآنالیز به دلیل محدوده تشخیص پایین و زمان پاسخ سریع روش مناسب‌تری است.
آقای مسعود نگهداری (کارشناس ارشد بیوشیمی) و همکاران، بیوسنسور جدیدی از جنس خمیر الکترود اصلاح شده با سیتوکروم C و نانوذرات اکسید منگنز را طراحی کردند که قابلیت تشخیص هیدروژن پراکسید را در محدوده چرخه سلولی موجودات زنده داراست. الکترود ساخته شده به دلیل تشخیص سلول‌های سرطانی که ناشی از تفاوت سطح پراکسید هیدروژن نسبت به سلول‌های طبیعی است و همچنین به دلیل تغییرات و تنش در مقادیر پراکسید هیدروژن بافت‌های گیاهی در فعالیت‌های صنعتی نظیر شرکت‌های نظارتی مواد لبنی دارای کاربردهای بسیاری خواهد بود.
نگهداری در رابطه با این تحقیقات ابراز داشت: «در سال‌های اخیر، استفاده از بیوسنسورها در تشخیص مواد خاص، مورد توجه پژوهشگران زیادی قرار گرفته است. این پیشرفت‌ها مدیون فناوری نانو و خواص منحصر به‌فرد نانومواد همانند بهبود فعالیت بیوسنسورهاست. در این تحقیق، به طراحی بیوسنسوری برای تشخیص هیدروژن پراکسید پرداخته شد و رفتار آن به‌وسیله‌ی روش ولتامتری چرخه‌ای مورد بررسی قرار گرفت. همچنین با توجه به اینکه اجزای پروتئینی مورد استفاده در طراحی بیوسنسورها می‌بایست قادر به شرکت در واکنش‌های اکسایش-کاهش باشند از پروتئین آهن دار سیتوکروم c استفاده شد. نقش نانوذرات اکسید منگنز استفاده شده در این بیوسنسور تسهیل فرایند انتقال الکترون و افزایش سرعت آنالیزها بود.»
نگهداری مراحل انجام این پروژه را به این شرح بیان کرد: «ابتدا نانوذرات اکسید منگنز به روش شیمیایی سنتز و سپس به کمک آنالیزهای آنالیزهای XRD، SEM و TEM مورد بررسی ساختاری و مورفولوژیکی قرار گرفت. تمام مطالعات الکتروشیمیایی به روش ولتامتری چرخه‌ای و با استفاده از دستگاه پتانسیواستات گالوانواستات انجام گرفت. الکترود اصلاح شده با قرار دادن پروتئین و نانوذرات اکسید منگنز بر روی سطح صیقل داده شده الکترود خمیر کربن تولید شد. کلیه مراحل تشخیص و اندازه‌گیری الکتروشیمیایی در محلول بافر فسفات انجام گرفت. در مراحل نهایی تحقیق با اضافه کردن پراکسید هیدروژن و تغییر در قله‌های ردوکس و رسیدن به حالت پایدار، مقادیر قابل تشخیص پراکسید هیدروژن به‌وسیله‌ی بیوسنسور‌شناسایی شد.»
مهمترین مزیت استفاده از نانوذرات اکسید منگنز، افزایش نسبت سطح به حجم نسبت به مواد در حالت توده‌ای است. این خاصیت موجب افزایش واکنش‌پذیری و در نتیجه تسهیل و افزایش سرعت در فرایندهای الکتروشیمیایی انتقال الکترون است که سبب افزایش قله‌های اکسایش-کاهش است.
استفاده از این بیوسنسور روشی سریع، دقیق و کم هزینه را برای تشخیص پراکسید هیدروژن ارائه می‌دهد و قابلیت کاربرد در تشخیص‌های پزشکی، زیستی و صنعتی داراست.
نتایج این کار تحقیقاتی در مجله International Journal of ELECTROCHEMICAL SCIENCE (جلد ۷، شماره ۱۲، ماه دسامبر سال ۲۰۱۲) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن کامل مقاله را در صفحات ۱۲۰۹۸ الی ۱۲۱۰۹ همین شماره مشاهده نمایند.
