محققان دانشگاه پیام نور اصفهان در یک پژوهش آزمایشگاهی موفق به طراحی و ساخت حسگرهای نانوساختاری شدند که می‌تواند مقدار داروی درمان بیماری‌های قلبی را در بدن انسان با دقتی بالا اندازه‌گیری کند. حسگرهای ساخته شده با این روش، نسبت به نمونه‌ی مشابه هزینه‌ی تما
اصفهان: طراحی و ساخت حسگرهای نانوساختار به منظور اندازه‌گیری گونه‌ای داروی خوراکی
کاپتوپریل یک داروی خوراکی است که نقش حیاتی در درمان سکته‌ی قلبی، نارسایی قلب و فشار خون بالا دارد. متأسفانه مصرف مزمن این دارو برای اهداف درمانی، منجر به بروز عوارض جانبی نامطلوب، از قبیل کاهش میزان فلز روی در بدن از طریق دفع ادرار و افزایش مقدار پتاسیم خون می‌شود. بنابراین طراحی یک روش دقیق و آسان با حساسیت بالا جهت اندازه‌گیری این دارو در نمونه‌های حقیقی از اهمیت زیادی برخوردار است.
دکتر ناهید توکلی، در خصوص اهداف این طرح گفت: «هدف از این تحقیق، طراحی و ساخت الکترودی از جنس طلا و با ساختار نانومتخلخل بوده است که با دو فلز نجیب روتنیوم و پالادیوم پوشیده شود. اثر همزمان این دو فلز، باعث افزایش خاصیت کاتالیستی آن‌ها می‌گردد که این موضوع خود منجر به عملکرد بهتر حسگر نهایی در تشخیص و اندازه‌گیری مقدار کاپتوپریل شده است.»
به کارگیری حسگرهای تولید شده در این طرح، به منظور اندازه‌گیری داروی کاپتوپریل در نمونه‌های حقیقی (سرم خون انسان و قرص) نتایج مطلوب و رضایت بخشی را در پی داشته است. در واقع، اندازه‌گیری این دارو توسط این حسگرها، در مقایسه با روش‌های مشابه با دقت و سرعت بالاتر و هزینه‌ی کمتری صورت می‌گیرد. نتایج بررسی اثر گونه‌های مزاحم نیز، بیانگر گزینش‌پذیری بالای این حسگر نسبت به کاپتوپریل است.
به گفته‌ی این پژوهشگر، ساخت این حسگر نه تنها موجب صرفه‌جویی در مصرف دو فلز گران‌بهای روتنیوم و پالادیوم شده، بلکه میزان حساسیت آن برای تشخیص و اندازی‌گیری داروی کاپتوپریل را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. از سوی دیگر به دلیل عدم استفاده از مواد سمی در ساخت این الکترودها، این روش با محیط زیست سازگار است.
وی در ادامه افزود: «مواد نانومتخلخل دارای حفره‌هایی در ابعاد نانو بوده و بسیار متنوع هستند. این مواد به دلیل دارا بودن سطح بسیار وسیع‌تر نسبت به مواد با ابعاد مشابه و بدون نانوتخلخل، مورد توجه قرار گرفته‌اند. با استفاده از فرآیند آندی کردن سطح از طریق اعمال پتانسیل به سطح الکترود طلا، یک لایه‌ی اکسیدی بر روی سطح الکترود ایجاد شده که باعث تشکیل خلل و فرج سطح می‌گردد. بنابراین با اجرای این فرآیند، تخلخل‌هایی در مقیاس نانو در سطح ایجادشده که افزایش فعالیت الکتروکاتالیستی الکترود را موجب شده است.»
توکلی مراحل انجام این طرح را بدین شرح عنوان کرد: «در ابتدا الکترود طلای نانو متخلخل تهیه شد و سپس رسوب الکتروشیمیایی مس بر سطح الکترود نانومتخلخل صورت گرفت. به منظور پوشش دهی فلزات نجیب روتنیوم و پالادیوم بر روی سطح الکترود نانو متخلخل پوشیده با مس، از روش جابه‌جایی خودبه‌خودی مس با روتنیوم و پالادیوم استفاده شد. سپس با استفاده از الکترود ساخته شده، به عنوان حسگر، میزان کاپتوپریل در نمونه‌ی حقیقی به روش‌های ولتامتری و آمپرومتری اندازه‌گیری شد.»
این تحقیقات حاصل همکاری دکتر ناهید توکلی- عضو هیأت علمی دانشگاه پیام نور اصفهان- دکتر نسرین سلطانی- عضو هیأت علمی دانشگاه پیام نور شاهین شهر- و الهه خورشیدی- دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه پیام نور اصفهان- است. نتایج این کار در مجله‌ی Electrochimica Acta (جلد ۱۶۴، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱ تا ۱۱) منتشر شده است.
دکتر ناهید توکلی، در خصوص اهداف این طرح گفت: «هدف از این تحقیق، طراحی و ساخت الکترودی از جنس طلا و با ساختار نانومتخلخل بوده است که با دو فلز نجیب روتنیوم و پالادیوم پوشیده شود. اثر همزمان این دو فلز، باعث افزایش خاصیت کاتالیستی آن‌ها می‌گردد که این موضوع خود منجر به عملکرد بهتر حسگر نهایی در تشخیص و اندازه‌گیری مقدار کاپتوپریل شده است.»
به کارگیری حسگرهای تولید شده در این طرح، به منظور اندازه‌گیری داروی کاپتوپریل در نمونه‌های حقیقی (سرم خون انسان و قرص) نتایج مطلوب و رضایت بخشی را در پی داشته است. در واقع، اندازه‌گیری این دارو توسط این حسگرها، در مقایسه با روش‌های مشابه با دقت و سرعت بالاتر و هزینه‌ی کمتری صورت می‌گیرد. نتایج بررسی اثر گونه‌های مزاحم نیز، بیانگر گزینش‌پذیری بالای این حسگر نسبت به کاپتوپریل است.
به گفته‌ی این پژوهشگر، ساخت این حسگر نه تنها موجب صرفه‌جویی در مصرف دو فلز گران‌بهای روتنیوم و پالادیوم شده، بلکه میزان حساسیت آن برای تشخیص و اندازی‌گیری داروی کاپتوپریل را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. از سوی دیگر به دلیل عدم استفاده از مواد سمی در ساخت این الکترودها، این روش با محیط زیست سازگار است.
وی در ادامه افزود: «مواد نانومتخلخل دارای حفره‌هایی در ابعاد نانو بوده و بسیار متنوع هستند. این مواد به دلیل دارا بودن سطح بسیار وسیع‌تر نسبت به مواد با ابعاد مشابه و بدون نانوتخلخل، مورد توجه قرار گرفته‌اند. با استفاده از فرآیند آندی کردن سطح از طریق اعمال پتانسیل به سطح الکترود طلا، یک لایه‌ی اکسیدی بر روی سطح الکترود ایجاد شده که باعث تشکیل خلل و فرج سطح می‌گردد. بنابراین با اجرای این فرآیند، تخلخل‌هایی در مقیاس نانو در سطح ایجادشده که افزایش فعالیت الکتروکاتالیستی الکترود را موجب شده است.»
توکلی مراحل انجام این طرح را بدین شرح عنوان کرد: «در ابتدا الکترود طلای نانو متخلخل تهیه شد و سپس رسوب الکتروشیمیایی مس بر سطح الکترود نانومتخلخل صورت گرفت. به منظور پوشش دهی فلزات نجیب روتنیوم و پالادیوم بر روی سطح الکترود نانو متخلخل پوشیده با مس، از روش جابه‌جایی خودبه‌خودی مس با روتنیوم و پالادیوم استفاده شد. سپس با استفاده از الکترود ساخته شده، به عنوان حسگر، میزان کاپتوپریل در نمونه‌ی حقیقی به روش‌های ولتامتری و آمپرومتری اندازه‌گیری شد.»
این تحقیقات حاصل همکاری دکتر ناهید توکلی- عضو هیأت علمی دانشگاه پیام نور اصفهان- دکتر نسرین سلطانی- عضو هیأت علمی دانشگاه پیام نور شاهین شهر- و الهه خورشیدی- دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه پیام نور اصفهان- است. نتایج این کار در مجله‌ی Electrochimica Acta (جلد ۱۶۴، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱ تا ۱۱) منتشر شده است.
