محققان دانشگاه کردستان موفق به سنتز نانوحسگری شدند که قادر است حضور یون‌های جیوه را با کمک انتشار نور اعلام کند. در ساختار این نانوحسگر از نقاط کربنی و نانوذرات طلا استفاده شده است و اندازهگیری بر پایه روش انتقال انرژی رزونانس فلوئورسانس (FRET) انجام میپذیرد.
دانشگاه کردستان: ساخت نانوحسگر نوری برای تشخیص یون جیوه در بافت ماهی
حضور یون‌های فلزات سنگینی همچون جیوه، کادمیم و سرب در مواد غذایی و آشامیدنی می‌تواند موجب بروز امراض خطرناکی از قبیل روماتیسم قلبی، بیماری‌های کلیوی، ناراحتی‌های عصبی و اختلال در سیستم گردش خون شود. از این رو، براساس استاندارد سازمان حفاظت از محیط‌زیست (EPA) مقدار مجاز یون جیوه در آب آشامیدنی و ماهیهای خوردنی به ترتیب ۱۰ نانومولار و ۷/۲ میکرومولار گزارش شده است. در این راستا، شناسایی دقیق این یون‌ها را می‌توان به‌عنوان یک عملیات پیشگیری به‌منظور کاهش احتمال ابتلا به طیف وسیعی از بیماری‌ها به شمار آورد.
دکتر رزگار احمدی، استادیار شیمی تجزیه دانشگاه کردستان، ضمن اشاره به ویژگی‌های جالب توجه نانومواد فلورسنتی، این مواد را ابزاری امیدوارکننده برای کاربردهای گوناگون خواند و افزود: «نقاط کربنی دسته‌ای از نانومواد فلوئورسنتی به شمار می‌روند که امروزه به دلیل برخورداری از عدم مسمومیت، پایداری نوری و روشنایی بالا و همچنین قابلیت تحریک و انتشار قابل تنظیم توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده‌اند. در تحقیق حاضر از ترکیب نقاط کربنی و نانوذرات طلا جهت سنتز نانوحسگر نوری تشخیص یون جیوه استفاده شده است.»
وی ادامه داد: «این حسگر در مقایسه با روش‌های مشابه از مزایایی همچون سادگی، قابلیت حمل، دقت و حساسیت بالا و از همه مهم‌تر هزینه پایین برخوردار است.»
این محقق با اشاره به تحقیقات گذشته در خصوص برتری تحقیق حاضر نسبت به مطالعات پیشین گفت: «برتری طرح حاضر در مقایسه با پژوهش‌های پیشین که از نانوذرات سمی نظیر نقاط کوانتومی کادمیم سولفید استفاده شده است، استفاده از نقاط کربنی به‌عنوان یک عامل فلورسنت زیست سازگار است که موجب می‌شود بتوان از این حسگر در کاربردهای پزشکی نیز بهره برد.»
احمدی در تبیین و تشریح اصول کارکرد این نانوحسگر افزود: «در ابتدا نقاط کربنی حاوی گروههای عاملی سطحی کربوکسیلیک اسید از طریق روش هیدروترمال سنتز و سپس با تک رشته آپتامر آمیندار اصلاح شدند. از طرف دیگر، سطح نانوذرات طلای سنتز شده نیز با تک رشته مکمل آپتامر اصلاح شد. با مخلوط کردن محلولهای حاوی این دو نانوذره، ایجاد پیوند هیدروژنی بین بازهای دو رشته آپتامر قرار داده شده در سطح نانوذرات منجر به نزدیکی بیشتر آن‌ها تا اندازه نانومتری خواهد شد و در نتیجه فرآیند FRET بین آن‌ها از نقاط کربنی به نانوذرات طلا اتفاق میافتد؛ این موضوع افت چشمگیر در شدت فلوئورسانس نقاط کربنی و خاموشی آن‌ها را به همراه خواهد داشت. حال اگر محلول حاوی یون جیوه به محلول فوق اضافه شود، به علت برهمکنش قوی‌تر بین یون‌های جیوه و آپتامر قرار گرفته در سطح نقاط کربنی، پیوند هیدروژنی بین بازهای آپتامرها شده شکسته شده و نقاط کربنی و نانوذرات طلا به حالت جدا شده درخواهند آمد و تابش فلوئورسانس نقاط کربنی بازیابی می‌شود، به طوری که میزان شدت فلوئورسانس بازیابی شده با غلظت یون جیوه متناسب است.»
براساس نتایج به‌دست‌آمده از آزمون‌ها، نانوحسگر سنتز شده قادر به آشکارسازی یون‌های جیوه در محدوده بین ۳/۱ پیکومولار تا ۲۴ میکرومولار و همچنین حد تشخیص ۷۵/۰ پیکومولار است.
این پژوهش حاصل همکاری دکتر رزگار احمدی و دکتر عبدالله سلیمی- اعضای هیئت‌علمی، شعله امیری- دانش‌آموخته مقطع کارشناسی‌ارشد و دکتر ئاسو نوایی و دکتر سارا قدره – دانش‌آموختگان مقطع دکتری دانشگاه کردستان است. نتایج این کار در مجله New Journal of Chemistry با ۳٫۲۰۱ ( جلد ۴، شماره ۱۹، سال ۲۰۱۸، صفحات ۱۶۰۲۷ تا ۱۶۰۳۵) به چاپ رسیده است.
