الکتروپلیمریزاسیون نانوکامپوزیت پلی آنیلین/گرافن تحت میدان مغناطیسی و کاربرد آن در زمینه بیوحسگرها

امروزه در جوامع پیشرفته، دیابت که ناشی از بروز اختلال در تولید هورمون توسط غدد درون ریز می باشد، یکی از عمده ترین عوامل ناتوانی، معلولیت و حتی مرگ انسان محسوب می گردد و تنها راه کاهش عوارض آن، کنترل مداوم میزان قند خون بیمار از طریق آزمایش خون می باشد. از این رو اهمیت ساخت الکترودهای مورد استفاده در تشخیص گلوکز با دقت و حساسیت بالا و همچنین قیمت ارزان آشکار می گردد. از این رو در این تحقیق اقدام به بررسب و ساخت الکترودهای نانو بیوحسگر غیر آنزیم دار گلوکز با حساسیت، قدرت تشخیص و انتخابگری بالا شده است. جهت ساخت الکترودها از گرافیت به عنوان بستر و از نانو ذرات اکسید مس به عنوان جزء تشخیص دهنده گلوکز استفاده شده است. همچنین برای افزایش قدرت تشخیص و انتخابگری الکترودها، نیاز به بهسازی و افزایش در سطح موثر بستر گرافیتی بود که برای این امر، سطح گرافیت توسط صفحات گرافن (در حدود 30 لایه) تزئین شده با نانوذرات اکسید آهن که در اثر میدان مغناطیسی هم جهت گردیده است بهسازی شده و نانو الیاف کامپوزیتی پلی آنیلین/گرافن به روش الکتروپلیمریزاسیون بر روی سطح گرافیتی بهسازی شده ایجاد گردید. جهت ایجاد نانو الیاف آنیلین در سطح الکترود گرافیتی، روش ها و همچنین محلول های مختلف الکتروپلیمریزاسیون مورد بررسی قرار گرفت که در نهایت نانو الیاف پلی آنیلین با کمترین قطر 67 نانومتر و مقاومت ویژه 3.4 ?.cm، به روش الکتروپلیمریزاسیون پتانسیل سیکلی در محدوده پتانسیل -0.2 - 1.0v و نرخ روبش پتانسیل 25mv.s-1 و در محلول اسیدی حاوی منومر آنیلین با ترکیب شیمیایی 0.05m aniline+0.75m hno3+0.25m h2so4 و در حضور میدان مغناطیسی به بزرگی 0.25t تولید گردید. نانو الیاف پلی آنیلین تولید شده، برای آنکه در ساخت الکترود نانو بیوحسگر گلوکز مورد استفاده قرار گیرد، می بایست به صورت خود دوپ شده در آمده تا در شرایط کاری الکترود با ph قلیایی، رسانایی الکتریکی و فعالیت الکتروشیمیایی خود را حفظ نماید. جهت ایجاد خاصیت خود دوپ شوندگی در آنیلین، از دو روش غوطه وری به مدت 30 دقیقه و دیگر اعمال پتانسیل سیکلی در محدوده -0.2 – 0.5v و با نرخ روبش 50mv.s-1 برای 5 سیکل و در محلول اسید سولفوریک 12 مولار استفاده شده است. ساخت پلی آنیلین با خاصیت خود دوپ شوندگی، در کنار افزایش میزان پایداری پلی آنیلین در محیط های قلیایی، موجب افزایش مقاومت ویژه پلی آنیلین تا میزان 9.6?.cm می گردد. از این رو جهت جبران کاهش در رسانایی ایجاد شده، اقدام به ساخت کامپوزیت پلی آنیلین-گرافن با مقاومت ویژه 1.2 ?.cm و با افزودن میزان 0.1 mg/ml گرافن با خصوصیت کمتر از 7 لایه به محلول الکتروپلیمریزاسیون معرفی شده و انجام الکتروپلیمریزاسیون به روش پتانسیل سیکلی و تحت میدان مغناطیسی مشابه قبل شده است. پس از انجام مقدمات کار، در نهایت دو نوع الکترود نانو بیوحسگر گلوکز به صورت بدون غشاء و با غشاء پلیمری از جنس نافیون ساخته شد. در الکترودهای نوع بدون غشاء از رسوب و سپس اکسیداسیون الکتروشیمیایی نانو ذرات مس در سطح الکترود گرافیتی و گرافیت/نانوالیاف پلی آنیلین استفاده شده است. الکترودهای با غشاء نافیون نیز به سه صورت گرافیت/ نانو ذرات اکسید مس/ نافیون، گرافیت/ نانوالیاف پلی آنیلین خود دوپ شده/ نانوذرات اکسید مس/ نافیون و نهایتاً گرافیت/ صفحات هم جهت گرافن-اکسید آهن/کامپوزیت نانوالیاف پلی آنیلین خود دوپ شده-گرافن/ نانوذرات اکسید مس/ نافیون ساخته شد. در میان الکترودهای نانو بیوحسگر گلوکز ساخته شده، به طور کلی الکترودهای حاوی نانوالیاف پلی آنیلین از محدوده رفتار خطی بالاتر و پتانسیل پیک گلوکوز پایین تری به نسبت الکترودهای با بستر گرافیتی برخوردارند. بهترین خصوصیات سنجش گلوکز مربوط به الکترود گرافیت/ صفحات هم جهت گرافن- اکسید آهن/ کامپوزیت نانوالیاف پلی آنیلین خود دوپ شده-گرافن/ نانوذرات اکسید مس/ نافیون با رفتار خطی از 1µm-7mm گلوکز، میزان حساسیت پاسخ به گلوکز معادل 86.5µa.mm-1.cm-2، حد تشخیص عملی در حدود 1µm و حد تشخیص تئوری در حدود 0.038µm می باشد. همچنین پتانسیل پیک مربوط به تشخیص گلوکز این الکترود در حدود 0.44v تعیین شده است.