در این الکترود کربن شیشه ای با نانوذرات سیلیکون نیترید جهت بررسی فرایند انتقال الکترون مستقیم گلوکزاکسیداز و هموگلوبین بکار رفته است. ابتدا الکترود کربن شیشه ای با قرار دادن محلول حاوی نانوذرات پخش شده si3n4 بر روی آن و تبخیر حلال با این نانوذرات اصلاح می شود، با قرار دادن الکترود اصلاح شده با نانوذرات si3n4در محلول حاوی گلوکزاکسید و هموگلوبین ملکول های زیستی فوق روی سطح الکترود تثبیت می شوند. ثابت سرعت انتقال الکترون (ks) با در نظر گرفتن ضریب انتقال بار کاتدی (?) برای آنزیم گلوکزاکسیداز (493/0) و هموگلوبین (43/0) در این کار به ترتیب در حدود1-s 37/47 و 1-s 13/8 محاسبه شده است. این مقادیر محاسبه شده برای ثابت سرعت انتقال الکترون آنزیم گلوکزاکسیداز و هموگلوبین، بسیار بالاتر از مقدار محاسبه شده برای این آنزیم ها در سایر الکترودهای اصلاح شده است، که این تاییدی بر توانایی و خواص منحصر به فرد این نوع نانوذره برای تثبیت آنزیم ها و انجام فرایندهای مستقیم انتقال بار است. غلظت گلوکز با استفاده از زیست حسگرتهیه شده از تثبیت آنزیم گلوکزاکسیداز بر روی نانوذرات si3n4در حضور فروسن متانول به عنوان حدواسط انتقال الکترون اندازه گیری می شود. با توجه به جریان الکتروکاتالیزوری گلوکز می توان غلظت گلوکز را با این زیست حسگر با دقت و صحت کافی اندازه گیری نمود. در روش دیگر در محلول اشباع از اکسیژن و از روی کاهش جریان الکتروکاتالیزوری احیای اکسیژن و در حضور مقادیر متفاوت از گلوکز نیز می توان غلظت این ترکیب را سنجید. حد تشخیص، محدوده کالیبراسیون خطی و حساسیت زیست حسگر تهیه شده برای تعیین گلوکز در حضور حدواسط انتقال بار(فروسن متانول) با بکارگیری روش آمپرومتری هیدرودینامیک به ترتیب برابر 5/6 میکرومولار، 25 میکرومولار تا 5 میلی مولارگلوکز و na/µm 4/2 بدست آمده است. ضمنا مقدار km برای زیست حسگر فوق 61/7 میلی مولارمحاسبه شده است. مقادیر فوق کارایی بسیار بالای این زیست حسگر را در آنالیز گلوکز نشان می دهد. همچنین زیست حسگر تهیه شده از تثبیت hb بر روی نانوذرات si3n4 برای آنالیز مقادیر بسیار کم h2o2 به طور موفقیت آمیزی به کار می رود. حد تشخیص، محدوده کالیبراسیون خطی و حساسیت زیست حسگر تهیه شده برای تعیین پراکسیدهیدروژن به ترتیب 5/11 میلی مولار، 25 تا 7 میلی مولار پراکسید هیدروژن و na/µm9/1 بدست آمده است. ضمنا مقدار km برای زیست حسگر فوق 41/9 میلی مولارمحاسبه شده است. مقادیر گزارش شده برای این زیست حسگر قابل مقایسه با سایر زیست حسگرهای تهیه شده برای آنالیز h2o2 است.

چکیده قسمت اول: یک روش ساده برای اصلاح الکترودهای کربن شیشه ای با نانولوله های چند لایه کربن و ترکیبات فتالوسیانین-آهن پیشنهاد شده است. در این روش ابتدا سطح الکترود با 25میکرولیتر محلول dmf-mwcnts(4/0میلی گرم بر میلی لیتر) پوشیده شده سپس در هوای آزاد خشک شود تا فیلمی از نانولوله های کربن در سطح الکترود تشکیل شود. سپس الکترود اصلاح شده با نانولوله های کربن برای مدت زمان یک ساعت داخل محلول فتالوسیانین شناور می شود. در پایان الکترود اصلاح شده با نانولوله های کربن و فتالوسیانین را برای مدت زمان یک ساعت در محلول آهن(ii) شناور می شود. ولتاموگرام های الکترود اصلاح شده، یک زوج پایدار و برگشت پذیر برای زوج (fe(ii)/fe(i)) با سیستم جذب سطحی شده نشان می دهد. ضرایب انتقال بار(?) و ثابت انتقال الکترون هتروژن (ks) و غلظت سطحی برای الکترودهای کربن شیشه ای اصلاح شده با نانولوله های چند لایه کربن، فتالوسیانین و آهن(ii) با تکنیک ولتامتری چرخه ای محاسبه شد. الکترودهای اصلاح شده پاسخ الکتروکاتالیزوری مناسب، جوابدهی بسیار سریع و حساسیت بالا بر ای احیای تری کلرواستیک اسید و پراکسید هیدروژن در بافر فسفات (1/0 مولار) در ph های 11-2 نشان داده و این الکترودهای اصلاح شده به عنوان حسگر های آمپرومتری برای اندازه گیری غلظت های میکرومولارو کمتر تری کلرو استیک اسید و پراکسید هیدروژن بکار رفتند. قسمت دوم: یک روش ساده برای اصلاح الکترودهای کربن شیشه ای با نانوذرات سیلیکون کاربید و مایع یونی بکار رفته است. در این روش ابتدا 25 میکرولیتر از محلول نانو ذرات dmfو 1 -(3-aminopropyl)-3-methylimidazolium bromide و سیلیکون کاربید روی الکترود قرار داده می شود با خشک شدن سطح الکترود و تبخیر حلال ، کامپوزیتی از نانوذرات سیلیکون کاربید و مایع یونی روی سطح الکترود تشکیل می شود. سپس با اعمال چرخه پتانسیل در محدوده صفر تا 2ولت در محلول بافر فسفات، با اکسید شدن گروه های آمینی مایع یونی، il-nh2 به صورت پیوند کووالانسی د رسطح الکترود قرار می گیرد. الکترودهای اصلاح شده پاسخ الکتروکاتالیزوری عالی، جوابدهی بسیار سریع و حساسیت بالا بر ای اکسید نیتریت در بافر فسفات(1/0 مولار) در ph-های(11-1) نشان داده و این الکترودهای اصلاح شده به عنوان حسگرهای آمپرومتری برای اندازه گیری غلظت های 8-10مولار جهت آشکارسازی نیتریت بکار رفتند. مزاحمت گونه های متفاوت مانند گلوکز، اوره و ... در غلظتهای 100 برابر و بیشتر صرفنظر کردن است

نانوسیم های نیکل در قطر 20 و 100 نانومتر به روش الکتروانباشتdc با استفاده از قالب اکسید آلومینیوم آندی (aao) ساخته شدند. با استفاده از سونش قالب aao در محلول سود و محلول اسید فسفریک و اسید کرومیک نانوسیم ها از حصار قالب خارج شدند. مورفولوژی سطح قالب و نانوسیم ها با استفاده از روش های afm و sem مطالعه شدند. الکترود خمیر کربن با استفاده از نانوسیم های نیکل و fad اصلاح شد. الکترود اصلاح شده برای احیای الکتروکاتالیتیکی یون پرسولفات با استفاده از تکنیک ولتامتری چرخه ای و آمپرومتری بکار گرفته شد. در آزمایش دیگر، سطح الکترود خمیر کربن با استفاده از نانوسیم های نیکل و نیوترال رد اصلاح شد. این الکترود برای احیای الکتروکاتالیتیکی یون پرسولفات با استفاده از تکنیک ولتامتری وآمپرومتری بکار گرفته شد. الکترود اصلاح شده در مقایسه با الکترود خمیر کربن کارایی بهتری نشان داد . نتایج نشان می دهد که این الکترودهای اصلاح شده توانایی برای کاربردهای عملی را دارند.

قسمت اول- یک روش حساس و ساده برای اندازه گیری بازهای dna، گوانین وآدنین (پورین)، تیمین وسیتوزین (پیریمیدین)، که بر اساس اکسیداسیون این بازها بر روی الکترود اصلاح شده با نانوذرات سیلیکون کاربید قرار دارد، پیشنهاد شده است. در این کار تکنیک دیفرانسیل پالس ولتامتری برای اندازه گیری انفرادی و همزمان این بازها در ph بیولوژیکی (4/7) به کار رفته است. پس از بهینه سازی شرایط دستگاهی و آزمایشی، مطالعه اثر ph بر الکترواکسیداسیون بازهای dna انجام گرفت و ph بهینه برای اندازه گیری انتخاب گردید. در ضمن، ثابت های یونیزاسیون (pka) برای این ترکیبات تعیین گردید. سپس، اثر غلظت این ترکیبات به صورت انفرادی و مخلوط دوتایی و چهارتایی با استفاده از تکنیک دیفرانسیل پالس ولتامتری مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به منحنی کالیبراسیون این ترکیبات به صورت انفرادی و در حضور همدیگر، حساست اندازه-گیری نسبت به روش های پیشین، به طور فوق العاده ای بالا رفته و گستره خطی اندازه گیری این بازها نیز گسترش یافته و حد تشخیص در حد نانومولار مشاهده شده است. مزیت این روش نسبت به روش های پیشین سادگی، حساسیت بالا و اندازه گیری همزمان مخلوط چهار باز در محدوده گسترده ای از ph می باشد. کلمات کلیدی: بازهای dna ، گوانین، آدنین، پورین، تیمین، سیتوسین، پیریمیدین، دیفرانسیل پالس ولتامتری، نانوذرات سیلیکون کاربید. قسمت دوم-الکترود اصلاح شده با نانوذرات سیلیکون کاربید برای اندازه گیری نمونه شیمیایی ترکیب ضد التهاب و درد نیمسولید و همچنین نمونه تزریق شده به سرم انسان با استفاده از تکنیک دیفرانسیل پالس ولتامتری به کار گرفته شد. این الکترود در احیاء گروه نیتروی این ترکیب دارویی در مقایسه با الکترود کربن اصلاح نشده از حساسیت نسبتا بالایی برخوردار است. در مراحل اولیه کار تاثیر ph و پارامترهای دستگاهی از قبیل بزرگی پالس، سرعت روبش و غیره بهینه شد و مشاهده شد که در2ph= بیشترین سیگنال دریافت می-شود و این احتمالا به خاطر حلالیت بالای نیمسولید در ph های با قدرت اسیدی بالا و تامین پروتون های لازم برای احیاء این ترکیب می باشد. با استفاده از منحنی ep بر حسب ph، ثابت یونیزاسیون این ترکیب، حدود 5/6 تا 7 بدست آمد. سپس، رفتار الکتروشیمیایی این ترکیب و محصولات حاصل از احیاء آن در ph های مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به منحنی کالیبراسیون بدست آمده، محدوده خطی کالیبراسیون حاصل از تزریق چندین غلظت (5/9-09/0 میکرومولار) از ضریب هبستگی بالایی (9925/0) برخوردار است. حد تشخیص در حدود 009/0 میکرومولار با s/n برابر با 3 بدست آمد. کلمات کلیدی: سیلیکون کاربید، نیمسولید، سرم انسان، دیفرانسیل پالس ولتامتری. قسمت سوم-احیای دو ترکیب دارویی ضد سرطان فلوتامید و متابولیت آن یعنی هیدروکسی فلوتامید بر روی الکترود اصلاح شده با نانوذرات سیلیکون کاربید با استفاده از تکنیک دیفرانسیل پالس ولتامتری مطالعه شد و یک روش جدید و حساس برای اندازه گیری این دو ترکیب پیشنهاد شد. پس از بررسی اثر ph بر روی احیاء الکتروشیمیایی این دو ترکیب مشاهده شد که در10ph=، بیشترین اختلاف در پیکهای دیفرانسیل پالس این دو ترکیب (حدود 20-16 میلی ولت) وجود دارد که با این اختلاف می توان دو ترکیب را با روشهای کمومتری به طور همزمان اندازه گیری نمود و در نتیجه 10= ph برای اندازه گیری این دو ترکیب انتخاب شد. محدوده رنج خطی مشاهده شده در اندازه گیری انفرادی این دو ترکیب، 3/41-5/0 و حد تشخیص در حدود 05/0 میکرومولار به دست آورده شد. سپس، با توجه به منحنی کالیبراسیون انفرادی این دو ترکیب، غلظت هایی از مخلوط دو ترکیب تهیه شد و ولتاموگرام پالس تفاضلی آن ثبت گردید. با استفاده از الگوریتم ژنتیک (ga)، پتانسیل های بهینه انتخاب گردید و ماتریس جریان – غلظت برای نمونه های مختلف تشکیل گردید. سپس با استفاده از آنالیز جزء اصلی (pca)، ماتریس تشکیل شده کاهش یافت و داده های ماتریس کاهش یافته برای آموزش شبکه هوش مصنوعی مورد استفاده قرار گرفت. در نتیجه این دو ترکیب با استفاده از مدل ga-pc-ann آنالیز شد و رنج خطی دو ترکیب در حضور هم، 5/20-5/0 و حد تشخیص 05/0 میکرومولار بدست آمد. کلمات کلیدی: ضد سرطان، فلوتامید، هیدروکسی فلوتامید، نانوذرات سیلیکون کاربید، دیفراسیل پالس ولتامتری، کمومتری.

چکیده نانومواد دارای ابعاد مشابهی با زیست مولکول ها هستند. تجمع نانوذرات با خواص بی نظیر الکترونیکی، نوری و کاتالیزوری با زیست مولکول ها با خواص منحصر بفرد زیست تشخیصی و کاتالیزوری، منجر به تشکیل سیستم های هیبریدی جدیدی می شود که تواما از خواص بی نظیر زیست مولکول ها و نانوذرات بهره می برند. در کارهای گزارش شده در این پایان نامه سطح الکترود کربن شیشه ای ( gc) با هیبریدی از نانومواد و مولکول ها/ زیست مولکول های مختلف اصلاح و برای ساخت حسگرها و زیست حسگرها بکار گرفته شده است. در بخش اول، یک روش ساده برای اصلاح الکترود کربن شیشه ای با نانوذرات نیکل اکسید ( niox) و حدواسط های رنگی محلول در آب ارائه شده است. با قرار دادن الکترود gc/niox در محلول سلتین بلو و یا تیونین برای مدت زمانی اندک فیلم نازکی از این مولکول ها در سطح الکترود ایجاد می شود. الکترود اصلاح شده یک زوج پیک ردوکس در محدوده وسیعی از phها نشان می دهد. در مقایسه با سایر روش های بکار رفته برای تثبیت مولکول های رنگی نظیر الکتروپلی مریزاسیون و یا جذب سطحی در سطح الکترودهای پیش اکسید شده پایداری و برگشت پذیری این الکترود اصلاح شده به مقدار بسیار زیادی بهبود یافته است. غلظت سطحی (?c) و ثابت سرعت انتقال الکترون (ks) تیونین و سلستین بلوی جذب شده به ترتیب برابر با molcm-2 10-10 ×5/3، s?112/6، molcm-2 10-10 ×9/5، s?158/6 محاسبه شد. این نتایج نشان می دهند که نانوذرات نیکل اکسید به مقدار بسیار زیادی جذب و سینتیک انتقال الکترون فیلم تیونین و سلستین بلو را افزایش داده اند. الکترود اصلاح شده خواص کاتالیزوری بسیار مناسبی برای احیای هیدروژن پراکسید در پتانسیل های مازاد کم دارد. ثابت سرعت کاتالیزوری (kc) برای الکترود اصلاح شده با سلستین بلو و تیونین به ترتیب برابر با m?1 s?1 103×96/7 و m?1 s?1 103×5/5 محاسبه شد. حد تشخیص( lod)، حساسیت و محدوده کالیبراسیون خطی هیدروژن پراکسید برابر با ?m67/0، na?m?114/4 ، ?m5 تا mm20 و ?m36/0، na?m?162/7 ، ?m1 تا mm 10به ترتیب برای الکترودهای اصلاح شده با تیونین و سلستین بلو محاسبه شد. این الکترود های اصلاح شده دارای مزایای بسیار زیادی از جمله خاصیت الکتروکاتالیزوری بسیار مناسب، تکرار پذیری بالا، روش تهیه آسان، پایداری بسیار زیاد سیگنال، حساسیت بالا و محدوده کالیبراسیون وسیع هستند. در بخش دوم، رفتار الکتروشیمیایی انسولین در سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوذرات نیکل اکسید و گوانین بررسی شده است. برای ترسیب الکترودی نانوذرات نیکل اکسید و گوانین از تکنیک ولتامتری چرخه ای استفاده شد. الکترود اصلاح شده با نانوذرات نیکل اکسید و گوانین در مقایسه با الکترود اصلاح شده با نانوذرات نیکل اکسید و الکترود کربن شیشه ای اصلاح نشده دارای خاصیت کاتالیزوری بسیار زیادی برای اکسایش انسولین در phهای فیزیولوژیکی است. الکترود اصلاح شده برای اندازه گیری انسولین به روش ولتامتری چرخه ای و آمپرومتری بکار برده شد. در این کار حد تشخیص و حساسیت الکترود برای اندازه گیری انسولین به ترتیب برابر با pm 22، pa/pm 9/100بدست آمد. در مقایسه با سایر حسگرهای موجود برای انسولین این حسگر دارای مزایای زیادی از قبیل روش تهیه آسان، حساسیت زیاد، خاصیت کاتالیزوری بالا در ph های فیزیولوژیکی، پاسخ سریع، پایداری پاسخ و عدم آلوده شدن با محصولات اکسایش انسولین است. در قسمت اول بخش سوم، یک روش ساده برای ساخت نانوکامپوزیتهای نیکل اکسید/فلاوین آدنین دی نوکلئوتید (fad/niox) در سطح الکترود کربن شیشه ای ارائه شده است. در این روش نانوذرات نیکل اکسید در سطح الکترود تولید و در ادامه مولکول fad با آنها برهمکنش می دهد و در سطح آنها تثبیت می گردد. نانوذرات نیکل اکسید به دلیل دارا بودن سطح موثر زیاد و سازگاری با زیست مولکول ها مواد بسیار مناسبی برای تثبیت fad هستند. نانوکامپوزیت های fad/ niox دارای پایداری و رفتار ردوکس مناسبی در محلول های آبی هستند. الکترود اصلاح شده با این نانوکامپوزیت ها دارای رفتار ردوکس بسیار مناسب و پایداری در محدوده وسیعی از phها است. غلظت سطحی و ثابت سرعت انتقال الکترون fad جذب شده به ترتیب برابر با molcm-2 11-10 ×66/4 و s-163 محاسبه شد که نشان دهنده جذب مقادیر زیاد fad در سطح نانوذرات نیکل اکسید و افزایش زیاد سینتیک انتقال الکترون fad موجود در فیلم است. الکترود اصلاح شده فوق خاصیت کاتالیزوری بسیار مناسبی برای احیایs2o8-2 و h2o2 نشان می دهد. بعلاوه پارامترهای آنالیزی بدست آمده برای اندازه گیری آمپرومتری این آنالیت ها بسیار مناسب هستند. در شرایط بهینه محدوده کالیبراسیون خطی، حد تشخیص و حساسیت الکترود اصلاح شده برابر با10 تا1100 میکرومولار، 4/0 میکرومولار، na/?m 6/16 و10 تا1100میکرومولار، 4/0 میکرومولار و na/?m4/1 به ترتیب برای s2o8-2 و h2o2 محاسبه شد. در قسمت دوم بخش سوم، یک روش ساده برای ساخت نانوکامپوزیت های نیکل اکسید/نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید (nad+/niox) در سطح الکترود کربن شیشه ای ارائه شده است. در این روش نانوذرات نیکل اکسید در سطح الکترود تولید و در ادامه محصولات حاصل از اکسایش الکتروشیمیاییnad+ در سطح این نانوذرات جذب شدند. فیلم nad+/nioxتشکیل شده در سطح الکترود کربن شیشه ای دارای رفتار ردوکس مناسبی در محدوده وسیعی از phها است و با افزایش ph محیط با شیب 78/64 میلی ولت به سمت پتانسیل های منفی جابجا می شود. غلظت سطحی و ثابت سرعت انتقال الکترون به ترتیب برابر با molcm-2 10-10×06/2 و s-184/58 برای nad+ جذب شده در سطح الکترود محاسبه شد که نشان دهنده جذب مقادیر زیاد nad+در سطح نانوذرات نیکل اکسید و افزایش زیاد سینتیک انتقال الکترون nad+ موجود در فیلم است. الکترود اصلاح شده فوق خاصیت کاتالیزوری بسیار مناسبی برای احیای h2o2 دارد. بعلاوه پارامترهای آنالیزی بدست آمده برای اندازه-گیری آمپرومتری این آنالیت ها بسیار مناسب هستند. در شرایط بهینه محدوده کالیبراسیون خطی، حدتشخیص و حساسیت الکترود اصلاح شده برابر 1/0 تا 120 میکرومولار، 4/0 میکرومولار و ?a(?m)-1 1745/0برای اندازه گیری هیدروژن پراکسید محاسبه شدند. در بخش چهارم، یک زیست حسگر الکتروشیمیایی dna برای تشخیص قسمتی از توالی مربوط به فاکتور سرطانی taxon:32630tumor necrosis factor (tnf)، براساس تثبیت توالی dnaی تک رشته ای در سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوذرات نیکل اکسید ساخته شده است. نانوذرات نیکل اکسید در سطح الکترود کربن شیشه ای از طریق ترسیب الکتروشیمایی تولید و براساس برهمکنش قوی میان این نانوذرات و گروه های فسفات موجود در انتهای5? رشته dna برای تثبیت توالی dna بکار رفته اند. کمپلکس [ru(nh3)5cl]pf6 در تکنیک ولتاموگرام پالس تفاضلی به عنوان ردیاب برای بررسی فرایندهای هیبریداسیون بکار گرفته شد. زیست حسگر dna ساخته شده از انتخابگری و حساسیت بسیار زیادی برای تشخیص توالی هدف برخوردار است. محدوده کالیبراسیون خطی و حد تشخیص محاسبه شده برای این زیست حسگر برابر با 3/0 تا 10 نانومولار و 68 پیکومولار محاسبه شد. در بخش پنجم، در قسمت اول، برای اولین بار نانوذرات نیکل اکسید موجود در سطح الکترود کربن شیشه ای برای تثبیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز (sod) بکار رفته اند. با توجه به الکتروشیمی مستقیم آنزیم sod تثبیت شده در سطح نانوذرات نیکل اکسید یک زوج پیک ردوکس با پتانسیل فرمال 03/0- ولت در بافر فسفات با ph برابر با 4/7 مشاهده می شود و آزمایشات نشان دهنده کنترل جذب سطحی بودن جریان هستند. غلظت سطحی و ثابت سرعت انتقال الکترون آنزیم تثبیت شده در سطح نانوذرات نیکل اکسید به ترتیب برابر باmol.cm-2 11-10×24/1 و s-1 5/7 محاسبه گردید که نشان دهنده توانایی نانوذرات نیکل اکسید برای تثبیت مقادیر بسیار زیاد آنزیم و سینتیک سریع انتقال الکترون میان گروه های ردوکس آنزیم و نانوذرات نیکل اکسید است. زیست حسگر ساخته شده خواص کاتالیزوری بسیار مناسبی برای احیا و اکسایش آنیون سوپراکسید دارا است. به علاوه زیست حسگر ساخته شده پاسخ آمپرومتری بسیار سریعی (کمتر از 3 ثانیه) با حساسیت na ?m-1 cm-21/24 و na ?m-1cm-2 4/22، حد تشخیص 66/2 و 1/3 میکرومولار، به ترتیب برای اندازه گیری سوپراکسید به روش کاتدی و آندی دارا است. پاسخ این زیست حسگر در محدوده10 میکرومولار تا 25/0 میلی مولار خطی است. از جمله مزایای دیگر این زیست حسگر پایداری زیاد، تکرار پذیری پاسخ ، تکرار پذیری فرایند ساخت الکترود و طول عمر نسبتا بالای آن است. در قسمت دوم این بخش الکترود کربن شیشه ای با نانوذرات سیلیکون نیترید (si3n4) اصلاح و برای تثبیت آنزیم sod مورد استفاده قرار گرفته شد. تثبیت آنزیم sod در سطح الکترود توسط تکنیک های ولتامتری چرخه ای و اسپکتروسکوپی امپدانس بررسی شد. به دلیل انجام مبادله مستقیم الکترون میان sod و سطح الکترود یک زوج پیک ردوکس با پتانسیل فرمال 057/0 ولت در ph برابر با 4/7، برای این آنزیم مشاهده شد. غلظت سطحی و ثابت سرعت انتقال الکترون مشاهده شده برای آنزیم تثبیت شده در سطح الکترود برابر باmol.cm-2 10-10×1/4 و s-1 33/20 محاسبه گردید که نشان دهنده توانایی نانوذرات سیلیکون نیترید در تثبیت مقادیر زیاد آنزیم در سطح نانوذرات و افزایش سینتیک انتقال الکترون است. زیست حسگر ساخته شده پاسخ آمپرومتری سریعی (کمتر از 3 ثانیه) برای آنیون سوپراکسید دارد. در شرایط بهینه با استفاده از تکنیک آمپرومتری حساسیت الکترود برای برای کاهش و اکسایش آنیون سوپراکسید به ترتیب برابر با na ?m-1 cm-2 8/8 و na ?m-1 cm-2 2/10 و حدتشخیص الکترود هم برای کاهش و اکسایش آنیون سوپراکسید به ترتیب برابر با 6 و 10میکرو مولار بدست آمد. از جمله مزایای این زیست حسگر پایداری زیاد و تکرارپذیری پاسخ، تکرارپذیری فرایند ساخت الکترود و طول عمر نسبتا بالای آن است. در بخش ششم، برای اولین بار یک روش جدید، ساده و سریع برای ساخت فیلم چندلایه ای از آنزیم گلوکز اکسیداز( gox) در سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با تیواوره گزارش شده است. برای تثبیت آنزیم گلوکز اکسیداز و تیواوره در سطح الکترود کربن شیشه ای از تکنیک ولتامتری چرخه-ای استفاده شد. فیلم چند لایه ای آنزیم گلوکز اکسیداز، با جذب متناوب تیواوره و آنزیم گلوکز اکسیداز در سطح الکترود ساخته شد. مراحل ساخت فیلم چند لایه ای گلوکز توسط تکنیک ولتامتری چرخه ای و اسپکتروسکوپی امپدانس مورد ارزیابی قرار گرفته شد. فیلم ساخته شده یک زوج یک ردوکس با پتانسیل فرمال 42/0- ولت در محلول بافر فسفات با ph برابر با 7 نشان می دهد. الکترود اصلاح شده خاصیت الکتروکاتالیزوری بسیار مناسبی برای اکسیداسیون گلوکز نشان می دهد و پاسخ زیست حسگر متناسب با تعداد لایه های آنزیم موجود در سطح الکترود است. متوسط غلظت سطحی آنزیم گلوکز اکسیداز موجود در هر لایه به ترتیب برابر با molcm-2 12-10×33/1 محاسبه شد که نشان دهنده تثبیت یکنواخت آنزیم در هرلایه است. به علاوه بالا بودن ثابت سرعت انتقال الکترون محاسبه شده برای آنزیم گلوکز اکسیداز (s-12/71) نشان دهنده سینتیک بسیار سریع انتقال الکترون برای آنزیم موجود در فیلم تیواوره است. مقدار ثابت میکائیل- منتن( km) نیز برابر با 4 میلی مولار محاسبه شد که نشان دهنده خاصیت زیست کاتالیزوری بسیار قوی آنزیم گلوکز اکسیداز تثبیت شده برای اکسایش گلوکز است. ازجمله مزایای این زیست حسگر گلوکز می توان به محدوده وسیع کالیبراسیون خطی ?a50 تا mm5، پاسخ سریع (کمتر از 4 ثانیه)، حساسیت زیاد?a mm-1cm -2 369/6 و حد تشخیص کم 24 میکرومولار اشاره کرد. از دیگر مزایای این زیست حسگر می توان به پایداری بسیار زیاد، تکرارپذیری زیاد مراحل ساخت و پاسخ و طول عمر نسبتا زیاد آن اشاره کرد. روش گزارش شده در اینکار می تواند برای ساخت سایر زیست حسگرهای حساس با تکرار-پذیری بالا براساس روش لایه به لایه ای، بکار رود. در بخش هفتم، یک روش ساده برای اصلاح الکترود کربن شیشه ای با نانولوله های کربنی چند جداره ( mwcnts) و سلستین بلو ارائه شده است. ولتاموگرام های چرخه ای الکترود اصلاح شده یک زوج پیک ردوکس با پایداری بالا در محدوده وسیعی از phها (2-12) را نشان می دهند. پتانسیل فرمال زوج ردوکس با افزایش ph محلول به سمت پتانسیل های منفی تر جابجا می شود. غلظت سطحی سلستین بلوی جذب شده در سطح نانولوله های کربنی برابر با molcm-2 10-10×95/1محاسبه شد که نشان دهنده جذب مقادیر زیاد سلستین بلو در سطح نانولوله های کربنی است. ضریب انتقال بار کاتدی(?) و ثابت سرعت انتقال الکترون محاسبه شده برای فیلم سلستین بلو موجود در سطح نانولوله-های کربنی به ترتیب برابر با 43/0 وs-126/1 محاسبه شد. الکترود اصلاح شده دارای خاصیت کاتالیزوری مناسبی برای احیای اکسیژن در پتانسیل های مازاد کم است. برای ساخت زیست حسگر گلوکز فیلم نازکی از کامپوزیت سل-ژل حاوی آنزیم گلوکز اکسیداز در سطح الکترود قرار می گیرد. زیست حسگر ساخته شده برای اندازه گیری گلوکز بر اساس کاهش جریان کاتدی حاصل از احیای هیدروژن پراکسید بکار برده شد. حد تشخیص، حساسیت و محدوده کالیبراسیون خطی برای اندازه-گیری گلوکز به ترتیب برابر با 3/0 میکرومولار، ?a/mm 83/1 و 10 میکرومولار تا 6 میلی مولار محاسبه شد. کاربردی بودن و صحت الکترود اصلاح شده با اندازه گیری گلوکز در محلول سرم خون توسط روش افزایش استاندارد مورد ارزیابی قرارگرفته شد. پاسخ زیست حسگر در کمتر از 3 ثانیه به مقدار ثابت و پایداری رسیده و گونه های اکسید شونده (مثل آسکوربیک اسید )َaa) و اوریک اسید(ua )) مزاحمتی در اندازه گیری گلوکز ایجاد نمی کنند. ثابت میکائیل- منتن برای الکترود اصلاح شده برابر با 4/2 میلی مولار محاسبه شد که نشان دهنده خاصیت کاتالیزوری زیاد آنزیم موجود در سطح الکترود برای اکسیداسیون گلوکز است. از جمله مزایای این زیست حسگر می توان به سادگی روش، کوتاه بودن زمان ساخت زیست حسگر، حساسیت زیاد اندازه گیری، پایداری و تکرار پذیری پاسخ، عدم مزاحمت گونه های اکسید شونده موجود در ماتریکس سرم خون و صحت بالا برای اندازه گیری گلوکز در نمونه-های حقیقی اشاره کرد. کلمات کلیدی: نانو ذرات نیکل اکسید، سلیکون نیترید، گلوکز اکسیداز، الکترود، اسیدهای نوکلئیک

امروزه انواع مختلف حسگر ها توجه زیادی را به خود جلب کرده اند و از این میان حسگرهای زیستی و حسگرهای الکتروشیمیایی از اهمیت ویژه ای برخوردار اند و کاربردهای وسیعی یافته اند. در اکثر موارد تلاش بر این بوده است که مراحل اندازه گیری اندک، زمان آزمایش کوتاه، دقت روش بالا، گستره کاربرد آن وسیع و از یک سو مقادیر کمی از نمونه قابل اندازه گیری باشد. روش ولتامتری چرخه ای یک روش انعطاف پذیر در ساخت انواع نانو ساختار ها می باشد و دارای قابلیت های فراوانی می باشد. در این کار نانولوله های اکسید ایریدیم با روش ولتامتری چرخه ای با استفاده از یک سیستم سه الکترودی ساخته شد. ابتدا با استفاده از نمک پتاسیم هگزاکلرو ایریدات، طی یک فرآیند دو مرحله ای، محلول مناسب برای انباشت آماده شد و اسیدیته آن به 5/10 افزایش یافت. مرحله آماده کردن محلول مهمترین مرحله کار است و باید با دقت فراوان صورت گیرد. بنا بر مشکلات استفاده از قالب آلومینا در این کار، و حل شدن آن در اسیدیته های بالاتر از 9 وپایین تر از 4، از قالب پلی کربنات حفره دار شده رد یونی استفاده شد. سنتز این نانولوله ها با استفاده از روش ولتامتری چرخه ای برای اولین بار است که گزارش می شود. منحنی ولتامتری چرخه ای نانولوله های به دست آمده، به وضوح وجود ترکیب اکسید ایریدیم را اثبات می کند. بررسی در محیط های با اسیدیته های از 1 تا 6 نشان داد که اسیدیته 5 مناسب ترین محیط است و ثابت سرعت انتقال الکترون و ضریب انتقال بار محاسبه شد و مقادیر 39/0 = ? و 38/3 =ks بدست آمدند که نشان می دهد می توان از آنها به عنوان حد واسط انتقال الکترون استفاده کرد. از نانولوله های به دست آمده برای ساخت حسگر های کروم و آرسنیک استفاده شد و غلظت های 1 تا 9 میکرومولار به محلول بافر با اسیدیته 5 تزریق شد و منحنی های جریان-ولتاژ رسم گردید. بزرگی جریان کاتالیتیکی به صورت خطی با غلظت کروم و آرسنیک افزایش می یابد و حساسیت بدست آمده برای این الکترود اصلاح شده، برای کروم naµm-1 0/1 و پایین ترین حد آشکارسازی mµ3/0 است و برای آرسنیک حساسیت بدست آمده برای این الکترود اصلاح شده، naµm-1 0/3 و پایین ترین حد آشکارسازی mµ3/0 است.

حسگرها و بیو حسگرهای الکتروشیمیایی به دلیل حساسیت زیاد، انتخاب گری بالا، زمان پاسخ دهی سریع، قیمت مناسب و قابل حمل بودن بسیار مورد توجه قرار دارند. از طرف دیگر حسگرهای الکتروشیمیایی دارای محدودیتهای نیز هستند، که از جمله آنها می توان به پایداری کم در مدت زمانهای طولانی، تداخلات با سایر گونه ها در نمونه های حقیقی و همچنین به مشکلات انتقال بار در سطح الکترود اشاره کرد. اخیرا بکار گیری نانوساختارها تاثیر قابل توجهی در توسعه حسگرهای شیمیایی و زیست جسگرها و افزایش کاربردهای محیط زیستی، کلینیکی و صنعتی شده است. از میان انواع نانوساختارها ، اکسیدهای فلزی و نانولوله های کربنی کاربردهای ویژه ای در الکتروشیمی و الکتروآنالیز گونه ها دارند. از طرف دیگر روش ساخت نانوذرات فلزات و اکسیدهای فلزی تاثیر قابل توجهی بر خواص فیزیکی، شیمیایی و الکتروشیمیایی آنها دارند. از میان روشهای متنوع ساخت نانو ذرات اکسیدهای فلزی، انباشت الکتروشیمیایی به دلیل سادگی روش، سازگار بودن با محیط و انجام پذیری در دمای پایین(کمتر ازc 200 ?) بیشتر مورد توجه هستند. به عنوان مقدمه ابتدا مکانیسم الکتروکریستالیزاسیون و اثر عوامل مختلف موثر بر آن و در نهایت تاثیر عوامل مختلف بر شکل ، اندازه، خواص فیزیکی ، شیمیایی و الکتریکی آنها مورد مطالعه قرار می گیرد. در فصل دوم ساخت سه نوع از نانوذرات اکسیدهای فلزی شامل اکسید کبالت، اکسید روی و اکسید ایریدیوم مورد مطالعه قرار گرفته است. ساخت نانوذرات اکسید فلزات فوق به روش انباشت الکتروشیمیایی و در سطح الکترود کربن شیشه ای انجام شده است. تهیه نانوذرات اکسیدهای ایریدیوم و کبالت به روش روبش پتانسیل و تهیه نانو ذرات اکسید روی به روش اعمال پتانسیل ثابت انجام شده است. تغییرات دامنه پتانسیل اعمال شده به عنوان متغییری موثر در تغییر شکل و ساختار نانو ذرات اکسید کبالت مورد موطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با افزایش دامنه روبش پتانسیل شکل نانوذرات اکسید کبالت از کروی و با ابعاد حدود 30 نانومتر تا اشکال کرم مانند با نسبت طول به عرض زیاد و تا چند صد نانومتر تغییر می کند. ساختار ، شکل و ابعاد نانوذرات تولید شده به روشهای مختلفی مانند میکروسکوپ اکترونی، میکروسکوپ نیروی اتمی روبشی و همچنین تکنیکهای ولتامتری و اسپکتروسکوپی امپدانس مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفت. خواص الکتروکاتالیزوری انواع نانو ذرات تولید شده در فرایند اکسیداسیون الکتروشیمیایی آب اکسیژنه و ارسنیک محلول در آب مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته است. پتانسیل و با تغییر ماهیت اکسید های کبالت از اکسیدهای با ظرفیت کبالت پایین به اکسیدهای کبالت با اعداد اکسایش مشاهدات بدست آمده نشان داده است که با افزایش دامنه روبش بالاتر، خواص الکتروکاتالیزی این نانو ساختارها برای آب اکسیژنه افزایش و برای ارسنیک کاهش می یابد. همچنین در فصل سوم رفتار الکتروشیمیایی اکسید کبالت در سطح الکترود کربن شیشه در ph های مختلف و در سرعتهای روبش مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داده است که انباشت الکتروشیمیایی نانوذرات اکسید کبالت در سطح کربن شیشه ای موجب استقرار یک زوج پایدار اکسید و احیای برگشت پذیر با ثابت سرعت انتقال الکترون زیاد و در محدوده ای وسیع از ph بر سطح الکترود شده است. این نتایج نشان می دهد که اکسید کبالت انباشته شده بر سطح الکترود می تواند به عنوان حد واسط انتقال الکترون در فرایند الکتروکاتالیز مورد استفاده قرار گیرد. این قابلیت با بررسی رفتار الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید کبالت در غیاب و حضور گونه های مانند، آب اکسیژنه، انسولین، گوانین ویون ارسنیت مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توجه به کارایی بالای الکترود اصلاح شده در فرایند الکترواکسیداسیون گونه های فوق، حسگرها و بیوحسگرهای برای آنالیز گونه های فوق طراحی و ساخته شد که هر کدام در نوع خود از ویژه گیهای جدیدی نسبت به موارد مشابه برخوردار هستند. علاوه بر این به دلیل خلل و فرج وسطح تماس زیاد الکترود اصلاح شده، وجود گروهای عاملی زیاد مانند هیدروکسید و نیز انطباق پذیری زیاد این نانو ذرات با بیومولکولها نانوذرات اکسید کبالت بستر مناسبی برای انباشت انواع آنزیمها و بیومولکولها هستند. در بخش دیگری از این پروژه تحقیقاتی بیومولکولهای مانند فالووین آدنین دی نوکلوئتید(fad)، هموگلوبین(hb) و آنزیم کلسترول اکسیداز(chox) با استفاده از اعمال سیکلهای پی درپی بر سطح نانوذرات اکسید کبالت مستقر در سطح الکترود کربن شیشه ای مستقر شده اند. الکترود های اصلاح شده با بیومولکولهای فوق به وسیله تکنیکهای مختلفی از جمله ولتامتری چرخه ای، اسپکتروسکوپی امپدانس و اسپکتروسکوپی uv-vis مورد ارزیابی قرار گرفته اند. کارایی الکترود های اصلاح شده با این دسته از بیومولکولها در اندازه گیری گونه های مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است. ولتاموگرامهای ثبت شده از الکترودهای اصلاح شده ی gc/coox-nps/fad ، gc/coox-nps/hb و gc/coox-nps/chox به ترتیب در حضور و غیاب گونه های نیتریت، آب اکسیژنه و کلسترول ثبت شده است. شواهد نشان دهنده رفتار الکتروکاتالیزی بسیارخوبی برای الکترودهای فوق است. کارایی این الکترودهای اصلاح شده بوسیله ثبت ولتاموگرامهای چرخه ای در حضور غلظتهای مختلف از گونه های آنالیزی مورد ارزابی قرار گرفته است. برای بدست آوردن بهترین نتایج آنالیزی، روشهای هیدرودینامیک همانند روش مرسوم آمپرومتری و روش فلو اینجکشن مورد استفاده قرار گرفته است. قابلیت کاربرد نانوذرات اکسید روی و اکسید ایریدیوم در طراحی حسگرها و زیست حسگرها در فصل چهارم مورد بررسی قرار گرفته است. انباشت الکتروشیمیایی نانوذرات اکسید روی تحت شرایط اعمال پتانسیل ثابت انجام گرفته است. تصویر بر اداری با میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که سطح الکترود کربن شیشه ای بوسیله لایه یکنواختی از نانوذراتی به شکل کروی و با ابعادی در حدود 30 تا 50 نانومتر پوشیده شده است. به دلیل بر همکنش ویژه بسیاری از زیست مولکولها با اکسید روی، انباشت الکتروشیمیایی گوانین و محصولات اکسیداسیون آن در سطح نانوذرات اکسید روی بوسیله تکنیک ولتاموگرام چرخه ای و با اعمال ولتاموگرامهای پی در پی مورد مطالعه قرار گرفته است. ارزیابی تشخیصی نشان دهنده انباشت 8- اکسو-گوانین به عنوان یکی از محصولات اکسیداسیون گوانین در سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانو ذرات اکسید روی است. الکتروشیمی زوج رودکس مستقر بر روی الکترود بوسیله تکنیک ولتامتری چرخه ای مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین زوج رودکس مستقر شده بر سطح الکترود به عنوان حد واسط انتقال الکترون مورد استفاده قرار گرفته آزمایشهای انجام شده در غیاب و در حضور غلظتهای متفاوتی از اسید آمینه ی ال- سیستئین، نشان دهنده افزایش قابل ملاحظه ای در سیگنال اکسیداسیون ال- سیستئین نسبت به الکترود اصلاح نشده است. شواهد بدست آمده از این مطالعات نشان دهنده رفتار الکتروکاتالیزی خوب این الکترود در الکترو اکسیداسیون ال- سیستئین است. برای دست یابی به کمیت های آنالیزی بهتر از روش آمپرومتری به عنوان یک روش کاراتر نسبت به روش ولتامتری چرخه ای استفاده شده است. در قسمت دیگری از این پروژه ازانباشت اکسید ایریدیوم به روش اعمال ولتاموگرامهای چرخه ای برای اصلاح سطح الکترود کربن شیشه ای استفاده شده است. تصویر برداری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی و نیز میکروسکوپ روبش نیروی اتمی استقرار نانوذرات اکسید ایریدیوم را در سطح الکترود نشان می دهد. از آنجاییکه الکتروشیمی اکسید ایریدیوم شناخته شده است، رفتار الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید ایریدیوم با استفاده از تکنیک ولتامتری چرخه ای مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور طراحی حسگری مناسب برای آنالیز اکسو آنیونهای یدات و پریدات که آنالیز آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است، رفتار الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده در حضور و غیاب این اکسو آنیونها مورد ارزیابی قرار گرفته و با رفتار الکترود اصلاح نشده در همان شرایط مقایسه شده است. نتایج بدست آمده کارایی فوق العاده ی الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید ایریدیوم را در فرایند کاهش الکتروشیمیایی اکسو آنیونهای فوق را نشان میدهد. کاهش فوق العاده پتانسیل احیای (v 0.7 ) این دو گونه در سطح الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید ایریدیوم و نیز افزایش شدید جریان ااحیاء ، نشان دهنده مکانسیم احیای الکتروکاتالیزی گونه های یدات و پریدات در سطح الکترود اصلاح شده است. برای کسب نتایج بهینه از حسگر طراحی شده از تکنیکهای حساس آمپرومتری مرسوم و فلواینجکشن استفاده شده است. نتایج بدست آمده کارایی بسیار بالای الکترود اصلاح شده را نشان میدهد. از طرف دیگر با توجه به کارایی پریدات در اکسیداسیون دی ال های مجاور، از الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید ایریدیوم می توان در اندازه گیری دی ال های مجاور همانند اتان دی ال و نیز انواع قندها استفاده کرد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که سیگنال مربوط به کاهش پریدات با افزایش حضور قندها و اتیلن گلیکول در محلول کاهش می یابد. روش آمپرومتری و فلواینجگشن برای رسیدن به نتایج آنالیزی بهینه مورد استفاده قرار گرفته است. در فصل پنجم این پروژه تحقیقاتی از کربن نانوتیوب و کمپلکسی از فلز رودیوم برای طراحی و ساخت حسگری حساس برای اندازه گیری یون نیتریت مورد استفاده قرار گرفته است. ابتدا الکترود اصلاح شده بوسیله کربن نانوتیوب اصلاح شده و سپس این الکترود در محلولی از کمپلکس رودیوم در حلال استونیتریل شناوزرسازی شده است. رفتار الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده با نانولوله کربنی و کمپلکس رودیوم به وسیله ثبت ولتاموگرامها در سرعتهای روبش و همچنین در ph های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. ثابت سرعت مبادله الکترون بالا و استقرار زوج ردوکس کاملا پایداردر سطح الکترود نشان دهنده کارایی این سیستم به عنوان حد واسط انتقال الکترون است. رفتار الکتروکاتالیزی الکترود اصلاح شده با نانولوله کربن و کمپلکس رودیوم بوسیله ثبت ولتاموگرامها در حضور و غیاب نیتریت و با مقایسه آن با الکترود کربن شیشه ای و الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با کربن نانوتیوب مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان دهنده کارایی بسیار خوب سیستم فوق در احیا و اکسیداسیون الکتروشیمیایی یون نیتریت است. به این ترتیب الکترود اصلاح شده فوق قابلیت اندازه گیری یون نیتریت را بر اساس الکترو اکسیداسیون و احیاء الکتروشیمیایی دارد. به منظور بدست آوردن نتایج آنالیزی بهینه از روشهای آمپرومتری و نیز فلواینجکشن استفاده شده است نتایج بدست آمده نشان دهنده کارایی بسیار خوب الکترود اصلاح شده به عنوان حسگری مناسب، حتی در حضور انواع یونهای مزاحم است. همچنین کارایی این حسگر برای اندازه گیری یون نیتریت در نمونه کالباس به عنوان یک نمونه حقیقی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان دهنده همخوانی بسیار خوب بین نتایج بدست آمده از این روش و روش های استاندارد اندازه گیری یون نیتریت است.

بخش دوم: روش رگرسیون حداقل مربعات جزئی یک ابزار کالیبراسیون چند متغیره است که در ترکیب با انواع روش های اسپکتروسکوپی برای تعیین غلظت چندین آنالیت در نمونه های مختلف به کار می رود. یک روش اسپکتروفتومتری حداقل مربعات جزئی - مرئی فرابنفش برای اندازه گیری همزمان فاموتیدین و دومپریدون با ثبت داده های جذبی بینnm 400-200 به کار گرفته شد. به علت اینکه طیف های جذبی این داروها شدیداً همپوشانی دارند، فاموتیدین و دومپریدون نمی تواند به طور مستقیم با روش های اسپکتروفتومتری تعیین شوند. اثرات متغیرهای شیمیایی و دستگاهی بر روی کارایی تجزیه ای روش مورد مطالعه گرفت. برای هر یک از ترکیبات، یک کالیبراسیون خطی در محدوده خطی ?gml-154/46-34/1 و ?gml-1 65/58-69/1 به ترتیب برای فاموتیدین و دومپریدون بدست آمد. طراحی مجموعه کالیبراسیون در شش سطح غلظتی مختلف با استفاده از طرح آزمایش متعامد صورت گرفت. شیوه ارزیابی تقاطعی ترک یک خروجی، برای انتخاب تعداد فاکتورها مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت روش پیشنهادی به طور موفقیت آمیزی برای اندازه گیری همزمان اسپکتروفتومتری، فاموتیدین و دومپریدون در فرمولاسیون دارویی به کار گرفته شد. چکیده بخش اول: آنالیز اسپکتروفتومتری -فرابنفش مخلوط های دوتایی و سه تایی شامل وانیلین، وانیلیک اسید و سرینج آلدهید با استفاده از روش های کالیبراسیون چند متغیره از قبیل حداقل مربعات جزئی و شبکه های عصبی مصنوعی شرح داده شده است. اندازه گیری همزمان مخلوط های دوتایی و سه تایی این ترکیبات با استفاده از روش های اسپکتروفتومتری، به علت تداخل های طیفی مشکل است. برای هر یک از ترکیبات، یک کالیبراسیون خطی در محدوده خطی ?gml-199/20-61/? ، ?gml-119/23-67/? و ?gml-112/25-73/? به ترتیب برای وانیلین وانیلیک اسید و سرینج آلدهید بدست آمد. پارامترهای کنترل کننده رفتار سیستم مورد بررسی قرار گرفت و شرایط بهینه انتخاب شد. مجموعه های کالیبراسیون به ترتیب برای مخلوط های دوتایی و سه تایی شامل 49 و 27 نمونه مرجع بودند. از آموزش یک مدل هوش مصنوعی پیش رونده سه لایه جهت اندازه گیری مخلوط سه تایی تحت شرایط بهینه استفاده شد. مدل های حداقل مربعات جزئی و شبکه های عصبی مصنوعی با هم مقایسه شدند و کارایی پیش بینی این روش ها برای اندازه گیری همزمان نمونه های سنتزی سه جزئی مورد آزمایش قرار گرفت و به طور کلی نتایج رضایت بخشی بدست آمد.

آپتامرها توالی های الیگونوکلئوتیدی dna یا rna سنتز شده ای هستند که در اشکال سه بعدی تا خورده اند و بصورت اختصاصی و با قابلیت بالا با مولکول های هدف برهمکنش می دهند. آپتامرها با استفاده از فرایند in vitro که selex (فرایند تکامل سیستماتیک لیگاندها توسط غنی سازی نمایی) نامیده می شود، بدست می آید. این فرایند، آپتامر ویژه یک مولکول هدف را انتخاب می کند. در سال های اخیر آپتامرها به علت قابلیت بالا و عملکرد اختصاصی و پایداری شان به عنوان معرف های تشخیصی ایده آل و جایگزین آنتی بادی در توسعه نانوحسگرهای زیست تشخیصی بکار می رود. یکی از چالش های به کاربردن آپتامرها برای اندازه گیری مولکول های کوچک، قابلیت پایین آپتامر در برهمکنش با مولکول های بزرگ می باشد. ایمونوگلبولین e یکی از انواع آنتی بادی های سیستم ایمنی بدن انسان می-باشد، که با نسبت بسیار پایین در خون وجود دارد که بطو اساسی در پاسخ به واکنش های آنی از نوع حساسیت شدید ایجاد می شود که منجر به بیماری های آلرژی مثل آسم و تب یونچه می شود.

بخش اول: در یک روش ساده، الکترود کربن شیشه ای توسط مایع یونی دارای گروه آمین1-(3-آمینو پروپیل) 3-متیل ایمیدازولیوم برماید، نانو ذرات تیتانیوم نیترید با قطر تقریبی (nm 5 ±15=d) و آنزیم کاتالاز به صورت خود انباشتگی لایه به لایه اصلاح شد. فعالیت الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده توسط تکنیک های امپدانس، ولتامتری چرخه ای و uv-vis بررسی شد. نتایج، وجود یک زوج پیک اکسایش-کاهش سریع و برگشت پذیر را برای گروه هم آنزیم با پتانسیل فرمال 04/0 ولت نشان می دهد. پتانسیل فرمال مربوط به اکسایش و کاهش آنزیم کاتالاز با افزایش ph با شیب mv/ph64- به سمت مقادیر منفی جابجا می شود. غلظت سطحی، ضریب انتقال بارکاتدی ? و ثابت سرعت انتقال الکترون ks برای الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده ی 7(catalase-il)/gc/tin به ترتیب برابر با 2 mol cm-11-10×1/2، 52/0 و 1-s 28/5 محاسبه شد. مقدار km به دست آمده برای واکنش بین آنزیم کاتالاز و هیدروژن پراکسید 1/1 میلی مولار بوده که نشان دهنده ی واکنش سریع بین آنزیم و سوبسترا است. از جمله مزایای الکترود اصلاح شده ی فوق می توان به برگشت پذیری بسیار سریع آنزیم کاتالاز در سطح الکترود، پایداری بالا و تهیه سریع و ساده آن اشاره کرد. این الکترود اصلاح شده برای احیای الکتروکاتالیتیکی هیدروژن پراکسید در پتانسیل های کم منفی به کار می رود. حد تشخیص و حساسیت الکترود مذکور برای آنالیز هیدروژن پراکسید با استفاده از تکنیک آمپرومتری به ترتیب برابر 100 نانو مولار و 1 µa.mm-5/45 می باشد. در بخش دوم، پروتئین هموگلوبین در سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با کامپوزیت نانوذرات تیتانیوم نیترید و مایع یونی دارای گروه آمین 1-(3-آمینو پروپیل) 3-متیل ایمیدازولیوم برماید، تثبیت شد و خواص آن به وسیله ی تکنیک های آمپرومتری و ولتامتری چرخه ای مورد مطالعه قرار گرفت. ولتاموگرام چرخه ای الکترود اصلاح شده با نانو کامپوزیت و هموگلوبین، یک زوج پیک اکسایش-کاهش با پتانسیل فرمال 03/0- ولت مربوط به گروههای ردوکس زیست مولکول، در بافر 1/0 مولار فسفات (7=ph) را نشان میدهد. ضریب انتقال بارکاتدی و ثابت سرعت انتقال الکترون برای الکترود فوق به ترتیب برابر 44/0 و1 s-51/5 محاسبه گردید که نشان دهنده ی سریع بودن فرایند انتقال الکترون هموگلوبین با الکترود می باشد. غلظت سطحی پروتئین هموگلوبین موجود در سطح الکترود اصلاح شده ی مذکور حدود 2 mol/cm11-10?12/5 بدست آمد که گویای تثبیت یک لایه هموگلوبین در سطح الکترود می باشد. پتانسیل فرمال هموگلوبین موجود در سطح الکترود وابستگی آشکاری به ph نشان می دهد و با شیب 1mv ph- 56- در محدوده ی ph 3-11 تغییر می کند که یک الکترونی-یک پروتونی بودن واکنش موجود در سطح الکترود اصلاح شده رانشان می دهد. این الکترود همچنین توانایی احیای الکتروکاتالیزوری نیتریت را دارا است؛ که نشان دهنده ی حفظ فعالیت طبیعی و کاتالیتیکی پروتئین هموگلوبین بر روی نانوکامپوزیت است. مقدار km، 57/6 میلی مولار محاسبه شد که نشان دهنده ی واکنش سریع بین زیست مولکول و سوبسترا است. نتایج بدست آمده مبین عدم واکنش تخریبی میان نانوکامپوزیت تیتانیوم نیترید و مایع یونی و همچنین افزایش سرعت فرایند انتقال الکترون پروتئین هموگلوبین در نتیجه ی تثبیت آن در سطح فیلم می باشد. بنابراین نانو کامپوزیت، بستر مناسبی برای تثبیت پروتئین هموگلوبین محسوب می شود. همچنین از تکنیک کرونوآمپرومتری برای تعیین حد تشخیص و محدوده ی خطی پاسخ الکترود به نیتریت استفاده شد. حد تشخیص، حساسیت و محدوده ی خطی الکترود برای آنالیز نیتریت توسط این الکترود با استفاده از تکنیک کرونوآمپرومتری به ترتیب 07/10 میکرو مولار، 0274/0میکرو آمپر بر میکرو مولار و 1میکرو مولار تا 20 میلی مولار میلی مولار بدست آمد.

در قسمت اول تحقیق، الکترود کربن شیشه ای (gc) اصلاح شده با نانوکامپوزیت نانولوله های کربن چنددیواره / مایع یونی n- بوتیل- n- متیل- پیرولیدینیم- بیس (تری فلوئورو متیل -سولفونیل) ایمید [c4mpyr][ntf2] (mwcnts/il) بعنوان بستری عالی جهت تثبیت الکتروشیمیایی محصولات اکسایش nad+ (ox-p(nad+)) بکار گرفته شده است. نتایج ولتامتری چرخه ای حاکی از توانایی الکترود gc اصلاح شده با mwcnts/il/ox-p(nad+) جهت کاتالیز اکسایش nadh در پتانسیل بسیار پایین (v 05/0 نسبت به ag/agcl) و در نتیجه مقدار کاهش قابل توجهی در اضافه ولتاژ (حدود mv 600) در قیاس با الکترود gc اصلاح نشده بود. نتایج بدست آمده در تعیین آمپرومتری nadh با این الکترود اصلاح شده نشان از حساسیت بالای حسگر با حد تشخیص بسیار پایین (nm 20)، پتانسیل اعمال شده کم (v 05/0) در گستره غلظتی تا µm 42 و حداقل آلودگی سطح الکترود داشتند. با استفاده از آنزیم الکل دهیدروژناز (adh) بعنوان آنزیم مدل، امکان اندازه گیری اتانول توسط سیستم پیشنهاد شده تست گردید. نتایج نشان دادند که پاسخ زیست حسگر به طور خطی با افزایش غلظت اتانول در دو گستره غلظتی شامل µm 60-5 و µm 900-60 افزایش پیدا می کند. همچنین زیست حسگر اتانول دارای حد تشخیص کم (µm 5/0) و زمان پاسخ سریع s 10 بود. در قسمت دوم این رساله، از یک روش هم رسوبی ساده جهت تولید در محل نانوذرات مغناطیسی fe3o4 بر روی نانولوله های کربنی چنددیواره (mwcnts) استفاده شد. نتایج ولتامتری چرخه ای حاکی از توانایی بالای الکترود gc اصلاح شده با fe3o4/mwcnts جهت کاتالیز اکسایش nadh در پتانسیل بسیار کم (mv 0/0 بر حسب ag/agcl) و در نتیجه کاهش قابل ملاحظه-ای در اضافه ولتاژ (mv 650) در مقایسه با الکترود gc اصلاح نشده بود. جریان حاصل از اکسایش کاتالیزوری امکان تعیین آمپرومتری nadh در پتانسیل اعمال شده پایین mv 0/0 (ag/agcl) با حد تشخیص µm 3/0 و گستره پاسخ خطی تا حد µm 300 را فراهم نمود. تعیین لاکتات با استفاده از تکنیک ولتامتری پالس تفاضلی (dpv) بر روی الکترود gc اصلاح شده با fe3o4/mwcnt/ldh/nad+، منجر به پاسخهای خطی در گستره غلظتی µm 500-50 با حد تشخیص µm 5 و حساسیت µa mm-1 67/7 گردید. در قسمت سوم رساله حاضر، نانوکامپوزیت نانوذرات مغناطیسی fe3o4/نانوورقه های گرافن اکسید کاهیده (r-go) (fe3o4/r-go) سنتز شده و پس از اصلاح الکترود کربن شیشه ای با آن، کاربرد الکترود حاصله بعنوان سیستمی جدید در ساخت و طراحی حسگرها و زیست حسگرهای الکتروشیمیایی گزارش گردیده است. کارایی بالقوه سیستم الکتروشیمیایی fe3o4/r-go/gc با استفاده از انواع مختلفی از ترکیبات الکتروفعال مهم معدنی و آلی مورد بررسی قرار گرفت. این ترکیبات دربرگیرنده مولکولهای مرتبط به سیستمهای اکسیداز/دهیدروژناز (h2o2/nadh)، چهار باز آزاد dna (گوانین (g)، آدنین (a)، تیمین (t) و سیتوزین (c))، ایمونوگلوبولین e (ige) بعنوان یک پروتئین مدل هدف و نیتریت بعنوان یک آنالیت مهم معدنی بودند. مطالعات الکتروشیمیایی نشان دادند که الکترود fe3o4/r-go/gc از فعالیت الکتروکاتالیزوری عالی در اکسایش nadh در پتانسیل کوچک v 05/0 (برحسب sce) و همچنین کاهش کاتالیزوری o2 و h2o2 برخوردار است. با تثبیت لاکتات دهیدروژناز (ldh) یا گلوکز اکسیداز (gox) بعنوان آنزیمهای مدل اکسیداز/دهیدروژناز بر روی الکترود fe3o4/r-go/gc، قابلیت الکترود اصلاح شده در اندازه گیری گلوکز و لاکتات به خوبی اثبات گردید. بعلاوه با بکارگیری ولتامتری پالس تفاضلی (dpv) برای بررسی رفتار اکسایش الکتروشیمیایی چهار باز آزاد dna در الکترود fe3o4/r-go/gc معلوم گردید که الکترود اصلاح شده فعالیت الکتروکاتالیزوری بالایی برای تعیین همزمان این بازها دارا بوده و جدایی پیک مربوط به بازهای مورد نظر قابل توجه می باشد. علاوه بر این یک روش طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) بدون نشانه برای اندازه گیری ige بر پایه الکترود اصلاح شده fe3o4/r-go/gc گزارش شد که اساس آن، اندازه گیری تغییرات امپدانس مربوط به میزان اتصال ige به آپتامرهای تثبیت شده بر سطح الکترود fe3o4/r-go/gc بود. از تکنیک eis همچنین جهت مطالعه فرایندهای تثبیت و هیبریدیزاسیون dna استفاده شده و بر همین اساس، روشی با قابلیت بالا جهت اندازه گیری بدون نشانه فرایند هیبریدیزاسیون dna گزارش شد. در نهایت بر پایه فعالیت الکتروکاتالیزوری بسیار قوی الکترود fe3o4/r-go/gc هم برای اکسایش و هم کاهش نیتریت، یک حسگر آمپرومتری با حساسیت بالا در اندازه گیری نیتریت پیشنهاد گردید.

آپتامرها توالی های الیگونوکلئوتیدی dna یا rna سنتز شده ای هستند که در اشکال سه بعدی تاخوردهاند و بصورت اختصاصی و با قابلیت بالا با مولکول های هدف برهمکنش می دهند. آپتامرها با استفاده از فرایند in vitro که selex (فرایند تکامل سیستماتیک لیگاندها توسط غنی سازی نمایی) نامیده می شود، بدست می آیند. در سال های اخیر آپتامرها به علت قابلیت بالا، عملکرد اختصاصی و پایداری شان به عنوان معرف های تشخیصی ایده آل و جایگزین آنتی بادی در توسعه نانوحسگرهای زیستتشخیصی بکار می روند. آدنوزین نوکلئوزیدی درون زاست که دارای فعالیت بیولوژیکی قوی ای از جمله انبساط رگهای خونی، افزایش جریان خون سرخرگها، خاصیت ضدآریتمایی و تسهیل تأمین اکسیژن ماهیچه کاردیاک قلب می باشد. شواهد چندی نشان می دهد که آدنوزین دارای برخی کارکردهای حائز اهمیت در سیستم ایمنی بدن است. غلظت نرمال آدنوزین در نمونه سرم خون انسان بین mµ 1/0 -05/0 می باشد. از این رو اندازه گیری و سنجش مقادیر آدنوزین بسیار حائز اهمیت است. هدف این پروژه طراحی زیست حسگر الکتروشیمیایی جهت اندازه گیری آدنوزین، بر پایه تثبیت آپتامر بر روی الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت مایع یونی، چیتوسان و نانولوله های کربن چندلایه می باشد. ابتدا مولکول آمینو آپتامر بر روی الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت" مایع یونی، نانولوله های چند دیواره ای کربن و چیتوسان"، تثبیت می شود. برهمکنش کووالانسی آمین های آپتامر با آمین های چیتوسان به کمک گلوتارآلدهید بعنوان عامل اتصال دهنده انجام شده است. سپس آپتامر آدنوزین با آمینوآپتامر تثبیت شده بر روی سطح، هیبرید می شود. در بخش اول از متیلن بلو به عنوان گونه ی ردوکس استفاده شده است که با اتصال به نوکلئوتید گوانین می تواند نشانگر خوبی برای تغییرات غلظت آدنوزین باشد. با استفاده از این سیستم، اندازه گیری کمی آدنوزین، برحسب پاسخ های پالس تفاضلی متیلن بلوهایی که به بازهای گوانین آپتامر متصل شده است، بررسی شده است. جریان پیک متیلن بلو بطور خطی با افزایش غلظت آدنوزین در محدوده nm 400- 5/0، با حد تشخیص pm 154 کاهش مییابد. در بخش دوم، از نانوذرات پلاتین به عنوان کاتالیستی برای انجام واکنش احیای الکتروکاتالیتیکی هیدروژن پراکسید استفاده شده است. به کمک این سیستم، اندازه گیری کمی آدنوزین، برحسب پاسخ های ولتامتری چرخه ای مربوط به پیک احیای h2o2، با حساسیت بسیار بالا انجام شده است. جریان پیک احیایh2o2 با افزایش غلظت آدنوزین در محدوده nm 750-1، با حد تشخیص nm 1 کاهش مییابد. گزینش پذیری این سیستم با سیتیدین، یوریدین و گوانوزین که از خانواده نوکلئوزیدها می باشند و دارای ساختار مشابهی با آدنوزین است، بررسی می شود. در نهایت آپتاحسگر پیشنهادی برای آنالیز آدنوزین موجود در سرم خون مورد استفاده قرار گرفت. صحت داده های بدست آمده در سرم خون بررسی شده و نتایج بسیار نزدیکی بدست آمد. کلمات کلیدی: آپتامر، آدنوزین، نانولوله های چنددیواره ای کربن، چیتوسان، مایع یونی، متیلن بلو، نانوذرات پلاتین.

چکیده: بخش اول: پلی کلرو بی فنیل ها دسته مهمی از آلاینده های سمی هستند که در محیط زیست موجودند و در تعداد زیادی از گونه های زیستی تجمع می یابند. در این تحقیق بر اساس توصیفگر های تابع برهمکنش خصوصیات عمومی، که در سطح b3lyp/6-31g* ودر نرم افزار گوسین 98 محاسبه شدند مدل هی ارتباط کمی ساختار – بازداری تک متغیره برای پیش بینی زمان بازداری نسبی کروماتوگرافی گازی 209 پلی کلرو بی فنیل بر روی 18 فاز ساکن متفاوت با استفاده از رگرسیون خطی چند گانه به-دست آمد. با استفاده از الگوریتم رگرسیون مرحله ای انتخاب – حذف میانگین انرژی های یونش میانگین محلی در سطح مولکول به عنوان توصیفگر برای ساختن مدل ها به کار گرفته شد. گستره مجذور ضریب همبستگی و جذر خطای مربعات میانگین برای مدل های ساخته شده به ترتیب 9819/0-8691/0 و 0494/0-0135/0 به دست آمد. همچنین ثابت می شود که رابطه ای خطی بین میانگین انرژی های یونش میانگین محلی در سطح مولکول و تعداد اتم های کلر در موقعیت های مختلف حلقه های بنزن وجود دارد. صحت همه مدل ها توسط روش های اعتبار سنجی داخلی (تصادفی کردن – y ویکی رابیرون گذاشتن) و خارجی (زوج – فرد و کالیبراسیون- پیش بینی) تایید شده است. کلمات کلیدی: پلی کلرو بی فنیل،تابع خصوصیات برهمکنش عمومی،انرژی های یونش میانگین محلی در سطح مولکول، زمان بازداری نسبی، کروماتوگرافی گازی، ارتباط کمی ساختار – بازداری ((qsrr. بخش دوم: تابع خصوصیات برهمکنش عمومی برای سیستم هایی به کار می رود که برهمکنش های آنها غیر کووالانس والکترواستاتیک هستند. بر همین اساس این رویکرد برای پیش بینی پارامتربازداری طول زنجیر هم ارز (ecl) ترکیبات متیل استر های اسید های چرب با یک استخلاف متیل (fames) که دارای 4 تا 23 اتم کربن در زنجیره خود هستند بر روی فاز ساکنmethylsilicone ov-1 که به نیرو های غیرکووالانس بستگی دارد، بکار برده شد. هر مولکول در سطح hf/sto-3g بهینه و پتانسیل های الکترواستاتیکی در سطح آن با hf/6-31g* محاسبه شد. تابع خصوصیات برهمکنش عمومی برای پیش بینی بازداری این ترکیبات به کار برده شد. انتخاب توصیفگر gipf با الگوریتم رگرسیون مرحله ای انتخاب – حذف انجام شد و صحت وپایداری مدل با استفاده از روش های اعتبار سنجی داخلی ( تصادفی کردن – y ویکی رابیرون گذاشتن ) و خارجی (زوج – فرد و کالیبراسیون- پیش بینی) تایید شد. براساس مدل به دست آمده، بازداری این ترکیبات به نیرو هایی بستگی دارند که دارای سرشت الکترواستاتیکی هستند. کلمات کلیدی: متیل استر های اسید های چرب با یک استخلاف متیل، تابع خصوصیات برهمکنش عمومی، پتانسیل الکترواستاتیکی در سطح مولکول، طول زنجیر هم ارز، کروماتوگرافی گازی، ارتباط کمی ساختار – بازداری ((qsrr. بخش سوم: در این تحقیق مدل های رابطه کمی ساختار – بازداری (qsrr) برای شاخص های بازداری کواتس 89 استر اشباع بر روی 10 فاز ساکن با قطبیت متفاوت با استفاده از رگرسیون خطی چند گانه ایجاد شد. ده فاز ساکن عبارتند از se-30، ov-7، dc-710، ov-25، 100% phenyl ، dc-230، dc-530، xe-60، ov-225 و silar-5cp.در تحقیق حاضر بهینه کردن و محاسبه پتانسیل-های الکترواستاتیکی در سطح مولکول برای همه استر ها در سطح نظری b3lyp/6-31g* با استفاده از نرم افزار گوسین محاسبه شد. تعدادی پارامتر آماری بر اساس پتانسیل های الکترواستاتیکی و انرژی های یونش میانگین محلی محاسبه شده در سطح مولکول به دست آمدند. سپس رابطه ای خطی بین این پارامتر ها و شاخص های بازداری کواتس نسبی کروماتوگرافی گازی با روش رگرسیون چند گانه خطی برقرار شد. بر اساس این مدل ها نیرو های پراکندگی مسئول جداسازی استر ها هستند و صحت این مدل ها با روش های مختلف اعتبار سنجی خارجی و داخلی اثبات شد. کلمات کلیدی: استر اشباع?، تابع خصوصیات برهمکنش عمومی، پتانسیل الکترواستاتیکی در سطح مولکول، شاخص بازداری کواتس? کروماتوگرافی گازی، ارتباط کمی ساختار – بازداری ((qsrr. بخش چهارم: بنزنوئید ها ترکیباتی آلاینده محیط زیست هستند و در این تحقیق با استفاده از تابع خصوصیات برهمکنش عمومی مدل های ارتباط کمی ساختار – (بازداری، فعالیت) خصوصیت برای پیش بینی 13 خصوصیت از این ترکیبات بر اساس رگرسیون خطی چند گانه ساخته شد. در همه مدل های به دست آمده، توصیفگر ها به درستی تفسیر شدند و بر این اساس معلوم شد این خصوصیات به نیرو های الکترواستاتیکی مرتبط می شوند. در این مدل ها نسبت تعداد ترکیب به توصیفگر 4 رعایت شده است و مجذور ضریب همبستگی برای آنها بین 66/0 تا 99/0 است. سپس این مدل ها برای پیش بینی ترکیباتی از بنزنوئید ها که دارای داده نبودند به کار گرفته شد. کلمات کلیدی: بنزنوئید? تابع خصوصیات برهمکنش عمومی، پتانسیل الکترواستاتیکی در سطح مولکول، ارتباط کمی ساختار –بازداری/ فعالیت/خصوصیت.

نانومواد مبتنی بر حسگرهای الکتروشیمیایی به دلیل حساسیت زیاد، انتخاب گری بالا، زمان پاسخ دهی سریع، قیمت مناسب و قابل حمل بودن شان بسیار مورد توجه قرار دارند. از میان انواع نانوساختارها اکسیدهای فلزی کاربردهای ویژه ای در الکتروشیمی به ویژه الکتروآنالیز گونه ها دارند. از طرف دیگر خواص الکتروشیمیایی نانوساختارها به میزان زیادی به روش ساخت آن ها وابسته است. از میان روش های متنوع ساخت نانوذرات اکسیدهای فلزی ، انباشت الکتروشیمیایی به دلیل ایمن بودن، سازگار بودن با محیط، سادگی و انجام پذیری در دمای پایین بیشتر مورد توجه هستند. در فصل اول، ابتدا، هیدروژل چیتوسان (chit) با اعمال پتانسیل ثابت 5/1- ولت به مدت 300 ثانیه به الکترود کربن شیشه ای (gc) شناور در محلول اسیدی چیتوسان، روی سطح الکترود انباشت می شود. سپس مایع یونی 1-(3- آمینو پروپیل) – 3 – متیل ایمیدازولیوم برومید (nh2-il) با استفاده از گلوتار آلدهید به عنوان یک متصل کننده، به چیتوسان متصل می شود. در نهایت نانو ذرات اکسید منگنز (mnonp) ، روی فیلم چیتوسان/مایع یونی با چرخه زدن پتانسیل در محدوده 1- تا 7/1+ ولت از محلول آبی خنثی منگنز استات چهار آبه الکتروانباشت شد. مورفولوژی سطح اصلاح شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد.به علاوه، رفتار الکتروشیمیایی و پایداری الکترود اصلاح شده با تکنیک ولتامتری چرخه ای مورد ارزیابی قرار گرفت. الکترود اصلاح شده یک جفت پیک رودکس کاملا مشخص و پایدار را نشان داد. ضریب انتقال بار (?) و ثابت سرعت انتقال الکترون (ks) برای جفت ردوکس mn(ii)/mno2 محاسبه شد. الکترود اصلاح شده فعالیت الکتروکاتالیزوری خوبی برای اکسیداسیون تئوفیلین نشان داد. در آزمایشات انجام شده، اندازه گیری تئوفیلین در محلول بافر استات با ph برابر 6 با ولتامتری پالس تفاضلی، منحنی های کالیبراسیون با مشخصات زیر را نتیجه می دهد. محدوده ی کالیبراسیون خطی تا µm 120 ،حساسیت na µm-1 804 و حد تشخیص nm 50 . زمان پاسخ سریع، پایداری پاسخ، حساسیت بالا، هزینه ی پایین و آسان بودن روش آماده سازی الکترود از مزایای حسگر پیشنهاد شده هستند. این حسگر برای آشکارسازی تئوفیلین در نمونه های دارویی به کار برده شد. در فصل دوم، الکترود کربن شیشه ای با نانو ورقه های گرافن و نانو ذرات اکسید منگنز اصلاح شد. با قرار دادن ?l 20 از محلول اتانول محتوی نانو ورقه های گرافن پراکنده شده، فیلم نازکی از نانو ورقه های گرافن روی الکترود کربن شیشه ای پراکنده می شود. اعمال پتانسیل ثابت (4/1+ ولت نسبت به ag/agcl به مدت 200 ثانیه) برای الکتروانباشت نانوذرات اکسید منگنز روی فیلم نانو ورقه های گرافن استفاده شد. تشکیل فیلم نانوذرات اکسید منگنز با تکنیک ولتامتری چرخه ای بررسی شد. الکترود اصلاح شده دو پیک اکسیداسیون در v 62/0 و v 71/0 طی روبش آندی و دو پیک احیا در v 54/0 و v 39/0 طی روبش وارون در محلول بافر با ph برابر 6 نشان می دهد. پوشش سطحی (?) و ثابت سرعت انتقال الکترون (k s) به ترتیب برابر با mol cm?2 9-10× 36/5 و s?1 578/0 بودند. الکترود اصلاح شده فعالیت الکتروکاتالیزوری بسیار خوبی برای اکسیداسیون ال-سیستئین نشان داد. پاسخ الکترود اصلاح شده به ال - سیستئین با تکنیک های ولتامتری چرخه ای و آمپرومتری مورد مطالعه قرار گرفت. k cat برای اکسیداسیون ال- سیستئین m?1s?1 1/9 به دست آمد. با استفاده از روش اندازه گیری آمپرومتری هیدرودینامیک، حد تشخیص و حساسیت تا محدوده ی غلظتی µm 50 به ترتیب برابر nm 75 وna µm-1 27 بودند. این الکترود اصلاح شده مزایای زیادی از جمله جریان کاتالیزوری قابل توجه، تکرار پذیری خوب، روش تهیه ی آسان و پایداری طولانی مدت سیگنال پاسخ به اکسیداسیون ال- سیستئن را ارائه می دهد. آشکار شد که استقرار نانو ذرات اکسید منگنز در سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانو ورقه های گرافن، روشی با کارایی بالا برای توسعه ی دسته ی جدیدی از حسگر الکتروشیمیایی حساس، پایدار و تجدید پذیر ال- سیستئین است. در فصل سوم، الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با اکسید منگنز و نانو ورقه های گرافن برای استقرار فلاوین آدنین دی نوکلئوتید بکار رفت. رفتار الکتروشیمیایی الکترود ساخته شده با تکنیک ولتامتری چرخه ای بررسی شد. ولتاموگرام های چرخه ای ثبت شده برای الکترود اصلاح شده با نانو ورقه های گرافن، نانو ذرات اکسید منگنز و fad، تشکیل لایه ی نازک پایداری از مولکول های fad روی سطح الکترود را نشان داد. فیلم gnss/mnox/fad یک جفت پیک ولتامتری چرخه ای مشخص، پایدار و تقریبا برگشت پذیر در گستره وسیع ph 9-2 را نشان می دهد. پوشش سطحی و ثابت سرعت انتقال الکترون fad قرار گرفته روی الکترود اصلاح شده mol cm?2 10-10 × 5.204 و 71/0 هستند که نشان دهنده ی توانایی بارگیری بالای نانوذرات اکسید منگنز و تسهیل انتقال الکترون بین این نانو ذرات و fad است. الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت gnss/mnox/fad فعالیت الکتروکاتالیزوری بسیار خوبی برای احیای s2o82? نشان می-دهد. علاوه بر این الکترود اصلاح شده ی چرخان عملکرد تجزیه ای خوبی برای آشکارسازی آمپرومتری s2o82? نشان می دهد. با استفاده از تکنیک ولتامتری چرخه ای، تحت شرایط بهینه، محدوده ی کالیبراسیون غلظتی، حد تشخیص و حساسیت به ترتیب µm 0.1 – mm 2 ، nm 90 و na/µm 8/125 بودند.

در این پروژه تهیه نانو سیم های مس به روش انباشت الکتروشیمیایی درون قالب پلی کربنات با حفراتی به قطر 80-120 نانومتر و با استفاده از محلول سولفات مس انجام شده است. ابتدا یک سمت قالب ها را با پوششی از نقره پوشانده و درون محلول 2/0 مولار از سوالفات مس با 4ph= قرار داده شد. انباشت الکتروشیمیایی تحت پتانسیل mv 400 - نسبت به الکترود مرجع انجام شد. در فصول اول و دوم به بررسی خواص نانو ساختارها و روش های مختلف تهیه نانوساختارها پرداخته شده است. بررسی تغییرات جریان کاتدی در طول فرآیند انباشت به وضوح چهار مرحله را نشان می دهد. مرحله هسته زایی و رشد بر روی بستر نقره، مرحله انباشته شدن حفرات قالب، سر زدن مس از درون حفرات و در نهایت تشکیل فیلم بر روی قالب. نانوسیم های تهیه شده به وسیله تکنیک های مانند میکروسکوپ روبشی الکترونی(sem)، میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) و آنالیز عنصری با اشعه ایکس (edx) مورد ارزیابی قرار گرفت. از تکنیک های الکتروشیمیایی برای بررسی و تعیین نوع مکانیسم هسته زایی و رشد نانوسیم های مس استفاده شد. بررسی توسط ولتامتری چرخه ای نشان داد که فرآایند انباشت تحت شرایط نفوذ کنترل می شود. از نمودار تغییرات جریان در طول زمان برای ارزیابی نوع مکانسیم هسته زایی استفاده شد. بررسی کرونوآمپروگرام ها در طی فرآیند انباشت و رسم نمودارهای بدون بعد و در نهایت مقایسه نتایج تجربی با نمودارهای تئوری نشان داد که مکانیسم هسته زایی از نوع آنی است و مکانسیم رشد از نوع سه بعدی است. در بخش پایانی به کاربرد های مختلف نانوسیم ها در طراحی و پرداخته شده است و کارایی نانوسیم های تهیه شده در ساخت حسگرها و زیست حسگرها مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان دهنده کارایی خوب نانوسیم-های مس در اندازه گیری گلوکز براساس اکسیداسیون الکتروشیمیایی و در محیط قلیایی است. همچنین از الکترودهای ساخته شده بر مبنای نانوسیم های مس در ساخت حسگری برای اندازه گیری هیدروژن پراکسید و گلوکز با موفقیت استفاده شده است. برای ارتقاء پارامترهای آنالیزی حسگرهای طراحی شده از روش آمپرومتری معمولی و نیز روش تزریق جریان رونده استفاده شده است.

بخش اول یک روش استخراج فاز جامد ساده ، با استفاده از گرافن احیایی برای تعین انتخابی یون های نیکل به وسیله طیف-سنجی جذب اتمی شعله ، ارائه شده است . در این روش به 50 میلی لیتر محلول آبی حاوی 10 میکروگرم بر لیتر یون ni2+ که در ph برابر 9 تنظیم شده است 01/0 گرم گرافن احیایی اضافه شده و به مدت 40 دقیقه در التراسونیک قرار داده شد، بعد از سانتریفوژ کردن محلول یون های جذب شده به وسیله 5/0 میلی لیتر سولفوریک اسید 1/0 مولار واجذب و مستقیماً به دستگاه جذب اتمی شعله تزریق گردید. تأثیر متغیرهای مختلف بر روی استخراج از جمله زمان و دمای سونیکیت، ph و مقدار گرافن مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند. تحت شرایط بهینه با حجم نمونه 50 میلی لیتر، فاکتور تقویت برابر با 5/96 بدست آمد. حد تشخیص بدست آمده برای روش برابر 588/0نانوگرم بر میلیلیتر بود و درصد انحراف استاندارد نسبی برای هفت مرتبه اندازه گیری برابر با 35/5 % بدست آمد. این روش به خوبی برای تعیین نیکل در نمونه های سیب زمینی، گوجه فرنگی و جعفری مورد استفاده قرار گرفت. بخش دوم یک روش استخراج فاز جامد مغناطیسی، با استفاده از نانو کامپوزیت مغناطیسی گرافن/fe3o4 برای تعیین انتخابی یون های مس بهوسیله طیف سنجی جذب اتمی شعله، ارائه شده است. در این روش به 50 میلی لیتر محلول آبی حاوی 10 میکروگرم بر لیتر یون cu2+ که در ph برابر 4 تنظیم شده است 005/0 گرم کامپوزیت اضافه شده و به مدت 20 دقیقه در التراسونیک قرار داده شد، بعد از جمع آوری کامپوزیت توسط آهنربا ، یون های جذب شده به وسیله 5/0 میلی لیتر کلریدریک اسید 1/0 مولار واجذب و مستقیماً به دستگاه جذب اتمی شعله تزریق گردید. تأثیر متغیرهای مختلف بر روی استخراج از جمله زمان و دمای سونیکیت، ph و مقدار کامپوزیت مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند. تحت شرایط بهینه با حجم نمونه 50 میلی لیتر، فاکتور تقویت برابر با 64/97 بدست آمد. حد تشخیص بدست آمده برای روش برابر 74/2 نانوگرم بر میلیلیتر بود و درصد انحراف استاندارد نسبی برای هشت مرتبه اندازه گیری برابر با 66/6 % بدست آمد. این روش به خوبی برای تعیین مس در نمونه های دارچین، زیره سبز و آویشن مورد استفاده قرار گرفت .

بخش اول: الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانو ورقه های گرافن برای اندازه گیری همزمان فاموتیدین و دمپریدون بر اساس اکسیداسیون این داروها، با استفاده از تکنیک دیفرانسیل پالس ولتامتری به کار گرفته شد. به علت اینکه طیف های ولتاموگرام این داروها شدیدا همپوشانی دارند، فاموتیدین و دمپریدون را نمی توان به طور مستقیم با روش های الکتروشیمیایی تعیین کرد. روش-های رگرسیون حداقل مربعات جزئی و توابع پایه ای شعاعی-حداقل مربعات جزئی از فرآیندهای کالیبراسیون چند متغیره هستند که در ترکیب با تکنیک های الکتروشیمیایی برای تعیین غلظت چندین آنالیت در نمونه های مختلف به کار می روند. پس از اینکه اثر ph و پارامترهای دستگاهی بهینه شد، یک کالیبراسیون خطی در محدوده?g ml-1 2/5-067/. و ?g ml-1 78/8-085/. به ترتیب برای فاموتیدین و دمپریدون بدست آمد. طراحی مجموعه کالیبراسیون در شش سطح غلظتی مختلف با استفاده از طرح آزمایش فاکتوریل کامل صورت گرفت، شیوه ارزیابی تقاطعی تک خروجی برای انتخاب تعداد فاکتورها مورد استفاده قرار گرفت. به منظور ارزیابی اعتبار روش مورد نظر برای تعیین همزمان الکتروشیمیایی فاموتیدین و دمپریدون، روش پیشنهادی به فرمولاسیون های دارویی اعمال شد. بخش دوم: فاموتیدین یک بازدارنده موثر ترشح گاستریک اسید می باشد. یک روش سریع و حساس بر اساس فعالیت الکتروشیمیایی کمپلکس مس(ii)-فاموتیدین بر روی الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوورقه های گرافن، با استفاده از ولتامتری پالس دیفرانسیلی برای تعیین فاموتیدین در فرم خالص و دارویی، پیشنهاد شده است. پارامترهای آزمایشگاهی مختلف موثر بر موج های کاتدی مس (ii) به دقت بررسی و بهینه شده اند. فعالیت مولی واکنش بین مس(ii) و فاموتیدین با به کار بردن روش نسبت مولی به وسیله تغییر دادن غلظت فاموتیدین با یک غلظت اکی مولار ثابت از مس(ii) مورد مطالعه قرار گرفت. یک نقطه شکست تیز در نسبت مولی یک بدست آمد که نشان-دهنده تشکیل کمپلکس 1:1 می باشد. ارتباط بین غلظت فاموتیدین و جریان حدی رسم شد، جائیکه یک خط مستقیم در محدوده غلظتی ?g ml-1 64/4–36/0 بدست آمد. اعتبار روش پیشنهادی بوسیله تکنیک افزایش استاندارد با اضافه کردن فاموتیدین به داروهای آنالیز شده قبلی، بررسی شد.

چکیده بخش اول: روش اندازه گیری فوتوالکتروشیمیایی به عنوان یک روش تجزیه ای نوید بخش و با کارایی بالا برای اهداف زیست حسگری توسعه یافته است. در این کار، از یک روش تک مرحله ای هیدروترمال و ساده برای تهیه نانوکامپوزیت محتوی نانوورقه های گرافنی و نقاط کوانتومی کادمیوم سولفید استفاده شده است. نانوکامپوزیت به دست آمده به وسیله تکنیک های xrd، رامان، ft-ir، uv-vis، فلورسانس، و temشناسایی شده است. اکسیداسیون الکتروشیمیایی کلروپرومازین (cpz) بر روی سطح الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت گرافن / نقاط کوانتومی کادمیوم سولفید (g-cds qds) منجر به تشکیل محصولات ردکسی می شود که قویا بر سطح الکترود جذب می شوند. الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت g-cds qds/cpz و مایع یونی (il) فعالیت الکتروکاتالیتیکی و فوتوالکتروکاتالیتیکی خوبی را نسبت به اکسیداسیون nadhنشان می دهد، و اضافه ولتاژ را حدود 400 و 650 میلی ولت به ترتیب نسبت به الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت g-cds qds/il و الکترود کربن شیشه ای اصلاح نشده کاهش می دهد. گستره غلظتی خطی بالای 200 میکرومولار و حد تشخیص حدود 1 میکرومولار برای nadh از داده های فوتوآمپرومتری به دست آمده است. پایداری نوری بالای سیستم فوتوالکتروکاتالیتیکی با ثبت فوتوجریان به دست آمده از چندین چرخه روشن و خاموش کردن منبع نوری نشان داده شده است. توانایی این سیستم در طراحی زیست حسگرها به وسیله تثبیت آنزیم الکل دهیدروژناز با استفاده از یک روش اتصال عرضی ساده برای ساخت زیست حسگر اتانول ثابت شده است، که پاسخ فوتوالکتروکاتالیتیکی خوبی را برای اکسیداسیون اتانول نشان می دهد. این کار نشان می دهد که گرافن می تواند به عنوان یک ماتریس انتقال الکترون رسانا برای جدایی موثر زوج های الکترون - حفره به وجود آمده در اثر برانگیختگی نوری در نقاط کوانتومی cdsعمل کند، از اینرو اکسیداسیون فوتوالکتروکاتالیتیکی nadh توسط نانوکامپوزیت g-cds qds راافزایش می دهد. نانوکامپوزیت g-cds qdsفعالیت فوتوالکتروکاتالیتیکی بالایی را در اثر تابش نور مرئی نشان می دهد که آن ها را به نانوموادی با کارایی بالا برای کاربرد هایی مانند ساخت زیست حسگرها و پیل های سوختی زیستی تبدیل کرده است. بخش دوم: در این کار، یک حسگر فوتوالکتروشیمیایی جدید و کارا برای اکسیداسیون nadhمبتنی بر الکتروپلیمریزاسیون مونومرهای نیل بلو (nb) بر روی الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت g-cds qds/pba ساخته شده است. نانوکامپوزیت g-cds qds به روش غیر کوالانسی با مولکول های 1- پیرن بوتیریک اسید (pba) از طریق انباشت ?-? عامل دار شده است. مونومرهای nbبه روش کوالانسی بر روی نانوکامپوزیت g-cds qds/pba از طریق اتصال دهنده های edc/nhs تثبیت شده اند. الکتروپلیمریزاسیون nbمنجر به تشکیل دو زوج ردکس با پتانسیل های فرمال در حدود 150- و 50- میلی ولت نسبت به الکترود مرجع ag/agcl می شود. نتایج به دست آمده از تکنیک های آمپرومتری و ولتامتری چرخه ای نشان می دهد که الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت qds/pba/p-nbg-cds فعالیت الکتروکاتالیتیکی و فوتوالکتروکاتالیتیکی بالایی نسبت به اکسیداسیونnadh دارد، که اضافه ولتاژ را حدود 700 میلی ولت نسبت به الکترود شیشه ای اصلاح نشده کاهش می دهد. گستره غلظتی خطی بالای 200 میکرومولار و حد تشخیص 1 میکرومولار برای nadhبه دست آمده است. پایداری نوری بالای سیستم فوتوالکتروکاتالیتیکی با ثبت فوتوجریان به دست آمده از چندین چرخه روشن و خاموش کردن منبع نوری نشان داده شده است. با تثبیت آنزیم گلوکز دهیدروژناز بر روی الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت g-cds qds/pba/p-nb از طریق پیوند کوالانسی، توانایی اکسیداسیون فوتوالکتروشیمیایی این سیستم نسبت به گلوکز نشان داده شده است.

در این کار نانوکامپوزیت جدیدی شامل نانوورقه های گرافن و نانوذرات مس که در مایع یونی 1-بوتیل-3-متیل ایمیدازولیوم هگزا فلوئوروفسفات تهیه شده، روی سطح الکترود کربن شیشه ای، به روش انباشت الکتروشیمایی قرار می گیرد. خصوصیات الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده با استفاده از تکنیکهای ولتامتری چرخه ای و ولتامتری پالس تفاضلی درون محلول های آبی با ph های متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. الکترود اصلاح شده بر پایه gc/gns/cunps فعالیت الکتروکاتالیزوری خوبی برای احیای پریدات و اکسایش هیدرازین و هیدروکسیل آمین از خود نشان می دهد و جداسازی همزمان هیدرازین و هیدروکسیل آمین در 7=ph با روش ولتامتری پالس تفاضلی به خوبی توسط این الکترود اصلاح شده انجام پذیرفت. از این الکترود برای اندازه گیری مقادیر میکرومولار پریدات به روش آمپرومتری و مقادیر میکرومولار هیدرازین و هیدروکسیل آمین به روش ولتامتری پالس تفاضلی استفاده شده است. روش تهیه آسان، حساسیت بالا، گستره غلظتی خطی خوب، حد تشخیص پایین، زمان پاسخ دهی سریع و پایداری بالا از مزایای این الکترود اصلاح شده به شمار می آید.

رآیند ردوکس زوج nadh/nad+ که در بیش از 330 آنزیم دی هیدروژناز است در سال های اخیر از موضوعات مهم تحقیقاتی بوده که دارای کاربردهای تجزیه ای و زیستی است. در این کار ما از الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوصفحات گرافن و کمپلکس روتنیوم شامل لیگاند 1و 10 -فنانترولین 5و 6- دی اون به عنوان بستری مناسب برای اکسایش الکتروکاتالیتیکی nadh بکار گرفته شده است. رفتار الکتروشیمی الکترود اصلاح شده به وسیله ی ولتامو متری چرخه ای مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ولتامتری چرخه ای حاکی از توانایی الکترود gc اصلاح شده با gnss/ru complex برای اکسایش nadh در پتانسیل بسیارپایین ) v 0/0 نسبت به ag/agcl ( و در نتیجه مقدار کاهش قابل توجهی در پتانسیل مازاد )حدود 653mv ( در مقایسه با الکترود gc اصلاح نشده بود. نتایج بدست آمده حاصل از ولتامتری چرخه ای با الکتروداصلاح شده نشان می دهد که حد تشخیص الکترود اصلاح شده با gnss/ru complex برابر با 90nm بوده و محدوده ی خطی، 2 تا 22 ?m است. زیست حسگر فوق دارای گزینش پذیری بالا در حضور ترکیبات آسکوربیک اسید(aa)، دوپامین (dp)، اوریک اسید (ua) و استامینوفن (ap)است. با استفاده از آنزیم گلوکز دی هیدروژناز (gdh)بعنوان آنزیم مدل، امکان اندازه گیری گلوکز توسط سیستم پیشنهاد شده موردارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که پاسخ زیست حسگر به طور خطی با افزایش غلظت گلوکز در گستره3-0.5 میلی مولار افزایش پیدا می کند.

یک روش میکرواستخراج مایع-مایع پخشی بر پایه جامد سازی قطره معلق آلی(dllme-sfo)همراه با طیف سنجی جذب اتمی شعله ای(faas)جهتپیش تغلیظ و اندازه گیری همزمان مقادیر ناچیز یون های نیکل و کبالت در نمونه های آبی توسعه یافت. 1-آندکانول و 8-هیدروکسی کینولین به ترتیب به عنوان حلال استخراج کننده و عامل کمپلکس کننده مورد استفاده قرار گرفت. در این پژوهش، بهینه سازی پارامترهای تجربی موثر بر استخراج مانند حجم حلال استخراجی،ph، غلظت عامل کمپلکس ساز، افزایش نمک و زمان استخراج با استفاده از یک روش مرحله به مرحله که در آن هر عامل به صورت پی در پی تغییر می کند، انجام شد. تاثیر یون های مداخله کننده نیز بر روی بازیابی آنالیت مورد بررسی قرار گرفت. پس از استخراج، فاکتور تقویت، حد تشخیص و درصد انحراف استاندارد نسبی برای ده مرتبه اندازه گیری (در غلظت 1/0 میلی گرم بر لیتر از نیکل و کبالت) به ترتیب برای نیکل برابر با 7/18، 3/2میکروگرم بر لیتر و 2/1% و برای کبالت برابر با 1/19، 7/2 میکروگرم بر لیتر و 4/1% به دست آمد. روش برای اندازه گیری یون های نیکل و کبالت در نمونه های محیطی (آب آشامیدنی، آب چاه، آب رودخانه،آب چشمه، چای سبز، شکلات، کاهو و جگر مرغ) به کار گرفته شد و صحت روش با آزمایش های بازیابی تأیید گردید.

در بخش اول، الکترود کربن شیشه¬ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت حاوی نانو¬ذرات مغناطیسی اکسید آهن/ گرافن اکسید کاهش یافته (fe3o4/r-go/gc) جهت طراحی یک سیستم سنجش زیستی الکتروشیمیایی با عملکرد بالا توسعه بیشتری یافته است.الکتروشیمی مستقیم آنزیم گلوکزاکسیداز در الکترود کربن شیشه¬ای اصلاح شده با fe3o4/r-go بررسی شده است. در مقایسه با نانوورقه¬های گرافن اکسید کاهش یافته منفرد و یا نانوذرات اکسید آهن، نانوکامپوزیت fe3o4/r-go مساحت سطح بزرگتری دارد و یک محیط ریز مناسب¬تری را جهت تسهیل انتقال الکترون بین الکترود و ملکول¬های آنزیم فراهم می¬کند. آنزیم گلوکزاکسیداز تثبیت شده فعالیت زیستی خود را حفظ کرده و یک واکنش انتقال دو الکترونی- دو پروتونی برگشت¬پذیر و با کنترل سطح را نشان داده و یک ثابت سرعت انتقال ناهمگن (ks) با مقدار 1s-4/96 ارائه می¬دهد. توانایی الکترود gox/fe3o4/r-go/gc در سنجش گلوکز به وسیله تکنیک¬های ولتامتری چرخه¬ای و آمپرومتری مطالعه شده و مشخص گردیده است که سیستم پیشنهادی یک وابستگی خطی نسبت به غلظت گلوکز با دامنه خطی 12- 0/5 میلی¬مولار و یک حد تشخیص 50 میکرومولاررا از خود نشان می¬دهد.با توجه به نتایج به دست آمده، نانوکامپوزیت fe3o4/r-go مسیر جدیدی را برای تثبیت زیست¬ملکول¬ها و ساخت زیست¬حسگرهابه خوبی فراهم می¬کند. در بخش دوم، ما سنتز نانوکامپوزیت حاوی نانوذرات اکسید زیرکونیوم-گرافن¬اکسید کاهش¬یافته (zro2/r-go) و کاربرد آن را به عنوان ترکیبی نوین جهت بکاربردن در حسگرها و زیست¬حسگرها بررسی کرده¬ایم. نانوکامپوزیت zro2/r-goاز طریق یک مسیر هیدروترمال تک¬مرحله¬ای ساده ساخته شده¬است، که در آن کاهش گرافن¬اکسید و تولید درمکان نانوذرات zro2 به صورت همزمان رخ می¬دهد. تعیین خواص کامپوزیت به دست آمده با استفاده از میکروسکوپ روبشی الکترونی (sem)، میکروسکوپ عبوری الکترونی (tem)، پراش پرتو ایکس (xrd) و طیف¬سنجی رامان انجام گرفته¬ است، که تعیین خواص صورت¬گرفته اتصال و توزیع یکنواخت نانوذرات منفرد zro2 با اندازه¬ای نزدیک به 5 نانومتر را بر روی ورقه¬های گرافن به وضوح نشان داد. کاربرد بالقوه الکترود کربن شیشه¬ای اصلاح شده با zro2/r-go(zro2/r-go/gc) به منظور اهداف الکتروتجزیه¬ای با استفاده از چندین ترکیب الکتروفعال مهم ( مانند؛ اکسیژن، هیدروژن پراکسید، گلوکز، آسکوربیک¬اسید، دوپامین و اوریک¬اسید) به عنوان نمونه بررسی شد. مطالعات الکتروشیمیایی نشان داده است که، الکترود zro2/r-go/gcدارای فعالیت¬های الکتروکاتالیزوری عالی نسبت به فرآیند کاهش کاتالیزوری o2 و h2o2در پتانسیل¬های مازاد کاهش¬یافته می¬باشد. از طریق نشاندن آنزیم گلوکزاکسیداز (gox) بر روی سطح الکترود zro2/r-go/gc، توانایی الکترود اصلاح شده جهت سنجش زیستی گلوکز نشان داده شده¬است. علاوه بر این، با استفاده از ولتامتری پالس تفاضلی جهت بررسی رفتار اکسایش الکتروشیمیایی آسکوربیک¬اسید، دوپامین و اوریک¬اسید در الکترود zro2/r-go/gc، فعالیت الکتروکاتالیزوری بالای این الکترود اصلاح¬شده نسبت به تشخیص هم¬زمان این ترکیبات تایید شده است. نانوکامپوزیت zro2/r-go می¬تواند در توسعه¬ حسگرهای الکتروشیمیایی و همچنین دیگر کاربردها مانند ابرخازن¬ها، سلول¬های سوختی و باتری¬ها مورد استفاده قرار گیرد.

یک روش استخراج فاز جامد با استفاده از جاذب گرافن¬ اکسیدی اصلاح شده با لیگاند 8-هیدروکسی کینولین برای تعیین انتخابی یون¬های مس (ii) به¬وسیله¬ی طیف¬سنجی جذب اتمی شعله¬ای ارائه شده است. در این روش به 50 میلی¬لیتر محلول آبی حاوی 100 میکروگرم بر لیتر یون¬های cu2+ که در 3=phتنظیم شده است 5 میلی¬گرم جاذب اضافه شده و به مدت 30 دقیقه بر روی همزن مغناطیسی قرار داده شد، پس از سانتریفوژ، یون¬های جذب شده، توسط 2 میلی-لیتراسید کلریدریک 1 مولار واجذب شده و مستقیماً به دستگاه جذب اتمی شعله¬ای تزریق گردید. تاثیر متغیرهای مختلف بر روی بازده استخراج، از جمله زمان جذب، phمحلول و مقدار جاذب به¬کار رفته مورد بررسی و مطالعه قرار گرفتند. تحت شرایط بهینه با حجم نمونه 50 میلی¬لیتر وفاکتور تغلیظ برابر با 25، حد تشخیص به¬دست آمده 16/2 نانوگرم بر میلی¬لیتر بود و درصد انحراف استاندارد نسبی برای هشت مرتبه اندازه¬گیری برابر با 3% به¬دست آمد. این روش به خوبی برای تعیین مس در نمونه¬های چای سیاه، برنج و پودر فلفل قرمز مورد استفاده قرار گرفت.

کراتینین محصول نهایی سوخت و ساز کراتین در ماهیچه پستانداران است و به¬صورت عمده توسط کلیه¬ها از خون فیلتر می¬گردد. سطح بالای کراتینین در خون نشان دهنده آسیب جدی به کلیه¬ها یا بیماری و آسیب کلیوی است. نانوکامپوزیت آماده شده برای اصلاح الکترود کربن شیشه¬ای مورد استفاده قرار گرفت و الکترود حاصل(gc/cnf/il/cu-nanowire) به¬عنوان یک حسگر حساس جهت اندازه¬گیری کراتینین و دیکلوفناک استفاده شد. فعالیت الکتروکاتالیزوری حسگر ساخته شده توسط ولتامتری چرخه¬ای مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که الکترود اصلاح شده دارای فعالیت الکتروکاتالیزوری خوبی برای اکسیداسیون الکتروشیمیایی کراتینین در پتانسیل¬های پایین (1/0 ولت)است. اندازه¬گیری آمپرومتری تزریق جریان در این الکترود اصلاح شده نشان داد در بهترین شرایط الکترود، حساسیت و حد تشخیص روش به ترتیب برابر 5/14میکروآمپر بر نانومولار و 128 نانومولار است. به¬علاوه اثر مزاحمت گونه-های الکتروفعال (اوریک اسید و اسکوربیک اسید) کاسته شده است. نتایج آنالیزی ثبت شده برای این حسگر در اندازه¬گیری دیکلوفناک، حد تشخیص و حساسیت را به ترتیب برابر 204 نانومولار و 5/6 میکروآمپر بر نانومولار نشان می¬دهد. از ولتامتری چرخه¬ای متوالی به¬منظور تثبیت fad در محلول آبی استفاده شد. رفتار الکتروشیمیایی الکترود (gc/cnf/gr/ag-ns/fad) با استفاده از ولتامتری چرخه¬ای در محلول¬های بافری متفاوت (12-2 ph: ) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به¬خوبی نشان دهنده پیک¬های کاتدی و آندی پایدار و تقریبا برگشت پذیر در v45/0-است که با زوج ردوکس fad/fadh2 مطابقت دارد. این زیست¬حسگر الکتروشیمیایی حساس و جدید بر پایه انتقال الکترون مستقیم برگشت¬پذیر بین fad تثبیت شده و سطح الکترود برای سنجش ترکیبات آلی نیترودار، شامل نیترو فنول و نیتروتولوئن (tnt) توسعه داده شد. تجزیه و تحلیل ولتامتری تایید می¬کند که الکترود اصلاح شده فعالیت الکتروکاتالیزوری بسیار عالی را جهت کاهش ترکیبات آلی دارا است. همچنین الکترود چرخشی اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفت. مزایای استفاده از این زیست¬حسگر، فعالیت کاتالیزوری عالی، حساسیت بالا (0019/0 میکروآمپر بر نانو مولار)، حد تشخیص پایین (13 نانومولار) و قابلیت بازتولید خوب و سادگی آماده¬سازی در دوره¬های زمانی کوتاه است. همچنین از این الکترود اصلاح شده در آنالیز یک ترکیب دارویی نیترو¬دار (کلرامفینیکل) استفاده شد. رسم ولتاموگرام¬های چرخه¬ای در حضور غلظت¬های متفاوت از محلول کلرامفنیکل و افزایش متناسب جریان با غلظت نشان داد که این الکترود اصلاح شده می¬تواند زیست-حسگر مناسبی برای اندازه¬گیری کلرامفنیکل باشد. به منظور ارزیابی داده¬های آنالیزی و ارتقای مناسب کارایی حسگر از روش آمپرومتری استفاده شد و نتایج این ارزیابی به ترتیب برابر حد تشخیص 600 نانومولار و حساسیت 2/2 میکروآمپر بر میکرومولار می-باشد.

بخش اول: اندازه¬گیری فوتوالکتروشیمیایی به¬عنوان یک روش تجزیه¬ای نوید¬ بخش و با کارایی بالا برای طراحی حسگرها و زیست حسگرها توسعه یافته است. در این کار، درابتدا 3- آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان برای اصلاح سطح tio2 مورد استفاده قرار گرفته است. از تیتانیوم دی اکسید وگرافن دیسپرس شده برای اصلاح سطح الکترود کربن شیشه ای استفاده شده است. الکترود آماده شده (gc/tio2-as) برای اصلاحات بیشتر به¬کاربرده شد. نتایج نشان داده است که در نتیجه اعمال ولتاموگرام¬های چرخه¬ای پی¬در¬پی یک زوج ردوکس شناخته شده و واضح بر روی الکترود کربن شیشه¬ای اصلاح شده با نانو کامپوزیت جذب می شود. عملکرد الکترود اصلاح شدهas/o-ph-nhoh) tio2-/go) ساخته شده توسط ولتامتری چرخه ای در حضور و عدم حضور یون سیانید مورد بررسی قرار گرفت .نتایج ثبت شده نشان داده است که الکترود اصلاح شده فعالیت کاتالیزوری خوبی نسبت به اکسیداسیون الکتروشیمیایی یون سیانید دارد. بررسی رفتار الکترود در حضور غلظت معینی از یون سیانید نشان داده است که بهترین رفتار الکتروکاتالیتیکی در7 = ph مشاهده می شود. آمپرومتری هیدرودینامیک با چرخش الکترود و در پتانسیل ثابت برای کسب بهترین نتایج آنالیزی مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس این آزمایشات حد تشخیص، حساسیت و محدوده¬ی خطی پاسخ الکترود به ترتیبnm 500 ?a/nm 5/7 و 20 میکرومولار تا 75/5 میلی مولار به دست آمد. پایداری خوب، محدوده کالیبراسیون خطی وسیع، حساسیت بالا، زمان پاسخ کوتاه و حدتشخیص پایین به همراه سرعت و ساده¬گی تهیه، قابل تکرار بودن، و ارزان بودن از مزایای حسگر ساخته شده است. بخش دوم: در این کار یک نانوکامپوزیت آلی- معدنی جدید برای تثبیت آنزیم فراهم شده است. این کامپوزیت شامل tio2 اصلاح شده با 2-2 دی اکسان- 3و3- بیس (3- ( تری توکسیلیل) پروپیل)-2 هیدروژن و 2 هیدروژن- ]5و5- بی تیازولالیدین[- 4 و4 (3و3 هیدروژن( دیون (os) و گرافن است. os به طریق کوالانسی به سطح نانوذرات tio2 اتصال می یابد و برای به دست آوردن یک سطح جامد مناسب برای اتصال آنزیم به کار گرفته شده است. در این کار گلوکز اکسیداز (gox) با استفاده از ولتامتری چرخه ای متوالی به صورت غیر برگشت پذیر بر روی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید (tio2/os) تثبیت می شود. تثبیت آنزیم و رفتارآن با استفاده از اسپکتروسکوپی uv-visو روش های الکتروشیمیایی بررسی شد. نتایج رضایت بخش حاکی از نقش موثر os به کار گرفته شده در تثبیت آنزیم است. الکتروشیمی مستقیم و فعالیت الکتروکاتالیتیکی الکترود اصلاح شده با تکنیک های ولتامتری بررسی شده است. ولتاموگرام های چرخه ای ثبت شده وجود یک زوج پیک اکسایش- کاهش متقارن و نزدیک بهم را در پتانسیل فرمال 430- میلی ولت و ثابت سرعت انتقال الکترون s-1 28/1 نشان داده است. الکترود اصلاح شده با gox/tio2-os می تواند اکسیداسیون و کاهش هیدروژن پر اکسید تولید شده در جریان اکسیداسیون گلوکز را در حضور آنزیم کاتالیز کند. همچنین الکترود اصلاح شده به طور موفقیت آمیزی برای اکسیداسیون مستقیم گلوکز در حضور فروسن به¬عنوان حد واسط مصنوعی انتقال الکترون به کار رفته است. زیست حسگر گلوکز طراحی شده، پاسخ آمپرومتری سریع(1 ثانیه) با پایداری مناسب، محدوده کالیبراسیون خطی(40 تا 560 میکرومولار)، حساسیت بالا(?a/nm 8/0) و حد تشخیص پایین (290 نانومولار) را نشان می دهد. کامپوزیت آلی – معدنی طراحی شده به سادگی و به طور موفقیت آمیزی برای تهیه یک الکترود اصلاح شده چند لایه از آنزیم گلوکز اکسید و کامپوزیت به کار رفته است. فرایند اتصالات لایه به لایه با ولتامتری چرخه ای، طیف سنجی اسپکتروسکوپی امپدانس و طیف سنجی جذب اتمی uv مرئی تایید شده است. زیست حسگر گلوکز اکسیداز lbl نتایج الکتروشیمی مستقیم و فعالیت الکتروکاتالیتیکی بهتری نسبت به زیست حسگر گلوکز نشان می دهد.

بخش اول: با توجه به خواص جالب نانوصفحه¬های گرافن در این قسمت که با استفاده از نانوصفحه¬های گرافن، یک حسگر الکتروشیمیایی مناسب با کارایی بالا بر پایه¬ی روش ولتامتری پالس تفاضلی برای اندازه¬گیری همزمان داروهای مخدر تهیه شده است. بنابراین، نانوصفحه¬های گرافن به روش شیمیایی تهیه شد و شناسایی آن با استفاده از sem تایید کرد که گرافن با کیفیت خوبی سنتز شده است. تشخیص این ترکیبات مخدر از قبیل مورفین، نوسکاپین و هروئین بر اساس اکسیداسیون الکتروشیمیایی آن¬ها در سطح الکترود اصلاح شده با نانوصفحه¬های گرافن می¬باشد. برای اولین بار این سه ترکیب مخدر با استفاده از الکترود اصلاح¬شده با گرافن بطور همزمان اندازه¬گیری شد. نتایج بدست¬آمده هم به خوبی نشان داد که حسگر تهیه¬شده توانایی تشخیص این ترکیبات را در حد میکرومولار و گستره¬ی خطی وسیعی دارد. بنابراین، حسگر تهیه¬شده از قابلیت بالایی برای اندازه¬گیری داروهای مخدر مذکور در صنایع دارویی، خدمات پزشکی و جرم¬شناسی برخوردار می¬باشد. بخش دوم: در بخش دوم این پروژه برای اولین بار نانوذرات نقاط کوانتومی کادمیوم تلورید بطور مستقیم روی گرافن اکسید نشانده شد. برای اتصال کوالانسی این نانوذرات به گرافن اکسید از اسیدآمینه¬ی l-سیستئین استفاده شد. l-سیستئین یک ترکیب احیاء کننده¬ی غیر سمی می¬باشد. مرحله¬ی اول سنتز عامل¬دارکردن گرافن اکسید با l-سیستئین می¬باشد. بعد از آن، نانوذرات cdte روی مشتق به¬وجودآمده سنتز شد. نانوساختار هیبریدی سنتزشده با تکنیک¬های مختلفی از قبیل طیف¬سنجی uv-vis، طیف¬سنجی فلورسانس، sem و tem مورد شناسایی قرار گرفت. بعد از آن از nhs به عنوان حدواسط انتقال الکترون در محیط¬های آبی خنثی برای اکسیداسیون الکتروشیمیایی اتانول در سطح این نانوساختار ترکیبی (گرافن-cdte qd) استفاده شد. بعلاوه، تهیج نوری این نانوساختار مورد مطالعه قرار گرفت و مشاهده شد که در حضور نور خاصیت الکتروکاتالیزوری افزایش می¬یابد. این فرایندها در بافر فسفات و در ph بیولوژیکی بدون حضور هیچ گونه ترکیب بازی اتفاق می¬افتد. بنابراین، از الکترود اصلاح¬شده با نانوساختار مذکور و با بهره¬گرفتن از نور که افزایش¬دهنده پاسخ الکتروشیمیایی نانوساختار به اتانول می-باشد، می¬تواند هم به عنوان یک حسگر الکتروشیمیایی و هم به عنوان بستری برای اکسیداسیون اتانول در سل¬های سوختی استفاده ¬شود. بخش سوم: در بخش سوم این پروژه برای اولین بار یک روش الکتروشیمیایی برای سنتز تک¬مرحله¬ای گرافن، دوپه¬کردن آن با نیتروژن و سنتز نانودرات پلاتین روی آن ارائه شده است. در این روش از یک میله¬ی گرافیتی که به عنوان الکترود کار و یک میله¬ی پلاتینی که به عنوان الکترود متقابل عمل می¬کنند، به عنوان منبع تهیه¬ی این نانوساختار استفاده شد. واکنش الکتروشیمیایی در حلال استونیتریل اتفاق می¬افتد و ماده¬ی حاصله بعد از حرارت تا دمای 450 درجه¬ی سانتیگراد مورد شناسایی و تعیین ساختار قرار شد. شناسایی توسط تکنیک¬های uv-vis، فلورسانس، زیر قرمز ir، xps، sem و tem به خوبی سنتز نانوساختار تهیه شده را اثبات می¬کند. نانوساختار تهیه¬شده در مقایسه با کربن/پلاتین تجارتی قابلیت فوق¬العاده¬ای در جهت احیاء اکسیژن و همچنین اکسیداسیون اتانول، متانول، هیدرازین و اسیدفرمیک که بعنوان سوخت در پیل¬های سوختی بکار می¬روند، دارد. بخش چهارم: در بخش چهارم این کار تحقیقاتی با توجه به مزیت¬های گرافن و نانولوله¬های کربنی برای اولین بار از یک ساختار دوتایی گرافن-نانولوله¬های آمین¬دار برای تثبیت آنزیم¬های بیلیروبین¬اکسیداز و لاکاس برای احیاء مستقیم اکسیژن استفاده شده است. گرافن توسط یک روش الکتروشیمیایی روی الکترود تثبیت شد و نانولوله¬ها روی آن سوار شدند. با توجه به ساختار متفاوت این دو آنزیم، استراتژی این تحقیق برای انتقال مستقیم الکترون توسط این دو آنزیم، آب¬دوست¬کردن و آبگریزکردن سطح نانولوله¬های تثبیت¬شده روی گرافن به ترتیب، برای جذب جهت¬دار بیلیروبین¬اکسیداز و لاکاس می¬باشد. بنابرین، طی دو مرحله از راه روش¬های الکتروشیمیایی متفاوت، در سطح الکترود تغییراتی داده شد تا بتوان این آنزیم¬ها را جهت¬دار و مناسب روی سطح الکترود تثبیت کرد. بدین منظور، هیدروکسیل¬دارکردن آمین¬های روی نانولوله¬ها و عامل¬دارکردن آن با پایرن بوتیریک اسید (pba) برای رسیدن به اهداف موردنظر انجام گرفت. برای الکترود¬های اصلاح¬شده برخی پارامترهای سنتیکی مربوط به احیاء مستقیم اکسیژن محاسبه شد. کل نتایج حاکی از این است که، روش¬های ارائه¬شده برای عامل¬دارکردن سطح نانولوله¬ها بطور بسیار مناسبی باعث جذب و نگه¬داری و درنتیجه، افزایش فعالیت الکتروکاتالیزوری این آنزیم¬ها در سطح الکترود می¬شوند و ازطرفی دیگر، گرافن بعنوان بستری بسیار هادی به مانند پلی بین نانولوله¬ها و الکترود عمل کرده و غیر از افزایش سطح الکترود، باعث تسهیل انتقالات الکترونی می¬شود. الکترود¬های اصلاح¬شده با روش از این پتانسیل برخوردارند که بعنوان کاتد در پیل¬های زیست¬سوختی مورد استفاده قرار گیرند.

از میان روش های متنوعی که برای تعیین کمی آنالیت ها توسعه داده شده اند روش های الکتروشیمیایی به دلیل سادگی و حساسیت بالا از اهمیت زیادی برخوردارند. اما واکنش اکسیداسیون و احیای مستقیم آنالیت در سطح الکترود معمولی، برگشت ناپذیر بوده و نیاز به اضافه ولتاژ بالایی دارد. بالا بودن اضافه ولتاژ، باعث آلوده شدن الکترود و کاهش تکرار پذیری، گزینش پذیری و حساسیت می شود. امروزه نانوذرات به عنوان یک گزینه بسیار عالی برای اصلاح سطح الکترود ها به عرصه الکتروشیمی ورود پیدا کرده اند. در همین راستا، در این کار نانوکامپوزیت های جدیدی سنتز را کرده و آن ها را برای طراحی سنسور های الکتروشیمیایی به کار گرفتیم. ابتدا با بهره گیری از روش هیدروترمال تک مرحله ای، نانو کامپوزیت گرافن-زیرکونیوم اکسید تهیه شد که در جریان آن و به صورت همزمان با تهیه نانوکامپوزیت، گرافن اکسید به گرافن احیا شد. نانوکامپوزیت حاصل، به وسیله تکنیک های xrd، رامان، ft-ir،sem، و temشناسایی شده است. اطلاعاتی که به کمک این روش ها به دست آمده اند همگی تایید می کنند که نانو ذرات زیرکونیوم اکسید به صورت کاملا همگن و یکنواخت بر روی صفحات گرافن قرار گرفته اند. تصاویر الکترونی بدست آمده از نانو کامپوزیت نشان می دهند که اندازه ی تقریبی نانو ذرات zro2 در حدود 5 نانومتر می باشد. برای اضافه کردن نانو ذرات کبالت اکسید به بافت نانو کامپوزیت گرافن- زیرکونیوم اکسید، از روش الکتروانباشت استفاده شد که روشی ساده و سازگار با محیط زیست بوده و به آسانی قابل انجام است. برای این کار الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانو کامپوزیت گرافن- زیرکونیوم اکسید در درون محلول 5 میلی مولار نمک cocl2قرار داده شد و با استفاده از ولتامتری چرخه ای، نانو ذرات کبالت اکسید بر روی نانو کامپوزیت گرافن- زیرکونیوم اکسید قرار گرفت. ولتامتری چرخه ای در محلول های خنثی و قلیایی و تصویر semگرفته شده از سطح الکترود، وجود نانو ذرات کبالت اکسید را در سطح نانوکامپوزیت تایید می کنند. نانو کامپوزیت گرافن- زیرکونیوم اکسید خواص الکتروکاتالیزی جالبی را برای اکسیداسیون سیستئین بروز می دهد. به کمک الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت مذکور و با استفاده از آمپرومتری هیدرودینامیک می توان سیستئین را تا گستره غلظتی 600 میکرولار اندازه گیری کرد. حد تشخیص این اندازه گیری در حدود 60 نانومولار و حساسیت آنna µm-10138/0 می باشد. نانو کامپوزیت گرافن- زیرکونیوم اکسید- کبالت اکسید می تواند به طور موثری اکسیداسیون هیدروژن پر اکسید را کاتالیز کند، بنابراین، با استفاده از آمپرومتری هیدرو دینامیک و ولتامتری چرخه ای، الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با این نانوکامپوزیت، برای ساخت یک حسگر الکتروشیمیایی هیدروژن پراکسید به کار گرفته شد. این حسگر می تواند در 4/7ph= اکسایش h2o2را در پتانسیل 37/0 ولت انجام دهد. گستره غلظتی خطی بالای 4/2 میلی مولار و حد تشخیص 2 میکرومولار برای h2o2به دست آمده است. همچنین در این کار با استفاده از الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت گرافن- زیرکونیوم اکسید-کبالت اکسید، یک حسگر الکتروشیمیایی بسیار عالی برای nadhطراحی شد. اکسیداسیون کاتالیتیکی nadhبه کمک این نانو کامپوزیت در پتانسیل 50 میلی ولت انجام می شود که 600 میلی ولت کمتر از الکترود کربن شیشه ای اصلاح نشده می باشد. گستره غلظتی برای اندازه گیری nadhبالای 600 میکرومولار بوده و حد تشخیص این روش 3 میکرو مولار می باشد. می توان با تثبیت آنزیم های گلوکز دهیدروژناز بر روی نانوکامپوزیت ها، این حسگر ها را تبدیل به زیست حسگر کرد.

آپتامرها توالی های الیگونوکلئوتیدی dna یا rna سنتز شده ای هستند که در اشکال سه بعدی تا خورده اند و بصورت اختصاصی و با قابلیت بالا با مولکول های هدف برهمکنش می دهند. آپتامرها با استفاده از فرایند in vitro که selex (فرایند تکامل سیستماتیک لیگاندها توسط غنی سازی نمایی) نامیده می شود، بدست می آید. این فرایند، آپتامر ویژه یک مولکول هدف را انتخاب می کند. در سال های اخیر آپتامرها به علت قابلیت بالا و عملکرد اختصاصی و پایداری شان به عنوان معرف های تشخیصی ایده آل و جایگزین آنتی بادی در توسعه نانوحسگرهای زیست تشخیصی بکار می رود. یکی از چالش های به کاربردن آپتامرها برای اندازه گیری مولکول های کوچک، قابلیت پایین آپتامر در برهمکنش با مولکول های بزرگ می باشد. ایمونوگلبولین e یکی از انواع آنتی بادی های سیستم ایمنی بدن انسان می-باشد

حسگرهای الکتروشیمیایی مبتنی بر نانو مواد به دلیل حساسیت زیاد، انتخابگری بالا، زمان پاسخ دهی سریع، قیمت مناسب و قابل حمل بودن بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. از میان انواع نانو ساختارها اکسیدهای فلزی کاربرد های ویژه ای در الکتروشیمی، به ویژه الکتروآنالیز گونه ها دارند. از طرف دیگر خواص الکتروشیمیایی نانوساختارها به میزان زیادی به روش ساخت آن ها وابسته است. از میان روش های متنوع ساخت نانوذرات اکسید های فلزی، انباشت الکتروشیمیایی به دلیل ایمن بودن، قیمت پایین، سادگی و قابلیت انجام در دمای پایین بیشتر مورد توجه هستند. بدین منظور در این پروژه از روش انباشت الکتروشیمیایی برای ساخت نانوساختارهای منگنز اکسید استفاده شده است. در بخش اول؛ پلیمر نافیون بر سطح الکترود کربن شیشه ای (gc) قرار داده می شود. سپس نانو ذرات منگنز اکسید، با اعمال جریان ثابت aµ 15 به محلول سولفوریک اسید 100 میلی مولار حاوی منگنز سولفات یک آبه، روی فیلم نافیون الکتروانباشت شد. مورفولوژی سطح اصلاح شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد. ضریب انتقال بار (?) و ثابت سرعت انتقال الکترون (ks) برای زوج ردوکس mn(ii)/mno2 محاسبه شد. الکترود اصلاح شده فعالیت الکتروکاتالیزوری خوبی برای احیا هیدروژن پراکسید از خود نشان می دهد. در آزمایشات انجام شده، اندازه گیری هیدروژن پراکسید در محلول بافر استات (5/5= ph) با ولتامتری پالس تفاضلی، منحنی های کالیبراسیون محدوده ی کالیبراسیون خطی تا µm 5/0، حساسیت µa.µm-1 9/8 و حد تشخیص nm 6/1 را نشان می دهد. در قسمت دوم کار، الکترود کربن شیشه ای با مولکولهای dna و نانوذرات منگنز اکسید اصلاح شد. تشکیل فیلم نانوذرات منگنز اکسید با تکنیک ولتامتری چرخه ای بررسی شد. ثابت سرعت انتقال الکترون (ks) s-1 27/7 محاسبه شد. مورفولوژی سطح الکترود اصلاح شده (با استفاده از تکنیک sem) مورد ارزیابی قرار گرفت و تصاویر بدست آمده نشان می دهند که نانوذرات منگنز اکسید با ساختار بسیار منظم و به شکل دانه های پیوسته تشکیل شده اند. فعالیت الکتروکاتالیزوری و خواص سینتیکی الکترود مذکور با الکترود اصلاح شده در غیاب dna مقایسه شد، که الکترود اصلاح شده در حضور dna فعالیت الکتروکاتالیزوری بسیار خوبی نسبت به الکترود اصلاح شده در غیاب dna، برای اکسیداسیون هیدروژن پراکسید از خود نشان داد. مراحل مختلف اصلاح الکترود با روش اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت و نشان داده. شکل نانوذرات تشکیل شده در سطح الکترود اصلاح شده با dnaبصورت اشکال منظم و دارای گوشه و لبه دیده شد.

امروزه بکارگیری روش های کنترل غیر شیمیایی آفات کشاورزی از موارد کاریردی در برنامه های مدیریتی آفات می باشد و حجم وسیعی از مطالعات روی آفت کش های زیست بنیاد متمرکز گردیده است. از این موارد می توان به اسانس های گیاهی با خاصیت حشره کشی اشاره نمود که اثرات سوء کمتری روی محیط زیست دارند که در این راستا فرمولاسیون های جدیدی از حشره کش های گیاهی به عنوان جایگزینی مناسب برای آفت کش های مصنوعی توسعه یافته است. در این بررسی سمیت تنفسی اسانس های گیاهان مفراح nepeta crispa willd.، بابونه کبیرtanacetum parthenium (l.) ، آویشن کرکی thymus eriocalyx ronniger. و اکالیپتوس eucalyptus globulus labill. و همچنین دوام سمیت تنفسی و سمیت تماسی فرمولاسیون اسانس گیاهی اکالیپتوس روی حشرات کامل شپشه آرد با نام علمی (col., tenebrionidae) tribolium confusum h. در شرایط آزمایشگاهی در دمای 2±25 درجه سلسیوس، رطوبت نسبی 5±60 درصد و تاریکی انجام شد. نتایج نشان داد که سمیت تنفسی اسانس مفراح n. crispa با مقدار lc50 بدست آمده در مدت 24 ساعت برای شپشه آرد برابر 38/6 میکرولیتر بر لیتر هوا بود که نشان دهنده سمیت تنفسی بالای این اسانس نسبت به سایر اسانس های مورد آزمایش بود. همچنین سمیت تنفسی اسانس کپسوله نشده اکالیپتوس در مقایسه با اسانس کپسوله شده در مدت زمان 24 ساعت روی حشرات کامل شپشه آرد بیشتر بود. اما دوام تنفسی فرمولاسیون حاوی اسانس اکالیپتوس بطور معنی داری بیشتر از اسانس خالص بود. سمیت تماسی فرمولاسیون حاوی اسانس گیاه اکالیپتوس در روش اسپری کردن روی سطح ظرف و بدن حشره بسیار بالاتر از اسانس خالص گیاه بود. نتایج حاکی از این است که فرمولاسیون حاوی اسانس، خاصیت تماسی بالایی داشت و همچنین این فرمولاسیون قدرت رها سازی تدریجی اسانس را دارا می باشد و کپسوله کردن باعث بالا رفتن دوام اسانس گیاه شد.

پیل¬های زیست¬سوختی، سیستم¬های تبدیل انرژی هستند، که با استفاده از بیومولکول¬ها (سلول زنده و یا مولکول¬های آنزیم) به عنوان بــوکاتالیست، انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل مـیکنند. در صورت استفاده از آنزیم¬ها به عنوان بیوکاتالیست، این سیستم¬ها به عنوان پیل-های زیستسوختی آنزیمی شناخته می¬شوند. میزان برقراری ارتباط الکتریکی بین مولکول¬های آنزیم و سطح الکترود مهمترین پارامتر موثر بر کارآیی پیل¬های زیست¬سوختی آنزیمی می¬باشد. با توجه به ویژگی¬های ساختاری مولکول¬های آنزیم، جهت حفظ فعالیت بیوکاتالیتیکی این مولکول¬ها ضمن تثبیت در سطح الکترودهای جامد، اصلاح سطح الکترود و شبیه سازی شرایط طبیعی مورد نیاز برای فعالیت بیوکاتالیتیکی آنزیم، ضرورت پیدا می¬کند. تا کنون تکنیک¬ها و کامپوزیت¬های مختلفی برای این منظور مورد استفاده قرار گرفته اند. در این پایان¬نامه سعی شده است، که با طراحی و ساخت نانوهیبریدهای جدید ارتباط الکتریکی موثری بین مولکول¬های آنزیمی و سطح الکترود برقرار شده و با استفاده از این سیستم¬های چند جزیی، پیل¬های زیست¬سوختی پایدار و کارآیی طراحی شوند. در بخشی از این پایان¬نامه، از هیبرید نانولوله¬های کربنی و مولکول¬های دندریمری برای اتصال همزمان مولکول¬های الکتروکاتالیست و مولکول¬های آنزیم به صورت کووالانسی در سطح الکترود استفاده شده است. با استفاده از این نانوهیبرید علاوه بر افزایش پایداری، غلظت سطحی مولکول-های الکتروکاتالیست و آنزیم در سطح الکترود افزایش یافته و کارآیی بیوآند طراحی شده به طور قابل ملاحظه¬ای بهبود می¬یابد. همین¬طور از مفاهیم ساده و مرسوم علم شیمی، به عنوان یک تکنیک جدید برای اتصال مولکولهای الکتروکاتالیست مورد نیاز جهت بازسازی کوآنزیم و تکرار چرخه اکسیداسیون گلوکز توسط آنزیم گلوکزدهیدروژناز استفاده شده است. در قسمت دیگری، مورفولوژی خاص هیبرید کربن مزوحفره¬ای و نانوذرات طلا به منظور حذف الکتروکاتالیست، تثبیت پایدار آنزیم گلوکزدهیدروژناز و ساخت بیوآند، مورد استفاده قرار گرفته است. در بخش¬های دیگر، با ساخت هیبریدهای سازگار با ویژگی¬های طبیعی مولکول¬های آنزیم بیلیروبین اکسیداز (مولکول¬های بیلی¬روبین / نانولوله¬های کربنی و نانولوله¬های کربنی / ) ارتباط الکتریکی موثری بین مولکول¬های این آنزیم و سطح الکترود برقرار شده و احیای بیوکاتالیتیکی اکسیژن با مکانیسم انتقال الکترون مستقیم و بدون نیاز به واسطه انتقال الکترون انجام شده است. در طراحی کاتدها به منظور برقراری ارتباط الکتریکی موثر بین آنزیم بیلی¬روبین اکسیداز و سطح الکترود از هیبرید نانومواد کربنی (نانولوله¬های کربنی و کربن مزوحفره¬ای) با نانوذرات طلا نیز استفاده شده و نتایج خوبی حاصل شده است. کارآیی الکترودهای اصلاح شده فوق در ساخت پیل¬های زیست¬سوختی آنزیمی بدون غشای گلوکز / اکسیژن مورد بررسی قرار گرفته و نتایج خوبی مشاهده شده است.

از میان روش های متنوعی که برای تعیین کمی آنالیت ها توسعه داده شده اند روش های الکتروشیمیایی به دلیل سادگی و حساسیت بالا دارای کاربردهای بسیار زیادی هستند اما اغلب واکنش اکسیداسیون و احیای مستقیم آنالیت در سطح الکترود معمولی، برگشت ناپذیر بوده و نیاز به اضافه ولتاژ بالایی دارند. نانومواد به عنوان گزینه های بسیار عالی برای اصلاح الکترودها معرفی شده اند، بنابراین در این کار نانوکامپوزیت های جدیدی ساخته شد و از آن ها برای ساخت حسگرهای الکتروشیمیایی استفاده شد. در قسمت اول کار برای اولین بار الکترود اصلاح شده با نانو کامپوزیت pt/n-gr به طور موفقیت آمیز برای اندازه گیری هیدرازین در پتانسیل های کاهش یافته بکار گرفته شد. الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با pt/n-gr فعالیت الکتروکاتالیزوری بسیار خوبی نسبت به اکسیداسیون هیدرازین در اضافه پتانسیل کاهش یافته نشان می دهد(4/0- ولت نسبت به الکترود مرجع ag/agcl در محلول بافر فسفات با ph 9 ). فعالیت الکتروکاتالیزی الکترود اصلاح شده در برابر هیدرازین به وسیله ولتامتری چرخه ای ارزیابی شد. برای دستیابی به بهترین پارامترهای کاتالیتیکی مانند حد تشخیص و گستره دینامیک خطی تکنیک آمپرومتری هیدرودینامیک مورد استفاده قرار گرفت و گستره ی دینامیکی 1/0 تا 555 میکرومولار با حدتشخیص 66 نانومولار و حساسیت 0/694برای هیدرازین در الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت pt/n-gr به دست آمد. سپس، انتخاب پذیری الکترود اصلاح شده، در حضور گونه های خارجی مختلف موجود در محلول آنالیت، آزمایش شد. نتایجِ حاصل، نشان دهنده ی انتخاب پذیری قابل قبول برای این الکترود می-باشد. در ضمن از آن جا که هیدرازین یکی از سوخت های بکار رفته در طراحی پیل های سوختی است، این الکترود می تواند به عنوان آند در پیل های سوختی بکار گرفته شود. در نهایت، کاربرد موفقیت آمیز الکترود در نمونه حقیقی (آب بویلر) مورد بررسی قرار گرفت و صحت قابل قبولی به-دست آمد. در قسمت دوم این پروژه، از الکتروکاتالیست نانوذرات آلیاژی fe-pt استفاده شد که قابلیت کاتالیزوری آن برای اکسیداسیون گلوکز در محلول بافر فسفات با 7=ph بسیار زیاد است و به طور قابل توجهی شدت جریان اکسیداسیون را افزایش داد. الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده باpt/n-gr فعالیت الکتروکاتالیزوری خوبی برای احیای اکسیژن نشان داد. بنابراین پیل زیستی گلوکز/اکسیژن را با بکارگیری الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت pt/n-gr به عنوان کاتد و الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانوذرات آلیاژی fe-pt به عنوان آند طراحی شد. پتانسیل پیل فوق mv 700، دانسیته جریان ma.cm-2 31/0و توان خروجی?w.cm-2 85 به دست آمد. کلمات کلیدی: الکترود اصلاح شده، حسگر الکتروشیمیایی، پیل زیست سوختی،گلوکز، هیدرازین، نانوذرات آلیاژیfe-pt ، نانوکامپوزیت pt/n-gr .

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده در این مطالعـات به تحقیق در مـورد بره مکنش پلی اکسو متالاتهای سه حفره ای [pw9o34]9- با یونهای لانتانیدی gd(iii)، eu(iii)، sm(iii) و pr(iii) در محلولهـای آبـی پرداخته مـی شود. کمپلکس های ساندویچــــی ) (m(iii) = gd, eu, sm [(a-pw9o34)2(moh2)3(co3)]11- با واکنش استوکیومتری پلی اکسومتالات سه حفره ای [pw9o34]9- به عنوان لیگاند و یونهای فلزی m(iii) در محلول آبی m1/0 کربنات تشکیل می شود. این کمپلکس ها به کمک آنالیز عنصری (icp)، طیف سنجی مادون قرمز (ir)، طیف سنجی 31p nmr، طیف سنجی الکترونی (uv-vis) وترموگراویمتری (tga)، شناسایی شدند. کمپلکس ساندویچی شامل یون pr(iii) در هیچ شرایطی تشکیل نشد. کمپلکس های ساندویچی شامل دو واحد لیگاند [pw9o34]9- هستند که از طریق کمربند (m3co3) به هم متصل شده اند. اکسیژنهای آنیون کربنات در وسط اضلاع مثلث متساوی الاضلاعی که سه کاتیون با هم تشکیل می دهند، قرار دارد و آنیون کربنات از طریق اکسیژن هــــای خود سه یون فلــزی را در یک صفحــه کنار هم قرار مـی دهد. حضـور یـون کربنات برای سـنتز کمپلکس هـــای ساندویچی ضروری مـی باشد و در صورت خروج کربنات، ساختار تجزیه مــی شود. از محـلول زیر صافــی کمپلکس های ساندویچــی، بلورهای تترامری جـــــدید m(iii) = gd, eu, sm)) -[(pm2w10o38)4(w3o14)]30 تشکیل می شود. روش سنتزی جدیدی برای تولید این کمپلکس ها با بهره بیشتر، از برهم کنش [pw9o34]9- و یون m(iii) به نسبت مولی 1:1 بدست می آید. این کمپلکس ها به کمک آنالیز عنــــصری (icp)، طیف سنجــی مادون قرمز (ir)، طیف سنجی 31p nmr، طیف سنجی الکترونی (uv-vis)، ترموگراویمتری (tga) و رفتار آنها در رزین اسیدی شناسایی شدند. کمپلکس تترامری شامل یون pr(iii) با روش بالا بدست نیامد. این ساختار را می توان به صورت چهار واحد [pw10o37]9- تصور کرد که به هر کدام از این واحدها دو یون فلزی m(iii) متصل بوده و چهار واحد شبه کگینی را بوجود می آورند. ســه اتم تنگستن اضافی در بیـن این چهار واحــد قرار گرفتــه است. ســاختار غیر متــرقبه کمپلکــس دکاتنگسـتو مـتالات [prw10o36]9-، از برهمکنش لیـگاند [pw9o34]9- و یون pr(iii) به نسبت مول 3:2 در محلول m1/0 کربنات تشــکیل می شود. در سنتزهای مشـابه، کمپلکس های(m(iii) = gd(iii), eu(iii)) -[mw10o36]9 که ساختارهای مشابهی با کمپلکس بالا داشتند، تشکیل شدند. کمپلکس[prw10o36]9- به کمک آنالیز عنصری (icp)، طیف سنجی مادون قرمز (ir)، طیف سنجی الکترونی (uv-vis) تجزیه ساختار تک بلور (x-ray) شناسایی شد. این ساختار شامل دو واحد [w5o18]6-است که از طریق اتم پرازئودیمیم به همدیگر متصل شده اند. واژه های کلیدی: یونهای لانتانیدی، پلی اکسومتالاتها، کمپلکس ساندویچی، محلول کربناتی، مثلث متساوی الاضلاع، کمپلکس تترامری، آنیونهای کگین مانند، تجزیه ساختار تک بلور.

نانوکامپوزیت جدیدی با استفاده از نانولوله های کربنی چندلایه، مایع یونی بیس(تری فلوئورومتیل سولفونیل)ایمید وکلروپرومازین)حدواسط ردوکس) برای اصلاح سطح الکترود استفاده شده است. خصوصیات الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده با استفاده از ولتامتری چرخه ای در محلول آبی مورد بررسی قرار گرفت. الکترود اصلاح شده خصوصیات الکتروشیمیایی منحصربفرد و بی نظیری در مقایسه با دیگرالکترودهای متداول نشان می دهد. کلروپرومازین در ماتریکس نانوکامپوزیت رفتار ردوکس برگشت پذیری در محدوده وسیعی از ph نشان می دهد. الکترود اصلاح شده فوق فعالیت الکتروکاتالیزوری بی نظیری برای احیای یدات و پریدات از خود نشان می دهد. همچنین کلروپرومازین در ماتریکس نانوکامپوزیت فعالیت کاتالیزوری منحصربفردی برای اکسیداسیون nadh با کمترین پتانسیل مازاد در phهای فیزیولوژیکی نشان می دهد. الکترود اصلاح شده با استفاده از روش ولتامتری پالس تفاضلی برای تعیین nadh در مقادیر میکرومولار بکار رفته است. با تثبیت آنزیم الکل دهیدروژناز در ماتریکس نانوکامپوزیت یک زیست حسگر حساس برای اتانول ساخته شده است. روش تهیه آسان، جریان زمینه کم، حساسیت بالا، پایداری و مصرف کم نانولوله های کربن مهمترین مزایای این الکترود اصلاح شده بوده و این روش را می توان برای ساختن حسگرها و زیست حسگرهای قدرتمند برای بسیاری از آنالیتهای مهم استفاده نمود.

قسمت اول: روشی ساده و قابل اجرا با انتخاب پذیری بالا برای استخراج و اندازه گیری سریع مقادیر ناچیز یونهای مس ( ii ) با استفاده از دیسکهای غشایی اکتا دسیل اصلاح شده با لیگاند 2 مرکاپتو پیریدین -1- اکساید و اندازه گیری با اسپکترومتری جذب اتمی شعله ای در این کار ارائه شده است. ph , وجود یونهای مزاحم , سرعت جریانها, بافت زمینه, مقدار لیگاند و نوع و مقدار شوینده از فاکتورهای موثر در این جداسازی و اندازه گیری است. قسمت دوم: روش بسیار انتخاب پذیر و موثر برای استخراج فاز جامد و پیش تغلیظ مقادیر ناچیز یون وانادیوم با استفاده از دیسکهای غشایی اکتا دسیل اصلاح شده با لیگاند 2 مرکاپتو پیریدین -1- اکساید و اندازه گیری با اسپکترومتری جذب اتمی با استفاده از کوره گرافیتی در این کار ارائه شده ا.....

چکیده ندارد.