پژوهشگاه علوم پزشکی

مرکز تحقیقات نانو بیوتکنولوژی

پایان نامه جهت دریافت درجه  کارشناسی ارشد رشته نانوتکنولوژی پزشکی

موضوع:

مقایسه انتقال الکترون آنزیم کولین اکسیداز توسط سه نوع نانولوله کربنی

چکیده

کولین از اجزاء سازنده فسفولیپیدها است و نقش مهمی در متابولیسم چربی ها دارد. هم­چنین، برای تشکیل استیل کولین، که در انتقال تکانه­های عصبی نقش دارد، ضروری است. کمبود یا افزایش کولین در بدن موجب ایجاد عوارض و بیماری در انسان می­گردد؛ بنابراین، تشـخیص میزان آن در بدن ضروری به نظر می­رسد. برای تشخیص کولین، اغلب از زیست حسگرهای الکتروشیمیایی مبتنی بر آنزیم کولین اکسیداز استفاده می­شود. از آنجایی که گروه ردوکس آنزیم در داخل آن مدفون است، برای ساخت حسگر الکتروشیمیایی با استفاده از آن بایسـتی از الکترودهای اصـلاح شده با عواملی مانند کامپـوزیت­های نانولوله­های کربنی/مایع یونی استفاده کرد. در این تحقیق، از سه نوع نانولوله کربنی بمبو مانند، چند جداره و تک جداره برای این منظور استفاده شد و نتایج با هم مقایسه شد. مایع یونی مورد استفاده ۱- آلیل ۳- متیل ایمیدازولیوم بروماید بود.

پارامترهای الکتروشیمیایی از جمله ثابت انتقال الکترون ظاهری ks به وسیله ولتامتری چرخه­ای به دست آمد. مقدار ks برای نانولوله‌های بمبو مانند، چند جداره و تک جداره به ترتیب s-1  ۱۱/۲۳، s-1 75/1 و s-1 49/1 بود. در مرحله بعد، پارامترهای آنالیتیکی زیست حسگر برای تشخیص کولین به دست آمد. حد تشخیص در مورد زیست حسگرهای ساخته شده با نانولوله های کربنی بمبو مانند، چند جداره و تک جداره به ترتیب Mµ ۲۸/۰، Mµ ۰۸/۳ و Mµ ۹۷/۱ بود. محدوده خطی این سه زیست حسگر طراحی شده به ترتیب mM 1-10×۰/۷-۳-۱۰×۲/۱ برای نانـولوله­های بمـبو،  mM 1-10×۸/۲-۲-۱۰ ×۲/۱ و mM 1-10×۳-۱-۱۰×۳/۱ در مورد نانولوله­های چند جداره و mM 1-10×۹/۵-۱-۱۰×۹/۱ و ۲-۱۰×۴/۶-۲-۱۰×۲/۱ برای نانولوله­های تک جداره به دست آمد. حساسیت این سه زیست­حسگر μA/mM.cm2 294 در مورد بمبو، μA/mM.cm2  ۶۷/۵۱ و  μA/mM.cm276/136 در مورد نانولوله چند جداره و  μA/mM.cm226/45 و  μA/mM.cm213/56 در مورد نانولوله تک جداره محاسبه شد. نتایج حاصل نشان داد که زیست­حسگر طراحی شده با استفاده از نانولوله کربنی بمبو مانند فعالیت الکترو کاتالیزوری و انتقال الکترون مستقیم بهتری دارد.

واژه گان کلیدی

نانولوله کربنی، آنزیم کولین اکسیداز، مایع یونی و انتقال الکترون مستقیم

 

فصل اول   ۱

۱-۱ .آنزیم کولین اکسیداز   ۲

۱-۱-۱٫ معرفی آنزیم.. ۲

۱-۱-۲٫ تاریخچه.. ۲

۱-۱-۳٫ واکنش آنزیمی.. ۳

۱-۱-۴٫ جایگاه فعال آنزیم.. ۳

۱-۱-۵٫ اهمیت مطالعه.. ۴

۱-۲٫ زیست حسگر   ۷

۱-۲-۱٫ نسل اول.. ۸

۱-۲-۲٫ نسل دوم.. ۹

۱-۲-۳٫ نسل سوم.. ۱۰

۱-۳٫ تکنیک‌های الکتروشیمیایی   ۱۰

۱-۳-۱٫ ولتامتری یا آمپرومتری.. ۱۰

۱-۳-۲٫ ولتامتری چرخه‌ای.. ۱۱

۱-۳-۳٫کرونو آمپرومتری.. ۱۲

۱-۴٫ نانولوله‌های کربنی   ۱۳

۱-۴-۱٫ معرفی.. ۱۳

۱-۴-۲٫ ساختار.. ۱۳

۱-۴-۳٫ خواص ویژه نانولوله‌های کربنی.. ۱۴

۱-۴-۴٫ انواع نانولوله‌های کربنی.. ۱۵

۱-۴-۵٫ سنتز نانولوله‌های کربنی.. ۱۹

۱-۴-۵-۱٫ قوس الکتریکی.. ۱۹

۱-۴-۵-۲٫ سایش لیزری.. ۲۰

۱-۴-۵-۳٫ رسوب دهی با بخار شیمیائی.. ۲۱

۱-۴-۶٫ خالص سازی نانولوله‌های کربنی   ۲۳

۱-۴-۶-۱٫ اکسیداسیون.. ۲۳

۱-۴-۶-۲٫ اسید کاری.. ۲۴

۱-۴-۶-۳٫آنیل کردن.. ۲۴

۱-۴-۶-۴٫ استفاده از ارتعاشات مافوق صوت.. ۲۴

۱-۴-۶-۵٫ تصفیه مغناطیسی.. ۲۵

۱-۴-۶-۶٫ میکروفیلتراسیون.. ۲۵

۱-۴-۷٫ عامل­دار کردن نانولوله‌های کربنی   ۲۵

۱-۴-۷-۱٫ ضرورت عامل­دار کردن نانولوله­ها و روش­های آن.. ۲۶

۱-۴-۷-۲٫ روش‌های تائید عامل­دار شدن نانولوله‌ها.. ۲۷

۱-۴-۷-۲-۱٫ طیف سنجی رامان.. ۲۷

۱-۴-۷-۲-۲٫ طیف سنجیFT-IR.. 30

1-5. استفاده از مایعات یونی به عنوان پایدار کننده‌ها   ۳۱

۱-۶٫ هدف از انجام پژوهش:   ۳۴

فصل دوم.. ۳۶

مواد و روش­ها.. ۳۶

۲-۱٫ مواد.. ۳۷

۲-۲٫ تجهیزات و دستگاه­ها:   ۳۸

۲-۳-۱٫ عامل­دار کردن نانولوله‌ها   ۳۹

۲-۳-۲٫ تهیه سوسپانسیون نانولوله کربنی.. ۴۰

۲-۳-۳٫ آماده سازی الکترود.. ۴۰

۲-۳-۴٫ روش تثبیت.. ۴۱

۲-۳-۵٫ مطالعات ولتامتری فیلم پروتئین   ۴۱

۲-۳-۶٫ اندازه گیری فعالیت آنزیم   ۴۲

۲-۳-۷٫ تهیه تصاویر میکروسکوپ الکترونی   ۴۳

فصل سوم.. ۴۴

نتایج.. ۴۴

۳-۱٫ میزان عامل­دار شدن نانولوله‌ها   ۴۵

۳-۲٫ مورفولوژی سطح الکترودهای اصلاح شده با نانولوله‌ها   ۵۰

۳-۳ . انتقال الکترون مستقیم آنزیم روی الکترودهای اصلاح شده با نانولوله   ۵۵

۳-۴٫ میزان برگشت پذیری واکنش اکسید و احیاء آنزیم   ۵۷

۳-۵٫ میزان آنزیم الکترواکتیو روی الکترودهای اصلاح شده با نانولوله­ها.. ۵۷

۳-۶٫ تثبیت موثر آنزیم بر نانولوله‌های کربنی   ۵۸

۳-۷٫ سرعت انتقال الکترون آنزیم تثبیت شده بر نانولوله و مایع یونی   ۶۱

۳-۸٫ فعالیت الکتروکاتالیزوری آنزیم روی الکترودهای اصلاح شده با نانولوله‌های کربنی   ۶۳

فصل چهارم.. ۶۶

بحث و پیشنهادات.. ۶۶

۴-۱٫ عامل­دار شدن نانولوله­ها   ۶۷

۴-۲٫ مقایسه پارامترهای آنالیتیکی حسگرهای طراحی شده با سه نوع نانولوله کربنی   ۶۹

۴-۲-۱٫ محدوده خطی.. ۷۰

۴-۲-۲٫ حساسیت.. ۷۱

۴-۲-۳٫ حد تشخیص.. ۷۲

۴-۳٫ مقایسه انتقال الکترون آنزیم   ۷۲

۴-۳-۱٫ میزان آنزیم الکتروفعال تثبیت شده روی نانولوله‌های کربنی   ۷۳

۴-۳-۲٫ثابت سرعت ظاهری الکترون (ks).. 74

4-3-3. مقایسه میزان تغییرات پتانسیل فرمال در سه نوع زیست حسگر   ۷۵

۴-۴٫ نتیجه گیری   ۷۷

 

12000 تومان – خرید