1
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو Iran Nanotechnology Initiative Council بستن
  • ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

  • مدیریت بانک اطلاعات شاخص های فناوری نانو

  • سایت جشنواره فناوری نانو

  • سیستم جامع آموزش فناوری نانو

    به منظور ارتقا سطح علمی دانش آموزان و دانشجویان و دسترسی ساده تر افراد به منابع علمی، ستاد ویژه ت...

    به منظور ارتقا سطح علمی دانش آموزان و دانشجویان و دسترسی ساده تر افراد به منابع علمی، ستاد ویژه توسعه فناوری نانو اقدام به راه اندازی سیستم آموزشی فناوری نانو نموده است
  • شبکه آزمایشگاهی فناوری نانو

  • موسسه خدمات فناوری تا بازار

  • کمینه استاندارد سازی فناوری نانو

  • پایگاه اشتغال فناوری نانو

  • کمیته نانو فناوری وزارت بهداشت

  • جشنواره برترین ها

  • مجمع بین المللی اقتصاد نانو

  • اکو نانو

  • بازار مجازی نانو

  • شبکه ایمنی نانو

  • همایش ایمنی در نانو

  • Nano Proceedings

  • گالری چند رسانه ای نانو

  • تجهیزات فناوری نانو

  • صنعت و بازار

    سایت کارگروه صنعت و بازار به منظور برقراری ارتباط بی واسطه بین فعالان صنعتی در حوزه های مختلف و س...

    سایت کارگروه صنعت و بازار به منظور برقراری ارتباط بی واسطه بین فعالان صنعتی در حوزه های مختلف و ستاد ویژه توسعه فناوری نانو راه اندازی شده است. این سایت علاوه بر ارائه اطلاعات، توانایی ارائه مشاوره به متقاضیان بهره گیری از فناوری نانو را نیز داراست.
  • مرکز بین المللی یونیدو

  • باشگاه نانو

ساخت بیوحسگر گلوتامات به کمک نانولوله‌های کربنی

موضوع : زیستی - نانو لوله کلمات کلیدی : بیوحسگر - نانولوله کربنی تاریخ خبر : 1391/10/11 تعداد بازدید : 2097

محققان دانشگاه صنعتی شریف با استفاده از نانولوله‌های کربنی موفق به ساخت بیوحسگر گلوتامات با استفاده از روش فوتولیتوگرافی شده و اثر تراکم نانولوله‌های کربنی در ساختار آرایه الکترودی تهیه شده را بر عملکرد آن مورد ارزیابی قرار دادند. این روش ساخت الکترود، جایگزین ارزان و ساده‌ای برای روش لیتوگرافی بیم الکترونی بوده که می‌تواند چندین بار مورد استفاده قرار گیرد.

‎‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎

‎ محققان دانشگاه صنعتی شریف با استفاده از نانولوله‌های کربنی موفق به ساخت بیوحسگر گلوتامات با استفاده از روش فوتولیتوگرافی شده و اثر تراکم نانولوله‌های کربنی در ساختار آرایه الکترودی تهیه شده را بر عملکرد آن مورد ارزیابی قرار دادند. این روش ساخت الکترود، جایگزین ارزان و ساده‌ای برای روش لیتوگرافی بیم الکترونی بوده که می‌تواند چندین بار مورد استفاده قرار گیرد.

 

نیاز به دستگاه‌های اندازه‌گیری قابل حمل درون بدن با حساسیت بالا، که قادر به اندازه‌گیری غلظت‌های اندک گونه‌های آنالیت در حجم‌های بسیار کوچک باشد، انگیزه مهمی در تغییر اندازه الکترودها از ماکرو به میکرو بوده است. مزایای استفاده از میکروالکترودها در مقایسه با ماکروالکترودها تا حد زیادی به شکل گیری سریع انتقال جرم نفوذی در یک هندسه شعاعی (سه بعدی) و کاهش عوارض مقاومت اهمی و در نتیجه افزایش سرعت انتقال جرم، چگالی جریان و نسبت سیگنال به نویز است.

 

این اثرات در گذار از میکرو الکترودها به نانوالکترودها برجسته‌تر خواهد شد. یک نانوالکترود منفرد، تولید یک جریان کوچک می‌کند که تشخیص آن با دستگاه‌های الکتروشیمیایی معمولی دشوار است. ساخت آرایه یا گروهی از نانوالکترودها با ساختار واحد سبب تقویت جریان اندازه‌گیری شده‌، که منجر به افزایش قابل توجه در نسبت سیگنال به نویز می‌گردد.

 

ساخت نانوالکتردها عمدتاً براساس روش‌های توسعه یافته با استفاده از صنعت نیمه‌هادی با کمک فناوری فیلم نازک صورت می‌گیرد. انتخاب مواد الکترود برای ساخت آرایه نانوالکترودها به طور کلی تعیین کننده خواص سنجشی دستگاه است. نانوالیاف کربن و نانولوله‌ها، با استفاده از ابزار لیتوگرافی پرتو الکترونی الگودار، نتایج امیدوار کننده‌ای برای تحقق کوچک کردن بیوحسگرهای نانوالکترودی نشان داده‌اند.

 

این مواد دارای هر دو مزیت استفاده از آرایه کوچکتر از میکروالکترود و خواص منحصر به فرد الکترو شیمیایی نانولوله‌های کربنی، از جمله بهبود حساسیت در بیوحسگرهای الکتروشیمیایی، هستند. به دلیل فعالیت ذاتی الکتروکاتالیستی این الکترودها نسبت به اکسایش H2O2 و NADH و تقویت سیگنال‌های الکتروشیمیایی، این الکترودها را می‌توان به عنوان بیوحسگرهای آنزیمی استفاده نمود. به خصوص نانولوله‌های کربنی با آرایش عمودی با از میان برداشتن مشکلات پراکندگی و انتقال نانولوله‌ها و ارائه اتصال خوب و تماس الکتریکی بدون استفاده از چسباننده، از نظر کاربردی دارای اهمیت بسیار بالایی هستند. آنها همچنین از تخریب آنزیم در سطح الکترود جلوگیری می‌کنند.

 

محققان این طرح، یک بیوسنسور گلوتامات بر پایه نانولوله‌های کربنی با آرایش عمودی با استفاده از فوتولیتوگرافی همراه با حکاکی توسط یون فعال (RIE: Reactive Ion Etching) به عنوان یک مرحله پس پردازش برای جایگزینی لیتوگرافی پرتو الکترونی ساختند و عملکرد آن را با بیوحسگر ساخته شده قبلی توسط همین گروه مورد مقایسه قرار دادند. طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و ولتامتری چرخه‌ای برای بررسی عملکرد آرایه‌ها با توجه به رژیم‌های نفوذ مختلف انجام شد. نتایج حاکی از آن بوده است که آرایه‌ی ساخته شده‌، ولتاموگرام چرخه‌ای سیگمود(Sigmoid) با جریان حالت پایا تحت کنترل نفوذ شعاعی نشان می‌دهد.

 

آرایه عمودی نانوالکترود نانوله کربنی و نیز آرایه عمودی نانولوله کربنی با تراکم بالا به عنوان بیوحسگرهای الکتروشیمیایی گلوتامات، که یک اسید آمینه مهم در متابولیسم‌های حیاتی بوده و به عنوان یک انتقال دهنده عصبی تحریک در سیستم عصبی مرکزی عمل می‌کند، به کار برده شدند.

 

این محققان همچنین اثر چگالی نانولوله‌های کربنی را براساس تشخیص ولتامتری گلوتامات، بررسی کردند. دهیدروژناز گلوتامات با پیوند کووالان به نوک نانولوله‌های کربنی متصل می‌شود. به دلیل افزایش اثرات نفوذ شعاعی به نفوذ مسطح در سطح الکترود، حتی تغییرات کوچک در غلظت گلوتامات می‌تواند تغییر قابل توجهی در پاسخ الکترود ایجاد کند. آرایه نانوالکترودهای نانولوله کربنی با آرایش عمودی ساخته شده از طریق روش ساده فوتولیتوگرافی ترکیب شده با تکنیک RIE، جایگزین ارزان و ساده‌ای در مقایسه با روش لیتوگرافی پرتو الکترونی برای دستیابی به الکترودی در محدوده مساحت μm2 200 x 200 ارائه می‌دهد.

 

سطح الکترود را بعد از هر اندازه‌گیری می‌توان با روش الکتروشیمیایی تجدید نموده و برای چندین بار مورد استفاده قرار داد. آرایه به دست آمده ولتاموگرام سیگمودی قویتر و طیف امپدانس بهتری را نشان می‌دهد که می‌تواند توسط مکانیسم نفوذ شعاعی به آرایه نانوالکترودی توضیح داده شود. با استفاده از این الکترود، حد تشخیص بسیار عالی پایین‌تر از 10 نانومتر برای گلوتامات به دست آمد. این نتایج امیدوار کننده، الکترود پیشنهادی را انتخاب مناسبی برای تشخیص طیف گسترده‌ای از نشانگرهای زیستی می‌سازد.

 

با پیشرفت سریع علم، نیاز بالا برای سیستم‌های کوچک اندازه‌گیری در زمینه‌های مختلف علوم زندگی مدرن وجود دارد، که آرایه نانوالکترودها در حال حاضر کاندیدا مناسبی بعنوان تکنولوژی کوچک سازی سیستم های آنالیز هستند. نتایج این کار تحقیقاتی که توسط آقای سعید شاهرخیان، خانم اعظم قلی‌زاده و تیم همراه صورت گرفته است، در مجله Analytical Chemistry (جلد 84، ژوئن سال 2012 ) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن کامل مقاله را در صفحات 5938-5932 همین شماره مطالعه نمایند. ‎
 

‎ ‎ ‎ ‎‎
مقالات آموزشی مرتبط