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 1- آلیل 3- 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  11/23، 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 28/0، Mµ 08/3 و Mµ 97/1 بود. محدوده خطی این سه زیست حسگر طراحی شده به ترتیب mM 1-10×0/7-3-10×2/1 برای نانـولوله­های بمـبو،  mM 1-10×8/2-2-10 ×2/1 و mM 1-10×3-1-10×3/1 در مورد نانولوله­های چند جداره و mM 1-10×9/5-1-10×9/1 و 2-10×4/6-2-10×2/1 برای نانولوله­های تک جداره به دست آمد. حساسیت این سه زیست­حسگر μA/mM.cm2 294 در مورد بمبو، μA/mM.cm2  67/51 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   1

1-1 .آنزیم کولین اکسیداز   2

1-1-1. معرفی آنزیم.. 2

1-1-2. تاریخچه.. 2

1-1-3. واکنش آنزیمی.. 3

1-1-4. جایگاه فعال آنزیم.. 3

1-1-5. اهمیت مطالعه.. 4

1-2. زیست حسگر   7

1-2-1. نسل اول.. 8

1-2-2. نسل دوم.. 9

1-2-3. نسل سوم.. 10

1-3. تکنیک‌های الکتروشیمیایی   10

1-3-1. ولتامتری یا آمپرومتری.. 10

1-3-2. ولتامتری چرخه‌ای.. 11

1-3-3.کرونو آمپرومتری.. 12

1-4. نانولوله‌های کربنی   13

1-4-1. معرفی.. 13

1-4-2. ساختار.. 13

1-4-3. خواص ویژه نانولوله‌های کربنی.. 14

1-4-4. انواع نانولوله‌های کربنی.. 15

1-4-5. سنتز نانولوله‌های کربنی.. 19

1-4-5-1. قوس الکتریکی.. 19

1-4-5-2. سایش لیزری.. 20

1-4-5-3. رسوب دهی با بخار شیمیائی.. 21

1-4-6. خالص سازی نانولوله‌های کربنی   23

1-4-6-1. اکسیداسیون.. 23

1-4-6-2. اسید کاری.. 24

1-4-6-3.آنیل کردن.. 24

1-4-6-4. استفاده از ارتعاشات مافوق صوت.. 24

1-4-6-5. تصفیه مغناطیسی.. 25

1-4-6-6. میکروفیلتراسیون.. 25

1-4-7. عامل­دار کردن نانولوله‌های کربنی   25

1-4-7-1. ضرورت عامل­دار کردن نانولوله­ها و روش­های آن.. 26

1-4-7-2. روش‌های تائید عامل­دار شدن نانولوله‌ها.. 27

1-4-7-2-1. طیف سنجی رامان.. 27

1-4-7-2-2. طیف سنجیFT-IR.. 30

1-5. استفاده از مایعات یونی به عنوان پایدار کننده‌ها   31

1-6. هدف از انجام پژوهش:   34

فصل دوم.. 36

مواد و روش­ها.. 36

2-1. مواد.. 37

2-2. تجهيزات و دستگاه­ها:   38

2-3-1. عامل­دار کردن نانولوله‌ها   39

2-3-2. تهیه سوسپانسیون نانولوله کربنی.. 40

2-3-3. آماده سازی الکترود.. 40

2-3-4. روش تثبیت.. 41

2-3-5. مطالعات ولتامتری فیلم پروتئین   41

2-3-6. اندازه گیری فعالیت آنزیم   42

2-3-7. تهیه تصاویر میکروسکوپ الکترونی   43

فصل سوم.. 44

نتایج.. 44

3-1. میزان عامل­دار شدن نانولوله‌ها   45

3-2. مورفولوژی سطح الکترودهای اصلاح شده با نانولوله‌ها   50

3-3 . انتقال الکترون مستقیم آنزیم روی الکترودهای اصلاح شده با نانولوله   55

3-4. ميزان برگشت پذيری واکنش اکسيد و احياء آنزيم   57

3-5. میزان آنزیم الکترواکتیو روی الکترودهای اصلاح شده با نانولوله­ها.. 57

3-6. تثبیت موثر آنزیم بر نانولوله‌های کربنی   58

3-7. سرعت انتقال الکترون آنزیم تثبیت شده بر نانولوله و مایع یونی   61

3-8. فعالیت الکتروکاتالیزوری آنزیم روی الکترودهای اصلاح شده با نانولوله‌های کربنی   63

فصل چهارم.. 66

بحث و پیشنهادات.. 66

4-1. عامل­دار شدن نانولوله­ها   67

4-2. مقایسه پارامترهای آنالیتیکی حسگرهای طراحی شده با سه نوع نانولوله کربنی   69

4-2-1. محدوده خطی.. 70

4-2-2. حساسیت.. 71

4-2-3. حد تشخیص.. 72

4-3. مقایسه انتقال الکترون آنزیم   72

4-3-1. میزان آنزیم الکتروفعال تثبیت شده روی نانولوله‌های کربنی   73

4-3-2.ثابت سرعت ظاهری الکترون (ks).. 74

4-3-3. مقایسه میزان تغییرات پتانسیل فرمال در سه نوع زیست حسگر   75

4-4. نتیجه گیری   77