امتزاج پذیری با افزایش طول زنجیر کاتیونی کاهش پیدا می‌کند. با تغییر طول زنجیر الکیل یا آنیون خصوصیاتی مثل هیدروفوبیسیته، ویسکوزیته و رسانایی یونی تغییر می‌کند و قابل کنترل است. این طور پنداشته می‌شود که پیوند هیدروژنی و بر همکنش الکترواستاتیک بین مایع یونی و آنزیم باعث می‌شود یک سد محکم در برابر از بین رفتن ساختمان آنزیم ایجاد می‌شود؛ بنابراین، ساختمان آنزیم از آسیب محافظت می‌شود [۶۶]. انتخاب مایع یونی مناسب بستگی به کاربرد خاص آن دارد.
به هر حال، نانولوله‌ها به صورت مجزا با مایعات یونی بر همکنش کاتیون- پای داشته و ژل مایع یونی و نانولوله به آسانی تهیه می‌شود ،که مایع یونی به عنوان یک پیوند دهنده عمل می‌کند [۶۶].
پروتئین ها می­توانند در ژل نانولوله/مایع یونی به دام افتاده و فعالیت بیو کاتالیزوری خوبی در مقابل H2O2، به علت زیست سازگاری مایع یونی، دارند. مایعات یونی همچنین به عنوان پیوند دهنده برای اصلاح سطح الکترودها با نانولوله‌های چند لایه بکار برده می‌شوند، به طوری که این ترکیب خصوصیات الکتروشیمیایی بهتری از الکترودهای اصلاح شده با کیتوسان یا نافیون دارد. به طور خاص در الکتروشیمی مایعات یونی مفید هستند و برتر از دیگر انواع حلال‌ها هستند به خاطر اینکه پتانسیل الکتروشیمیایی گسترده‌ای دارند و رسانائی بالائی هم دارند. گزارش شده است که مایعات یونی در دمای اتاق می­توانند انتقال مستقیم الکترون را بین پروتئین و آنزیم و ماتریکس الکترود ارتقاء دهند و کامپوزیت پروتئین و آنزیم وقتی با مایعات یونی ترکیب شود خیلی پایدارتر است و در این حالت ساختمان پروتئین هم از بین نمی‌رود. مایعات یونی می‌توانند جذب سطح دیواره‌ی جانبی نانولوله‌های تک لایه شود و کامپوزیت نانولوله/مایع یونی را به وجود آورند. یون ایمیدازولیوم با نانولوله‌ها از طریق پیوند پای-پای یا کاتیون-پای، هیدروفوبیک یا برهمکنش الکترواستاتیک می‌تواند برهمکنش داشته باشد؛ این برهمکنش ها ممکن است موجب شکل گیری کامپوزیت نانولوله/مایع یونی گردند [۶۶] .

 

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت zusa.ir مراجعه نمایید.

 

۱-۶٫ هدف از انجام پژوهش:

هدف کلی از انجام این تحقیق بررسی تأثیر سه نوع نانولوله کربنی بمبو مانند، چند جداره و تک جداره مورد استفاده بر سهولت انتقال الکترون آنزیم کولین اکسیداز است. از اهداف جزئی این طرح می‌توان به مطالعه الکتروسینتیک و الکتروکاتالیتیک آنزیم کولین اکسیداز اشاره کرد و از اهداف کاربردی این پژوهش می‌توان به انتخاب نانولوله بهینه برای مطالعه سینتیکی آنزیم و استفاده در زیست حسگر تشخیصی کولین اشاره کرد.
بسیاری از مقالات استفاده از نانولوله‌ها را برای انتقال الکترون آنزیم گزارش داده‌اند و نتایج متفاوتی از پارامترهای سینتیکی و کاتالیتیکی آنها گزارش داده‌اند. یائو[۲۹] و شیائو[۳۰] نانولوله‌های چند لایه و تک لایه با قطر متفاوت را برای استفاده در زیست حسگر گلوکز مقایسه کردند و مشخص شد که زیست حسگرهای گلوکز اصلاح شده با نانولوله‌های تک جداره محدوده‌ی خطی گسترده‌تر و حساسیت بیشتری برای ردیابی گلوکز دارند [۶۷]. آنیک[۳۱] و کوبوکو[۳۲] نانولوله‌های تک جداره و چند جداره را برای بیوسنسور زانتین استفاده کردند و مشاهده شد که الکترود اصلاح شده با نانولوله‌های چند جداره طیف خطی وسیع‌تری دارد [۶۸].چکین[۳۳] و همکارانش بررسی انتقال الکترون مستقیم از هموگلوبین را روی الکترود صفحه‌ی چاپ شده انجام دادند و نشان دادند که نانولوله‌های تک جداره نسبت به چند جداره برتری دارند [۶۹].
به هر حال، نتایج بدست آمده از تحقیقات گذشته متفاوت است. این تفاوت به علت خصوصیات ذاتی نانولوله‌ها، روش­های مختلفی که برای پخش کردن آنها استفاده شده است و هم­چنین تفاوت در سطح فعال در دسترس آنها نسبت داده شده است. بنابراین بررسی بنیادی‌تری برای انتخاب نانولوله با عملکرد بهتر ضروری به نظر می‌رسد. اگر چه تعداد زیادی از مقالات استفاده از نانولوله‌ها را برای انتقال الکترون آنزیم‌ها و دیگر مولکول‌های زیستی گزارش داده‌اند ولی تعداد کمی از آنها به مقایسه‌ی کاربرد نانولوله‌های تک جداره و چند جداره برای خصوصیات الکتروشیمیایی و الکتروکاتالیتیکی آنزیم‌های تثبیت شده روی الکترودها پرداخته‌اند [۷۰]. در مورد استفاده از نانولوله کربنی بمبو مانند در طراحی زیست حسگرها گزارش­ها بسیار محدود بوده و تا کنون گزارشی مبنی بر مزیت استفاده از این نوع نانولوله­ها در مطالعات انتقال الکترون پروتئین و طراحی زیست حسگرها نسبت به انواع تک جداره و چند جداره مشاهده نشده است.

 

فصل دوم

 

مواد و روش­ها

 

۲-۱٫ مواد

این تحقیق از نوع مطالعات بنیادی- کاربردی می­باشد، که جامعه­ مورد مطالعه، سه نوع از نانولوله‌های کربنی بمبو مانند، چند جداره و تک جداره می­باشند و روش انجام طرح از طریق روش­های عملی آزمایشگاهی می­باشد، که در ادامه به شرح مخـتصری از روش­های مورد استفاده در این تحقیق پرداخـته می­ شود و در نهایت با بهره گرفتن از این روش­ها به مقایسه­ سه نوع نانولوله کربنی که برای انتقال الکترون مستقیم آنزیم کولین اکسیداز پرداخته و نانولوله بهینه را برای طراحی زیست­حسگر آنزیمی انتخاب شد. بعد از مطالعات مقدماتی اقدام به تهیه­ لیست مواد مورد نیاز شد. لیست این اقلام به همراه سازندگان در جدول ۲-۱ ارائه شده است.
جدول ۲-۱: لیست مواد مورد نیاز

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نام ماده شرکت
نانولوله کربنی بمبو مانند Nanolab/آمریکا
آنزیم کولین اکسیداز (choline oxidase) از گونه الکالیژنز
۱۱Umg-1 (E.C.1.1.3.17) سیگما/آمریکا
کولین کلراید (choline chloride) سیگما/آمریکا
۱-آلیل-۳- متیل ایمیدازولیوم بروماید تهیه شده از شرکت Nanostructure& Amorphous materials آمریکا
نانولوله‌های کربنی چند جداره (MWCNT) تهیه شده از شرکت Nanostructure& Amorphous materials آمریکا
نانولوله‌های کربنی تک جداره (SWCNT) مرک/آلمان
هیدروژن دی پتاسیم فسفات (K2HPO4) مرک/آلمان
دی هیدروژن پتاسیم فسفات (KH2PO4) مرک/ آلمان
اتیلن دی آمین Ethylenediamine C2H4[NH2]2 مرک/ آلمان
N و N دی متیل فرمامید N,N-dimethylformamide(DMF) مرک/ آلمان
اسید نیتریک میکرو پالیش و بوهلر /آمریکا
آلومینیوم اکسید با قطر ۱۰ میکرومتر متر اهم/سوئیس
آلومینیوم اکسید با قطر ۳/۰ میکرومتر متر اهم/سوئیس

خصوصیات نانولوله های مورد استفاده در این تحقیق به شرح ذیل می­باشد.
MWCNTs: ˂۸nm diameter, 0.5- 2 µm length, 95% purity, 500 m2/g ssa