1403/01/27
جواد ذوالقرنین

جواد ذوالقرنین

مرتبه علمی: استاد
ارکید: http://orcid.org/0000-0003-3889-0128
تحصیلات: دکترای تخصصی
اسکاپوس: 6602705315
دانشکده: دانشکده علوم پایه
نشانی: دانشگاه اراک، گروه شیمی
تلفن:

مشخصات پژوهش

عنوان
مطالعه وطراحی نانوسنسورهای فلوئورسانس برمبنای کامپوزیتهای کربننیتریدی دوپه شده برای اندازه گیری وبررسی تخریب فوتوکاتالیزوری داروهای زیانآور
نوع پژوهش
پایان نامه های تقاضا محور و غیر تقاضا محور
کلیدواژه‌ها
سنسور- فلورسانس - فوتوکاتالیست- تخریب
سال 1401
پژوهشگران جواد ذوالقرنین(استاد راهنما)، فروغ گودرزی(دانشجو)

چکیده

چکیده: در این تحقیق سنسور فلوئورسانس جدیدی بر پایه نانوکامپوزیت کربن نیترید گرافیتی ادغام شده با نانوذرات سولفید مس برای سنجش کاربامازپین طراحی شده است. این سنسور شدت نشر فلوئورسانس بزرگی را نشان می‌دهد. افزودن غلظت‌های مشخصی از کاربامازپین به سوسپانسیون g-C3N4@CuS منجر به فرونشانی شدت نشر فلوئورسانس آن شده که می‌تواند به عنوان یک سنسور شیمیایی حساس و گزینش‌پذیر برای تعیین کمّی کاربامازپین مورد استفاده قرار گیرد. عملکرد فوتوکاتالیستی g-C3N4@CuS از طریق تخریب کاربامازپین تحت نور مرئی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. راندمان حذف کاربامازپین با کمک فرایند تخریب فوتوکاتالیستی g-C3N4@CuS توسط نور مرئی 5/98 % محاسبه شد. در بررسی ویژگی‌های این سنسور فلوئورسانس برای سنجش کمّی کاربامازپین، اثرات عوامل تأثیرگذار از جمله pH، نوع بافر، غلظت بافر و نسبت عامل ادغام شده در ساختار نانوکامپوزیت مورد مطالعه قرار گرفت و با استفاده از طراحی آزمایش به روش باکس-بنکن شرایط بهینه سنجش مشخص شد. در شرایط بهینه، حد تشخیص 61/12 نانومول بر لیتر و محدوده خطی 0 تا 23/4 میکرومول بر لیتر تعیین شد. این سنسور مزایای بسیاری از جمله حساسیت بالا، گزینش پذیری خوب، غیرسمّی بودن، عملکرد ساده، هزینه کم و قابلیت کاربرد آن برای تعیین مقدار آنالیت در نمونه‌های حقیقی حاوی سرم خون انسانی را دارا می‌باشد. نانوکامپوزیت کربن نیترید گرافیتی ادغام شده با Fe3O4 و CuWO4 به روش حرارتی تهیه شد و با تکنیک‌های مختلف از جمله SEM، TEM، XRD، EDX و FTIR صحت ویژگی‌های فیزیکی و ساختاری نانوکامپوزیت تهیه شده، تایید شد. با توجه به فرونشانی فلوئورسانس این نانوکامپوزیت توسط سدیم والپروات (به عنوان یک ماده موثره دارویی پرخطر)، یک اندازه‌گیری قابل اعتماد، دقیق، حساس و گزینش پذیر پیشنهاد شد. بهینه سازی این سنسور فلوئورسانس با استفاده از طرح مرکب مرکزی انجام شد. در شرایط بهینه، نمودار غلظت سدیم والپروات در مقابل شدت نشر فلوئورسانس نانوکامپوزیت، پاسخ خطی (ضریب تعیین=9918/0)، در گستره غلظت 0-55/0 میکرومول بر لیتر، با حد تشخیص برابر 85/0 نانومول بر لیتر و حد اندازه گیری برابر با 82/2 نانومتر نشان داد. فعالیت فوتوکاتالیستی نانوکامپوزیت CuWO4 g-C3N4@ Fe3O4@ قدرت خوبی در تخریب سدیم والپروات دارد. فعالیت بنزوکینون در فرآیند فوتوکاتالیستی منجر به کاهش سرعت تجزیه آنالیت شد که نشان‌دهنده نقش برجسته رادیکال‌های سوپراکسید در مقایسه با سایر گونه‌ها در فرآیند تخریب است. سرعت تخریب آنالیت با استفاده از معرف فنتون حدود دو برابر بیشتر از فرآیند بدون معرف فنتون است. مکانیسم احتمالی برای حسگر فلوئورسانس و واکنش تخریب فوتوکاتالیستی و همچنین سینتیک فرآیند تخریب نیز بررسی گردید. نانوکامپوزیت‌های کربن نیترید گرافیتی ادغام شده با Fe3O4 و CoWO4 تهیه و شناسایی و بررسی صحت مشخصات فیزیکی آن با روش‌های مختلف طیف سنجی و میکروسکوپی از جمله SEM، TEM، XRD، EDX و FTIR انجام شد. افزودن ماده موثره دارویی پرخطر آزاتیوپرین به نانوکامپوزیت مذکور منجر به فرونشانی شدت نشر فلوئورسانس آن می‌شود. افزودن تدریجی غلظت آزاتیوپرین باعث تغییر منظمی در میزان فرونشانی شدت نشر فلوئورسانس نانوکامپوزیت می‌گردد که قابلیت کاربرد آن به عنوان یک نانوسنسور فلوئورسانس برای سنجش آزاتیوپرین را دارد. طراحی آزمایش به روش باکس-بنکن برای بهینه سازی شرایط سنجش آزاتیوپرین انجام شد. تحت شرایط بهینه حد تشخیص 317/0 نانو مول بر لیتر و حد تصمیم گیری 056/1 نانو مول بر لیتر محاسبه گردید. همچنین فرایند تخریب فوتوکاتالیستی آزاتیوپرین تحت تابش نور مرئی نیز مورد بررسی قرار گرفت و فعالیت فوتوکاتالیستی نانوکامپوزیت راندمان تخریب بسیار خوب 09/97 % را نشان داد. مکانیسم تخریب فوتوکاتالیستی با بررسی عمل گونه‌های فعال تخریب شامل رادیکال‌های سوپراکسید، حفره ها و رادیکال‌های هیدروکسیل به طور مفصل بررسی شده است. همچنین اثر معرف فنتون بر پیشرفت فرایند تخریب ارزیابی گردید. نانوکامپوزیت‌های کربن نیترید گرافیتی ادغام شده با La:Y2O3 برای سنجش دو ترکیب دارویی پرخطر تاکرولیموس و یولیپریستال استات به روش طیف سنجی فلوئورسانس مورد استفاده قرار گرفت. این نانوسنسور توانایی بسیار خوبی برای اندازه گیری سریع، دقیق، و با حساسیت بالا و بطور همزمان برای دو ترکیب را دارا است. اثر تاکرولیموس بر نانوکامپوزیت بصورت فرونشانی شدت نشر در طول موج 369 نانومتر و اثر یولیپریستال استات باعث افزایش نشر فلوئورسانس در طول موج 433 نانومتر می‌شود. از طرح آماری دالرت برای بهینه سازی عوامل موثر در سنجش شامل pH، غلظت محلول بافری و نسبت اجزا سازنده La:Y2O3 در ساختار نانوکامپوزیت برای رسیدن به حداکثر شدت نشر فلوئورسانس نانوسنسور استفاده شد. تحت شرایط بهینه میزان حد تشخیص 17 نانو مول بر لیتر و حد اندازه گیری 58 نانو مول بر لیتر برای تاکرولیموس و حد تشخیص 11 نانو مول بر لیتر و حد اندازه گیری 36 نانو مول بر لیتر برای یولیپریستال استات با دقت مطلوبی بدست آمد. در ادامه فرایند تخریب فوتوکاتالیستی دو آنالیت تحت تابش نور مرئی بررسی شد. اثر گونه‌های فعال در تخریب فوتوکاتالیستی برای تعیین مکانیسم دقیق تخریب ارزیابی شد و اثر عوامل فنتونی بر تخریب آنالیت از محیط بررسی و تفسیر گردید. اندازه گیری متامفتامین بر اساس افزایش شدت نشر فلوئورسانس نانوذرات Y2O3:Eu3+ اصلاح‌ شده با کاپتوپریل ارزیابی گردید. شناسایی و بررسی مشخصات فیزیکی نانوذرات Y2O3:Eu3+ با روش‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری انجام شد. شدت نشر فلوئورسانس نانوذرات Y2O3:Eu3+ اصلاح‌ شده با کاپتوپریل در طول موج 612 نانومتر در حضور غلظت‌های مختلفی از متامفتامین پاسخ افروزشی نشان می‌دهد. بدین ترتیب می‌توان از این پاسخ تجزیه ای برای اندازه گیری متامفتامین با حساسیت قابل قبولی استفاده کرد. در شرایط بهینه، اندازه گیری شدت نشر فلوئورسانس نانوذرات در حضور غلظت‌های مختلف متامفتامین با استفاده از معادله ایزوترم اتصال لانگمویر پاسخ خطی در گستره غلظت 2/0- 30 میکرو مول بر لیتر با حد تشخیص 14/0 میکرو مول بر لیتر را نشان می‌دهد. انحراف استاندارد نسبی برای 4 مرتبه تکرار در اندازه گیری غلظت 1 میکرو مول بر لیتر از آنالیت 18/0 % محاسبه گردید. تمام اندازه گیری‌ها در pH بیولوژیکی و در شرایط محیطی انجام شد. مکانیسم احتمالی ناشی از تعامل بین نانوذرات اصلاح ‌شده و متامفتامین برای این حسگر فلوئورسانس نیز بررسی گردید.