In this study, a new method for the fabrication of vertically aligned carbon nanotube arrays (VACNTs) based electrode for selective detection of glucose was employed. VACNTs were grown by chemical vapor deposition (CVD) method on the silicon substrate deposited with alumina as a buffer layer and iron as catalyst by RF-sputtering and atomic layer deposition (ALD), respectively. In order to improve the chemical and mechanical stabilities of the electrode, polyaniline as a conductive polymer in the view of electrochemical properties and long-term environmental stability was employed by electrodeposition, leaving only the very end exposed to form inlaid arrays. The fabricated VACNT was employed as biosensor electrode for diagnosis of glucose. Glucose Oxidase was covalently bonded to the tips of VACNTs by forming the amide coupling between the amine residues and carboxylic acid groups . Cyclic voltammetry, differential pulse voltammetry (DPV) and electrochemical impedance spectroscopy methods were used to investigate the electrochemical behavior of the synthesized VACNTs . Detection limit of the fabricated biosensor was measured to be about 0.283 µM and sensitivity toward glucose detection was 0.988 mA mM- 1cm-2. The linear detection range was (5-65) µA. The fabricated biosensor performed effectively for the selective detection of glucose in the presence of other interferences, i.e. uric acid and ascorbic acid. The results demonstrate that the electrode is a suitable candidate for detection of a wide range of biomarkers. Keywords: VACNT, Biosensor, Polyaniline, Enzyme immobilization, cyclic voltammetry, بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ ﻓﻬﺮﺳﺖ ﻣﻄﺎﻟﺐ ﻓﺼﻞ 1: ............................................................................................................................. ..................................................1 1-1-ﻣﻘﺪﻣﻪ..................................... ........................................................................................ ..............................................1 2-1-عنوان ﺗﺤﻘيﻖ: ................................ ................................ ................................ ............................................................ 4 3-1-ﻣﺴﺌﻠﻪ و هﺪف ﺗﺤﻘيﻖ: ................................ ................................ ................................ ............................................... 4 4-1-ﺗاريﺨﭽﻪ اي از ﻣوضوع ﺗﺤﻘيﻖ ................................ ................................ ................................ ................................. 5 5-1-ﺧﻼﺻﻪ ي ﻓﺼﻞ ها ................................ ................................ ................................ ................................ ................... 6 ﻓﺼﻞ 2: ﻣروري ﺑر ﻣناﺑﻊ عﻠﻤي............................................................................................................ ...............................7 1-2-ﻣﻘﺪﻣﻪ اي ﺑر ﻧاﻧوﻟوﻟﻪ هاي كرﺑني ................................ ................................ .............................................................. 8 2-2-عاﻣﻞ دار كردن ﻧاﻧوﻟوﻟﻪ هاي كرﺑني ................................ ................................ ....................................................... 10 2-2-1-واكنش در ﻣﺤيﻂ ﻣايﻊ ................................ ................................ ................................ ........................................ 11 2-2-2-واكنش در ﻣﺤيﻂ گاز ................................ ................................ ................................ ......................................... 12 1-2-2-2-اﻧواع ﺗﺨﻠيﻪ ي اﻟكتريكي ................................ ................................ .............................................................. 13 3-2-2-روش گاز يا ﺑﺨار دﻣا ﺑاﻻ ................................ ................................ ................................ ................................. 19 3-2-گرو هاي عاﻣﻠي ................................................................ ................................................................ ..................... 20 2-3-1-گروه هاي اكﺴيژن دار ................................ ................................ ................................ ...................................... 20 2-3-2-گروه ها آﻣيﻦ دار ................................................................ ................................ .............................................. 23 2-3-3-گروه هاي كﻠره ................................ ................................ ................................ .................................................. 24 2-3-4-گروه هاي ﻓﻠوئوره ................................ ................................ ................................ ............................................ 24 4-2-ﭘﻠي آﻧيﻠيﻦ....................... ................................ ................................ ................................ ........................................ 25 5-2-ﺗﻌريﻒ زي ﺖﺴ ﺣﺴﮕر و اجزاي آن ................................ ................................ ................................ ......................... 27 1-5-2-عواﻣﻞ ﻣوﺛر ﺑر كارايي زي ﺖﺴ ﺣﺴﮕرها ................................ ................................ ............................................. 27 2-5-2-كارﺑرد زي ﺖﺴ ﺣﺴﮕرها ................................ ................................ ................................ .................................... 29 2-5-3-ﻧﺴﻞ هاي ﻣتواﻟي زيﺴﺖ ﺣﺴﮕرها ................................ ................................................................ ..................... 29 6-2-ﻣﻌرﻓي آﻧزيﻢ ها ................................ ................................ ................................ ....................................................... 32 1-6-2-راه هاي ﺗﺜﺒي ﺖ آﻧزيﻢ ها ................................ ................................ ................................ ..................................... 34 2-7-زي ﺖﺴ ﺣﺴﮕر گﻠوكز ................................................................ ................................ .............................................. 36 1-7-2- ساﺧتار و واكنش هاي گﻠوكز ................................ ................................ ........................................................... 38 2-7-2-اﺛر ﻣﺪاﺧﻠﻪ گرها در زي ﺖﺴ ﺣﺴﮕر گﻠوكز ................................ ................................ ......................................... 40 2-8-روش هاي اﻟكتروشيﻤيايي در زي ﺖﺴ ﺣﺴﮕر ................................ ................................ .......................................... 40 1-8-2-وﻟتاﻣتري ................................ ................................ ................................ ............................................................. 40 2-8-2- كروﻧوآﻣپروﻣتري ................................ ................................ ................................ ................................................ 43 3-8-2-آﻣپروﻣتري ................................ ................................ ................................ .......................................................... 43 ﻓﺼﻞ ٣: روش ﺗﺤﻘيﻖ............................................................................................................................. ............................44 1-3-ﻣﻘﺪﻣﻪ......................................................... ................................................................................ ..............................45 2-3-ﻣواد شيﻤيايي ................................ ................................ ................................ .......................................................... 45 3-3- ﺖﺧاس آرايﻪ هاي ﻣنﻈﻢ ﻧاﻧوﻟوﻟﻪ هاي كرﺑني ﺑﻪ روش CVD ................................ ................................ ............... 45 4-3-ﻻيﻪ ﻧﺸاﻧي ﭘﻠي آﻧيﻠيﻦ ................................ ................................ ................................ ............................................ 47 5-3-ﺻيﻘﻞ دادن ................................ ................................ ................................................................ ............................ 48 6-3-عاﻣﻞ دار كردن ﻧاﻧو ﻟوﻟﻪ هاي كرﺑني ................................ ................................ ...................................................... 48 7-3-ﺑررسي عﻤﻠكرد زي ﺖﺴ ﺣﺴﮕري ................................ ................................ ........................................................... 50 3-7-1-ﺗﻬيﻪ ي ﺑاﻓر ﻓﺴفات ................................ ................................ ................................ .......................................... 50 3-7-2-ﺗﻬيﻪ ي ﻣﺤﻠول آﻧزيﻢ و ﺗﺜﺒي ﺖ آن ﺑرروي سﻄﺢ اﻟكترود ................................................................ ..................... 51 3-7-3-ﺗﻌييﻦ ﻣﺸﺨﺼات ................................................................ ................................ .............................................. 53 3-7-4-ﺑررسي ﺗاﺛير ﺖعرس روﺑش ﺑر روي رﻓتار اكﺴايش و كاهش آﻧزي ﻢ ................................ .................................. 53 3-7-5-آزﻣايشهاي وﻟتاﻣتري و آﻣپروﻣتري ﺖﻬج ﺗﻌييﻦ ﺣﺴاسيﺖ ﺖﺒﺴﻧ ﺑﻪ گﻠوكز ................................ ..................... 54 3-7-6-اﻧتﺨاب ﭘﺬيري ﺖﺒﺴﻧ ﺑﻪ گﻠوكز ................................ ................................ ........................................................ 54 8-3-ﺗﻌييﻦ ﻣﺸﺨﺼﻪ ها ................................ ................................ ................................ .................................................. 55 3-8-1-آﻧاﻟيز ﺗﺼاوير ﻣيكروسكوپ اﻟكتروﻧي روﺑﺸيSEM)( ................................ ................................ .................... 55 3-8-2-آﻧاﻟيز راﻣان )Raman( ................................ ................................ ................................ ................................ .... 55 3-8-3-آﻧاﻟيز وﻟتاﻣتري ﭘاﻟﺲ ﺗفاضﻠيDPV)( ................................ ................................ ................................ .............. 55 3-8-4-ﻃيﻒ سنﺠي اﻣپﺪاﻧﺲ اﻟكتروشيﻤياييEIS) ( ....................................................................................................55 ﻓﺼﻞ4 : ﻧتاﺑج وﺑﺤﺚ.................................................................................................................... ......................................56 1-4- .......................................................................................ﻣﻘﺪﻣﻪ................................................................... ..............56 1-1-4- ..............................................................آﻧاﻟيز اشﻌﻪ ي ﻓروسرخ.......................................................... .................59 2-1-4- ..............................................................................................آﻧاﻟيز ﻣيكروسكوپ اﻟكتروﻧي روﺑﺸي......................60 3-1-4- ...............................................................................آﺗاﻟيز ﻃيﻒ سنﺠي راﻣان.......................... .......................... ....60 4-1-4- ................................................................ﻃيﻒ سنج اﻣپﺪاﻧﺲ اﻟكتروشيﻤيايي.............................. ......................... 61 2-4- .....ﺑررسي عﻤﻠكرد زيﺴﺖ ﺣﺴﮕري اﻟكترود.............................................................................. ...............................63 1-2-4- ...................................................................................ﺑررسي عﻤﻠكرد ﺑا استفاده از ﻧﻤودار وﻟتاﻣتري....................63 2-2-4- .................................................................ﺑررسي عﻤﻠكرد ﺑا استفاده از آزﻣون استاﻧﺪارد.............................. .........68 3-4- ﺗﺜﺒيﺖ آﻧزيﻢ ﺑرروي سﻄخ اﻟكتزود اﺻﻼحشﺪه............................................................................ ...............................69 4-4- ﺗاﺛيز سرعﺖ روﺑش ﺑر ﻓﻌاﻟيﺖ اﻟكترود اﺻﻼح شﺪه PANI/VACNTs .....................................................................71 5-4- ﺗاﺛيرpH .............................................................................................ﺑر ﻓﻌاﻟيﺖ آﻧزيﻢ گﻠوكز اكﺴيﺪاز.....................73 6-4- ...............................................ﺗﺜﺨيص گﻠوكز ﺑﻪ روش آﻣپروﻣتري ﺗوسﻂ اﻟكترود اﺻﻼح شﺪه..................................74 7-4- دورتكﻟا يريﺪﭘ شنيزگ PANI/VACNTs .....ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ گﻠوكز..................... ..............................................................76 8-4- يﻠﭘ اﺑ هﺪش حﻼﺻا دورتكﻟا يراﺪياﭘآﻧيﻠيﻦ........................................................................................... .......................76 9-4- ........................................ﻣﻘايﺴﻪ ي عﻤﻠكزد اﻟكترود اﺻﻼح شﺪه ﺑا ﭘﻠي آﻧيﻠيﻦ ﺑا ساير اﻟكترودها.............................76 ﻓﺼﻞ 5 :ﻧﺘﺎ يﺞ و ﺑﺤﺚ ................................ ................................ ................................ ................................ ...... 77 5-1-ﻧﺘيﺠﻪ ﮔيﺮ ي ................................ ................................ ................................ ................................ ............. 78 ﻓﺼﻞ 6 :ﻣﺮاجع ................................ ................................ ................................ ................................ ................ 78 ﻓﻬﺮﺳﺖ جداول جﺪول1 ﺖيﻓارگ اﺑ ينﺑرك ياه ﻪﻟوﻟوﻧاﻧ صاوﺧ ي ﻪﺴياﻘﻣ.............................................................................................. 9 جﺪول2 . گازهاي ﻣورد استفاده ﺑراي عاﻣﻞ داركردن..................................................................................................... 13 جﺪول3 ................................... ............................: ﺗاﺛﺒر اكﺴنﺪه هاي ﻣﺨتﻠﻒ ﺑر غﻠﻄﺖ اكﺴيژن.............................. ... 22 جﺪول4 .............................................................................................................: اﻧواع آﻧزيﻢ ها..................................... 33 جﺪول5 : راهنﻤاي ﺗﻬيﻪ ي ﻻﻓر ﻓﺴفات درpH ........................................................................................هاي ﻣﺨتﻠﻒ51 جﺪول6 ...................................................................................: ﺑررسي و ﻣﻘايﺴﻪ س عﻤﻠكرد اﻟكتزودهاي ﻣﺨتﻠﻒ......65 جﺪول7. ﺑررسي و ﻣﻘايﺴﻪ ي عﻤﻠكرد اﻟكترودهاي ﻣﺨتﻠﻒ........................................................................................... 69 جﺪول8 ......................................................................... ﺑررسي و ﻣﻘايﺴﻪ ي عﻤﻠكرد اﻟكترود ﺑا اﻟكتزودهاي ﻣﺸاﺑﻪ.....79 ﻓﻬﺮﺳﺖ اشكﺎل )لکش1 -2 ...............................................دنوش یم امسﻼپ رد لاعف یاه هنوگ ديلوت هب رجنم هک یياه شنکاو عاونا.( 15 )لکش2 -2 (. شماتيک(a حفاظت دبای و(b ....................................توزيع پتانسيل اطراف بار نفطه های درون پﻼسما18 )لکش3 -2 ............................................(. گروه های عاملی اکسيژن دار اسيدی پيشنهاد شده برای سطخ مواد کربنی21 )لکش4 -2 (. نمايی از مسيرهای رايج عامل دار کردن نانولو ........................یراتخاس یاه صقن رو اهتنا لحم رد اه هل 23 )لکش5 -2 .....................................................................................................نيلينآ یلپ یلک راتخاس .( ..27 )لکش6 -2 (. ساختار شماتيک و قئاعد عملياتی يک زيستحسگر..................................................................... 28 )لکش7 -2 .....................................................(مود لسن)هطساو اب زکولگ رگسح تسيز متسيس یاهدادخر بيتزت .( 31 )لکش8 -2 (. راه های مختلف تثبيت آنزيمa ( پ يوند کوواﻻنسی، b ( ذجب سطحی، c ( هلت انداختن، d (ا يجاد پ يوند عرضی، e(تثبيت درون کپسول و f ( پ يوند ضرعی - بذج سطح ی......................................................................................... 37 )لکش9 -2 .( تلاح a (زنج ي هر باز و b (حلقها ی D- زکولگ.............................................................................. 38 )لکش10-2 .(ساختار a) -D-α گلوکز و b) -D-β گلوکز .............................................................................. 39 )لکش1 -3 .(س يستم انجام آزما يش CVD هارمه بخار بآ با الگو ی موازی............................................................ 48 )لکش2 -3.( لس الکتروش يم يايی ﻻ يه ناشنی پل ی نآي ل ين .................................................................................. 49 )لکش3 -3 .( تامش يک و تصوير تجهيزهای آزمايشگاهي دروم ن ياز برای تول يد امسﻼپی DBD شامل: دستگاه تابعساز، اس يلوسکوپ و آمپلی فا ير ژاتلو و فرکانس باﻻ ................................................................................... ........50 )لکش4 -3 .(اتصال مولکول ز ي تسی توسط گروه آم ي نی ................................................................................. 53 )لکش5 -3 .(شمای کل ی زا تخاس الکترودها و بثت يت آنز يم ورربی سطح آن ......................................................... 54 )لکش6 -3 .(نحوه ی اعمال پتانس يل رد آنال يزDPV...... ................................................................................ 57 )لکش1 -4 .(تصاو ير م ي پوکسورک نورتکلای روبش ی زا )الف و ب (سطح مقطع ، ) ج و د( وری حطس............ .............60 )لکش2 -4 .(ط ي ف سنج ی رامان الکترود VACNTs ..................................................................................... 61 )ﺷﮑﻞ3-4( .نتا يج آزما يش امپدانس. a (امپدانس گربراو b (امپداتس دورتکلا PANI/VACNTs (c امپدانس VACNTs.......63 )لکش4 -4 .(بررسی درکلمع الکترودهای a,b,c,d تهج تشخ يص زنآ يم ............................................................. 64 )لکش5 -4 .(تست استادارد اربی نمونه ها ی b, c, and d با هزادنا ی رطق توافتم ................................................. 68 )لکش6 -4 .(ولتاگرام a( دورتکلا کربن ش ي هش ا ی برهنه b (الکترود PANI/VACNTs c) PANI/VACNTs/ GOx رد لولحم بافر تافسف اکس يژن زدايی هدش با سرعت روبش 50 م يل ی ولت بر ناث يه .............................................................. 70 )لکش4 -7 .( فلا(ولتاگرام دورتکلا GOx/PANI/VACNTSدر سرعت ها ی دشر 10 تا 540 م يلی ولت بر ناث يه . ب( وابستگی جر يان پ يک آند ی و کاتد ی دورتکلا GOx/PANI/VACNTS به سرعت شبور .پ( وابستگی جر يان پ يک آند ی و کاتدی دورتکلا GOx/PANI/VACNTS هب رذج سرعت شبور......................................................................................... 72 )ﺷﮑﻞ8-4.( اثر pH محلول ﺑﺎﻓر ﺑر ولتﺎمتری چرخهای الﮑترود GOx/PANI/VACNTs در ﺳرﻋﺖ روﺑش 50 ميلﯽولﺖ ﺑر ثﺎﻧيه............................................................................................................................. ...........73 )لکش9 -4.( وابستگی پتانس يل فرمال دورتکلا به pH رد بافر فسفات 1 /0 موﻻر .................................... ......... . ......74 شکل )10-4 .(پاسخ آمپرومتر ی الکترود GOx/PANI/VACNTs هب افزا ي ش متوالی محلول زکولگ به لولحم رفاب تافسف )1 /0 موﻻر، 0/7 pH (= رد پتانس يل 55/0- تلو ............................................................................................. 75 )لکش11-4 .( رادومن درجه بند ی تظلغ زکولگ درون محلول بافر فسفات................... ........................................ 76 )لکش12-4 .(پاسخ آمپرومتر ی الکترود GOx/PANI/VACNTs هب افزا ي ش متوالی 2 م يل یموﻻر گلوکز، 1 /0 م يل یموﻻر بروکسآ يک اس ي د و 1/0 مي لی رﻻوم اور ي ک اس يد درون محلول رفاب در پتانس يل 55 /0 - ولت ....................................... 77 )لکش13-4 .(پا يداری جر يان پ ي ک کاتدی دورتکلا GOx/PANI/VACNTs .................................................... . ....78 )لکش14-4 .(a (چرخه ی ولتامتری دورتکلا GOx/PANI/VACNTs b ( هخرچ ی ولتامتری الکترود GOx/PANI/VACNTs بعد از160 چرخه ی ..............................................................................................................یلاوتم 79 ١-١- ﻪﻣﺪﻘﻣ بـا بهرهگيري از تكنوﻟوژي هـاي جـديـد و بـا توجـه بـه اينكـه روش هـاي متـداول ســـن تي براي درمـان و تشـخيص بيماري ها تنها دقت كافي را ندارند، بلكه زمان بر هسـتند، مي توان به تدريج زيسـت حسـگرهارا به عنوان ابزارهاي جديد در پزشــكي جايگزين آن اهكرد و عملكرد آن ها را با روش هاي مختلف بهبود بخشــيد. نياز اصـلي يه زيسـت حسـگرها در زمينه ي پزشـكي و براي شـناسـايي موﻟكول مورد نظر، در دسـترس بودن يك حسـگر بيوﻟوژيكي مناسـب و داشـتن يك سـيسـتم شـناسـايي اسـت. يكي از بيماريهايي كه به دﻟيل نوع زندگي تبايد ،دنتـسه نابيرگ هب تـسد نآ اب يدايز دارفا هزورمااسـت . در بيماران ديابتي به دﻟيل اينكه بدن شـخص قادر به تنظيم ترشـح انسـوﻟين نيسـت، شـخص دچار اختﻼﻻتي در ميزان قند خون مي شـود كه در اغلب موارد براي سـﻼمتي خطرناك اسـت. تشـخيص ميزان گلوك يدراوم زا يكي يتبايد ناراميب ندب رد زاسـت كه جايگاه مهمي در پزشـكي دارد. براي تشـخيص و اندازه گيري گلوكز راه هاي مختلفي وجود دارد. زيسـت حسـگرهاي اﻟكتروشــيميايي به دﻟيل قدرت انتخاب گري، حســاســيت و ســرعت باﻻ و همچنين قابل حمل بودن، توجه زيادي را به خود جلب كرده ان]د1[ . آنزيم مورد اسـتفاده در اين زيسـت حسـگر آنزيم گلوكز اكسـيداز اسـت كه انتخاب پذيري باﻻيي نسبت به گلوكز دارد. اوﻟين زيسـت حسـگر بر پايه ي آنزيم در سـال 1962 ﻂـسوت كﻼرك سـاخته شـد. محدوديتي كه در اســتفاده از آنزيم گلوكز اكســيداز وجود دارد پايداري پايين و ســرعت پاي ين در انتقال اﻟكترون اســت. مدفون بودن آنزيم در زيرﻻيههاي پروتئيني و جهت گيري نامناسب و واسرشتگي، از عواملي است كه باعث ايجاد ]محدوديت در عملكرد اين آنزيم مي شــود2.[ ســه نســل متفاوت از زيســت حســگرها عملكردهاي مختلفي دارند. در زيسـت حسـگرهاي نسـل اول و دوم از مواد واسـطه جهت انتقال اﻟكترون اسـتفاده مي شـود. اين مواد واســـطه به دﻟيل مشـــكﻼتي نظير تداخل هاي پتانســـيلي و همچنين نوســـان هاي غلظتي داراي محدوديت هاي عملكرد هسـتند. در نسـل بعدي زيسـت حسـگرها براي رفع برخي از مشـكﻼت از رويكرد حذف مواد واسـطه و انتقال مسـتقيم اﻟكترون اسـتف ]اده مي شـود ٣. امروزه با اسـتفاده از فناوري هاي جديد و اسـتفاده [ از مواد ميانجي اين امكان وجود دارد كه بر بســـياري از محدوديت هاي اشـــاره شـــده در زمينه ي زيســـت حسگرها غلبه كرد. اين مواد باعث تسريع واكنش هاي سطحي و انتفال اﻟكترون در زيست حسگرها مي شوند ليهـست ثعاب وبسـياري از اندازه گيري ها مي شـوند. كربن نانوتيوب ها به دﻟيل داشـتن ويژگي هاي مطلوبي بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 2 نظير پايداري شــيميايي و مكانيكي، مســاحت ســطح ويژه و ظرفيت جذب باﻻ و قابليت انتفال اﻟكترون مي توانند به عنوان پايه اي براي تثبيت آنزيم به كار بروند. يكي از انواع گونـه هـاي كربن نـانوتيوب كـه در ســـال هـاي اخير بـه ميزان زيـاد مورد توجـه قرار گرفتـه اســـت، آرايههاي منظم نانوﻟوﻟه هاي كربن هسـتند كه كاربردهاي وسـيعي را در زمينه هاي مختلف از جمله حسـگرها، ]زيسـت حسـگرها، غشـاء ها و بسـياري ديگر از كاربردها پيدا كرده اند ٤.[ آرايه هاي نانوﻟوﻟه هاي كربن به دﻟيل خواص مطلوب نظير پايداري سـاختاري و مسـاحت سـطح ويژه ي باﻻ مي توانند محيﻂ مناسـبي را براي تثبيت آنزيم ها فراهم كرده و فرآيند تبادل اﻟكترون آن ها با سـطح اﻟكترود را تسـهيل نمايند. اين مواد همچنين مي توانند مقاومت موجود در مســير انتفال جرم را كاهش دهند و ســرعت واكنش هاي ســطح را افزايش دهند. فضــاي ســطحي و رســانايي اﻟكتريكي باﻻي حرارتي و اﻟكتريكي باﻻي نانوﻟوﻟه هاي كربن باعث مي شــود كه بتوانند مثل سـيم هايي بين مراكز اكسـايش و احياي يك آنزيم يا پروتئين سـطح عمل كنند و انتقال اﻟكترون مستقيم دنشاب اهرگسح تسيز تخاس يارب يبسانم رايسب داوم دوش يم ثعاب هك دنشخبب دوبهب ار ]٥[. .دشاب يم حطس دحاو رد اه نآ يﻟاگچ يترابع هب اي و اه هيارآ رطق ،اه هيارآ يسررب يارب هدننك نييعت لماع به طور كلي، كاهش اندازه ي اﻟكترود مي تواند به طور گسترده اي سبب هرادنا دوبهب و تيساسح شيازفا دناوت يم رتكچوك ي هزادنا اب يياهدورتكﻟا يلصا يرترب .دوش ييايميشورتكﻟا ياه يريگ عيرس ليكشت هب ميدان انتشـار شـعاعي1 سـه بعدي و كاهش مقاومت اهمي نسـبت داده شـود كه همين سـبب افزايش سـرعت انتقال جرم، افزايش چگاﻟي جريان و همچين افزايش نسـبت سـيگنال به نويز 2 مي شـود. اين موارد انگيزه ي اصـــلي براي كـاهش انـدازه ي آرايـه هـا و حتي حركـت از اﻟكترودهـايي بـا انـدازه ي ميكرو بـه انـدازه ي نـانو مي باشد. يكي از راه هاي بهبود خواص مكانيكي و افزيش پايداري آرايه هاي كربن نانوتيوب اســتفاده از پليمرهاســت. پليمرها باعث بهبود پابداري و افزايش طول عمر آرايه ها مي شـوند و در صـورت اسـتفاده از پليمرهاي رسـانا، خواص رسانش آرايه نيز بهبود پيدا ميكند. براي بهبود برهم كنش بين آرايه هاي كربن نانوتيوب و آنزيم گلوكز اكســـيداز و تثبيت بهتر و موثر آن ها بر سـطح آرايه ها، از عامل دار كردن آنها اسـتفاده مي كنيم. اين عامل دارشـدن مي تواند به صـورت كوواﻻنسـي 1 Radial diffusion field 2 Signal to noise ratio بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 3 يا غيركوواﻻنسـي صـورت بگيرد. در روش غيركوواﻻنسـي گرچه سـاختار كلي كربن نانوتيوب تغيير نمي كند، اما نيروي بين نانوتيوب ها و ماتريس هاي مهمان 3 تضـعيف ميشـود. روش هاي شـيميايي مثل اكسـيداسـيو ن با ]اسـيدهاي معدني مي تواند گروه هاي عاملي را به صـورت غيركوواﻻنسـي برروي سـطح آرايه ها ايجاد كند٦ [ . راهكار معمول جهت اتصـال گروه ﻂيحم زا هدافتـسا يلماع ياههاي شـيميايي مايع اسـت كه عﻼوه بر زمان بر بودن، آسـيب هب هتـساوخان ياهآرايه اهوارد مي .دنكبنابراين چاﻟش پيش روي آرايههاي نانوﻟوﻟههاي كربني با تمـام خواص مطلوبي كـه دارنـد و عليرغم پژوهشهـاي متعـددي كـه از زمـان پيـدا يش بر روي آن هـا صـــورت گرفته، اتصـال گروههاي عاملي بر روي سـطح آن ها بدون ايجاد نقصهاي ناخواسـته و همچنين كوتاه و بريده شدن نانوﻟوﻟه سا اهت. يك روش جايگزين استفاده از تخليه ي اﻟكتريكي پﻼسما است. پﻼسما يـــك راهكـــار مــــوثر بــــا نامزفرايند كوتاهتر و آﻟودگي كمتر اسـت كه به دﻟيل مﻼيم بودن شـرايﻂ آن، آسـيب زيادي به نانوﻟوﻟه ها وارد ]نمي كند7.[ از انواع تخليههاي اﻟكتريكي، پﻼسماي با مانع دي اﻟكتريك به علت فشار اتمسـفري، دماي محيﻂ و حجم تخليه باﻻ اسـتفادهي بيشـتري را در زمينه ي عاملدار كردن مواد پيدا كرده ﻂيحم رد امـسﻼپ عون نيا .تـساهاي مختلف نظير هوا، دي اكسـيد كربن و آمونياك اسـتفاده شـده اسـت. يك مزيت ديگر روش پﻼســما كنترل پارامتري آن اســت كه با تنظيم توان اعماﻟي و مدت زمان فرايند صــورت ميگيرد. نوآوري اين پژوهش، حذف محيﻂ هاي شـيميايي مايع و بهره گيري از پﻼسـما براي اتصـال گروه هاي عاملي موردنظر بر ســطح نانوﻟوﻟه و همچنين اســتفاده از پوشــاندن اﻟكتريكي پليمر پلي آنيلين جهت بهبود خواص رسانش و همچنين اقزايش مقاومت شيميايي آرايه است . ٢-١-عنوان تحﻘيق: ،هژورپ نيا ردهدف ما اين اسـت كه زيسـت حسـگر گلوكز را بر پايه ي اﻟكترودهاي اصـﻼح شـده با آرايههاي عامل دار شده ي كربننانوتيوب بسازيم و پس از تثبيت آنزيم گلوكز اكسيداز بر سطح آن، پارامترهاي مختلف زيسـت حسـگرهاي گلوكز از جمله حسـاسـيت، حد تشـخيص، طول عمر، گزينش پذيري و ... را براي آن بررسـي كنيم. 3 Host matrix بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 4 ٣-١-ﻣسئلﻪ و هﺪف تحﻘيق: در كـار پيش رو، از عـامـل دار كردن آرايـه هـاي نـانوﻟوﻟـه هـاي كربني بـه روش پﻼســـمـا اســـتفـاده مي كنيم و از آرايه دركلمع دوبهب يارب هدـش حﻼـصا ياهزيسـت حسـگر گلوكز اسـتفاده مي كنيم. به دﻟيل پيشـرفته بودن دسـتگاه مورد اسـتفاده شـده و دقت به كاررفته در انجام آزمايشـات و همچنين كيفيت باﻻي آرايه هاي كربن نانوتيوب، انتظار مي رود كه آرايه ي عامل دركلمع يبوخ هب دناوتب هدـش رادزيسـت حسـگر را بهبود ببخشـد و خاصيت انتقال اﻟكترون مستقيم را بهبود ببخشد. ٤-١-تاريﺨﭽﻪ اي ﻘحت عوضوﻣ زاي ق اوﻟين حسـگر آنزيمي قندخون در سـال 1962 توسـﻂ كﻼرك 4 و ﻟيونز5 معرفي شـد كه در آن اكسـيژن مصـرفي برپايه اكســيد شــدن كاتاﻟيســتي گلوكز در حضــور اكســيژن نمايش داده مي دــش]٨[ . اوﻟين حســگر آنزيمي آمپرومتري هم در سـال 1973 معرفي شـد كه در آن به جاي مقادير جريان متغير حاصـل از كاهش اكسـيژن، توﻟيد آندي هيدروژن پراكسـيد بررسـي مي شـد. پس از واضـح شـدن اهميت اسـتفاده از زيسـت حسـگرهاي گلوكز براي اندازه گيري مقدار قند خون به جاي روش هاي متداول آزمايشــگاهي، همواره تﻼش محققان بر آن بوده كه با استفاده از فناوري هاي موجود، عملكرد اين نوع از زيست حسگرها را ارتفاء بخش دن]٩[. يدراوم زا يكي ،ريخا ياه لاـس ردكه نه تنها براي سـاخت بيوسـنورهاي زيسـتي و صنعتي، بلكه در بسياري از كاربرهاي ديگر در ســاير زمينه ها توجه بســياري را به خود جلب كرده، آرايه هاي منظم نانوﻟوﻟه هاي كربني اسـت. نانوﻟوﻟه هاي كربني به دﻟيل دارا بودن خوص فيزيكي و شـيميايي منحصـر به فرد، در سـاخت حسـگرهاي ــشيميايي مورد اســتفاده قرار مي گيرند؛ براي مثال، نســبت ســطح به حجم آن ها باﻻســت، خواص انتقال اﻟكترون آن ها چشم گير است و رسانايي اﻟكتريكي و حرارتي قابل مﻼحظه اي دارند.فضاي سطحي و رسانايي باﻻي نانوﻟوﻟه هاي كربني باعث مي شـود كه بتوانند مثل سـيم هايي بين مراكز اكسـايش و احياي يك آنزيم و يا پروتئين و سـطح اﻟكترود عمل كنند و انتقال مسـتقيم اﻟكترون را بهبود ببخشـند كه همين باعث مي شـود دنشاب اهرگسح تسيز تخاس يارب يبسانم رايسب داوم ]٠١[. 4 Clark 5 Lyons بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 5 با وجود خواص بســـيار مطلوب نانوﻟوﻟه هاي كربني، واكنشپذيري كم اين مواد اســـتفاده ي آنها در بعضـــي كـاربردهـاي خـاص را محـدود مي كنـد. بـا عـامـل دار كردن نـانوﻟوﻟـه هـا، مي توان فرآينـد پـذيري آن هـا را بهبود داده و همچنين امكان ارتقا خواص آنها را فراهم نمود. افزودن هرگونه گروه موﻟكوﻟي از قبيل گروه هاي اكسـيژندار، نيتروژندار، ذرههـاي فلزي و فلوئور بـه ســـطح نـان وﻟوﻟـه را عـامـل دار كردن گوينـد. گروه عـاملي در واقع آرايش مشخصي از اتمهاست كه به موﻟكول آﻟي داراي آن، خواص فيزيكي و شيميايي منحصر به فردي مي ـشخب د]٧[ . روش هاي مختلفي براي آماده سـازي آرايه هاي نانوﻟوﻟه هاي كربني و اسـتفاده از آن ها در زيست حسگرها وجود دارد. در ســال 2010 ، جيانگ و همكاران]١١[ يك زيســت حســگرگلوكز غيرآنزيمي بر پايه ي آرايه هاي نانوﻟوﻟه هاي كربني آراسـته شـده با نانوذرات اكسـيد مس سـاختند. اين حسـگر عملكرد چشـمگيري را براي تشـخيص صيخـشت تيـساـسح نازيم ،لاثم يارب .داد ناـشن زكولگ نازيم mAM-1 cm-22596 و زمان پاسـخ آن در دودح1 نآ يارب زولگ صيخـشت نازيم دح نيرتمك و هيناث μM2/0 لاقتنا ،هوﻼع هب .دوبمسـتقيم اﻟكترون از گلوكز اكسيداز به كربن نيز به خوبي صورت گرفت. در سال 2011 ، كيم و همكاران]٢١[ با تزئين كردن آرايه هدنكارپ شور هب لكين تارذ اب بويتونان نبرك ياهسـازي 6 ، توانسـتند زيسـت حسـگري بسـازند كه با توجه به تيــساــسح نازيم ريظن يياهرتماراپ2-cm 1-mA mM 950.6 دودح خــساپ نامز و 2 ثانيه و حد تشــخيص گلوكز μM 0.05 و همچنين انتقـال مســـتقيم اﻟكترون بين مراكز فعـال آنزيم و اﻟكترود، عملكرد خوبي را در هتــشاد نوخدنق نازيم صيخثتباشــد. در ســال 2012 ، ﻟين و همكاران با نشــاندن ذرات مس و نيكل برروي آرايههاي كربن نانوتيوب و اسـتفاده از اين آرايه ها براي بهبود عملكرد زيسـت حسـگر گلوكز توانسـتند زيسـت حســـگري بـا پـارامترهـاي بـاﻻي تشـــخيص گلوكز از جملـه ميزان حســـاســـيـت AmM-1 cm-22633 و حـد تشخيص μM2.5 وزمان پاسخ 1 دنزاسب هيناث. ٥-١-خﻼصﻪ ي فصل ها اين پژوهش مشتمل بر 5 :فصل است. ديگر فصول اين پايان نامه بدين صورت ارائه شده اند در فصــل دوم به طور كلي به معرفي آرايه هاي نانوﻟوﻟه هاي كربني،روش هاي عامل دار كردن آن ها، معرفي 6 sputtering بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 6 پﻼسـما، معرفي آنزيم و زيسـت حسـگر گلوكز، بررسـي خواص پلي آنيلين و در نهايت، فرآيندهاي اﻟكترودي و روش هاي اﻟكتروشيميايي مورد بررسي قرار مي گيرد. در فصل سوم، روش هاي تجربي شامل سامانه ي آزمايشــگاهي، روش هاي تعيين مشــخصــات، مراحل آماده ســازي و عامل داركردن آرايه هاي نانوﻟوﻟه هاي كربني، نحوه ي سـاخت اﻟكترود زيسـت حسـگرها و آزمايش هاي زيسـت حسـگري ارائه شـده اسـت. فصـل چهارم شـامل تعيين مشـخصـه ها آرايه ها و بررسـي عملكرد آن ها به عنوان زيسـت حسـگر گلوكز مي باشـد. در پايان، نتايج حاصـل از آزمايش ها و بررسـي عملكرد آرايههاي آماده شـده به عنوان زيسـت حسـگر گلوكز مي باشـد و در نهايت، نتيجه گيري ها و پيشنهادهاي ﻻزم در فصل پنجم آورده شده است. بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 7 ﻓﺼﻞ2 : مروري برمنابع علمي 1-2- مقدمه اي بر نانولوله هاي كربني نانوساختارهاي كربني به دليل ساختار نانومتري و ماهيـــت كربنـــي شـــان در بســـياري از حـــوزه هـــاي كاربردي مورد اسـتفاده قرار ميگيرند. كربن ماده اهدـــــنيارف ماجنا تهج هداـس و رادياپ ،نزو مك تـسا يا كه قابليت برقراري پيوند با بسياري از اتم ها را دارد. گونه هاي مختلـــف نانوســـاختارهاي كربنـــي شامل نانوله هاي كربني، گرافن، نانوالياف درـــف هـــب رصحنم ياهيگژيو نتشاد اب نرلوف و ينبرك ياهمورد توجه بسـياري از محققان قرار گرفته اند..از اين بين ها، آرايه هاي نانولوله هاي كربني به دليل خواص مطلـــــوب كــه درادامه به آنها پرداخته مي شود، جايگاه ويژه اي داشته و در بسياري زمينه هاي علمي از قبيــل زيست حسگرها كاربرد گستردهاي پيدا كرده اند. يكي از مواردي كه در ســال هاي اخير بســيار مورد توجه محققان قرار گرفته اســت، آرايه هاي منظم كربن نانوتيوب اسـت. آرايه هاي كربن نانوتيوب به دليل خواص سـاختاري و رسـانشـي منحصـر به فرد به همراه بي نظمي ها و نقص هاي سـاختاري و همچين گروه هاي كربوكسـيل كه در سـطح خود دارند، ابﺰارهاي بسـيار مناسـبي براي شـناسـايي و تشـخيص مولكول هاي زيسـتي هسـتند. خواص ذكر شـده اين آرايه ها را نسـبت به كربن نانوتيوب بي شــكل7 تبديل به ماتريس هاي ارزشــمندي براي تثبيت مولكول هاي زيســتي مي كند و هك يجياتن نينچمهبراي تشـخيص مولكول ها با اسـتفاده از اين آرايه هاي منظم به دسـت مي آيد، سـريع تر و موﺛﻖ ت تـسد هب لكـش يب بويتونان نبرك زا هدافتـسا اب هك تـسا يجياتن زا رمي آيد . آرايه هاي منظم نانولوله هاي كربني ســاختاري مخروطي از ﻻيه هاي گرافيتي اســت. بخش هاي با انتهاي باز در اين ﻻيه ها شــامل مقدار زيادي از گروه هاي اسـيدي اسـت و محل مناسـبي براي واكنش هاي الكتروشـيميايي اسـت. اين نواقص آرايه ها را تبديل به گﺰينه ي مناسـبي براي الكترودهاي تـسيزحسـگر مي كند. عﻼوه براين، هدايت باﻻي عيرـست ثعاب اه هيارآ راتخاـسانتقال بارهايي كه از واكنش هاي اكسـايش و كاهش ايجاد مي شـوند مي شـود. 7 bulk بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 8 در مقايسـه با كربن نانوتيوب هاي بي شـكل، آرايه ها مكان هاي فعال بيشـتري را در سـطح خود دارد و همين تيساسح ثعاب8 ] بيشتر آن مي شود13.[ - خواص فيزيكي: از مهمترين ويژگيهاي آرايه هاي نانولولههاي كربني، خواص فيﺰيكي مطلوب آن هاسـت. جدول1 ﭼند مورد از خواص فيﺰيكي نانولوله تسا هداد رارق هسياقم دروم تيفارگ اب ار ينبرك ياه ]7[. - باﻻ بودن نسبت سطح به حجم: اين ويژگي نانولولهها، سطح وسيعي را براي برهمكنش آن ها با ديگر مواد فراهم ميكند. جدول 1 . مقايسه ي خواص فيزيكينانولوله هاي كربني با گرافيت خاصيت نانولولهي تك ديواره نانولولهي چند ديواره گرافيت وزن مخصوص )3g/cm ( 8/0 كمتر از8/1 26/2 ) مدول اﻻستيكTPa ( 4/1 1-3/0 1 ) هدايت حرارتيW/m.K ( 3000 3000 (هحفص رد) 6 (دومع تهج رد) پايداري حرارتي )C° ( 800-600 )در (اوه 650-450 (اوه رد) - قبليت ميانجيگري در انتقال الكترون نانولولههاي كربني به دليل رسـانايي ذاتي كه دارند مي توانند انتقال الكترون بين گونههاي الكتروفعال نظير آب اكسيژنه و سطح الكترود را تسهيل كنند]14[. - زيست سازگاري 8 selectivity بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 9 با توجه به اين كه كربن از مهم بوـسحم يتـسيز رـصانع نيرتمي شـود، نانولولههاي كربني نيﺰ از قابليت زيسـت سـازگاري برخوردارند. اما وجود فلﺰهاي كاتاليسـتي كه در مرحله سـنتﺰ آنها به كار مي رود ميتواند مشكلزا شود. در مرحله صلاخ يسازي نانولوله ها قسمت عمدهي اين فلﺰها از بين مي روند]5[. - قابليت عاملدار شدن يكي از خواص نانولوله هاي كربني كه در برهم كنش آن ها با گرو ه هاي مولكولي اهميت زيادي دارد، سطح ناـشراتخاـس رد دوجوم يانحنا ليلد هب اه هلولونان رد يياهتنا ي هراويد .تـساهولوناندر مقايسـه با صـفحه هاي گرافيتي از واكنشپذيري بيشـتري برخوردار اسـت. هرﭼه قطر نانولوله ها بيشـتر باشـد، انحناي آن ها بيشـتر اســـت و بـه دنبـال آن، واكنش پـذيري افﺰايش مي يـابـد. هميچنين يكي از مواردي كـه قطر بر آن تـاﺛير دارد رســانايي نانولوله اســت و با افﺰايش قطر، رســانايي نانولوله بيشــتر مي شــود]15[ . عﻼوه بر موارد فوق، صقنهـاي ســـاختـاري نـانولولـه هـا كـه بر روي ديواره هـا موجودنـد واكنش پـذيري آن هـا را بيشـــتر مي كننـد. اين صقنها كه در حين سنتﺰ به وجود ميآيند، حدود 1 تا5 درصد اتمهاي كربن نانولوله ها را در بر ميگيرند. 2-2- عامل دار كردن نانولولههاي كربني با وجود خواص بسـيار مطلوب نانولولههاي كربني، واكنش پذيري كم اين مواد اسـتفادهي آنها در بعضـي كاربردهاي خاص را محدود ميكند.. با عاملدار كردن نانولوله ها، ميتوان فرآ دنيپذيري آن ها را بهبود داده و همچنين امكـان ارتقـا خواص آنهـا را فراهم نمود. افﺰودن هرگونـه گروه مولكولي از قبيـل گروه هـاي اكسـيژن دار، نيتروژندار، ذرات فلﺰي و فلوئور به سـطح نانولوله را عامل دار كردن گويند. گروه عاملي در واقع آرايش مشـخصـي از اتمهاسـت كه به مولكول آلي داراي آن، خواص فيﺰيكي و شـيميايي منحصـر به فردي ميبخشد]7[ . در فراينـد عـامـل دار نمودن نـانولولـه هـا، ابتـدا محـل يرتـــشيب تـيلاـعف هـك يياـهدارنـد مورد واكنش قرار مي گيرنـد. ،هنومن يارباننتهاي نانولوله صقن لحم و اهها بر روي ديواره ي آنها از فعالترين نقاط نانولوله ها به شـــمار ميآيند و گروههاي عاملي بيشــتر در اين محل ها تشــكيل ميشــوند. عامل دار كردن نانولولههاي كربني با در نظر گرفتن نوع پيوند به دو دستهي كوواﻻنسي و غير كوواﻻنسي تقسيم بندي ميشوند]16[. اتصال غير كوواﻻنسي در اتصـال غيركوواﻻنسـي گونه هاي متنوعي از پليمرها، مواد فعال سـطحي با برقراري پيوند هاي فيﺰيكي به بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 10 نانولولهها متصـل مي شـوند. مﺰيت عمده عاملدار نمودن غيركوواﻻنسـي نانولوله هاي تك ديواره در مقايسـه با عاملدار نمودن كوواﻻنســي ديواره صقن لحم رد لاــصتا و اهها در راتخاــس هك تــسا نيا2sp هلولونانها تسدنخورده باقي مي ماند و در نتيجه خواص الكترونيكي آنها حفظ مي]شود17[. اتصال كوواﻻنسي بر مبناي مكان خاص مورد هدف براي اصـﻼح شـيميايي، اتصـال گروههاي عاملي به نانولوله ها از طريﻖ يــسنﻻاووك دنويپبه دو دســته ي واكنش مســتقيم با ديواره جانبي و واكنش با انتها صقن وهاي ســاختاري تقسيم بندي ميشود. قوف يشنكاو ياهراكوزاس ماجنا ياربالذكر )اعم از كوواﻻنسي و غير كوواﻻنسي(، راهكارهاي گوناگوني وجود دارد، بسـته به فاز واكنش، اين راهكارها به دو دسـته ي كلي واكنش در محيط مايع و واكنش در محيط گاز دستهبندي ميشوند. 1-2-2- واكنش در محيط مايع واكنش در محيط مايع كه به واكنشهاي شـيمي تر معروفند، نانولوله ها و واكنشگرها در فاز مايع در معرض هم قرار ميگيرند. گسـتره ي دمايي واكنشهاي شـيمي تر وسـيع بوده و از دماي اتاق تا دماهاي باﻻ را در بر ميگيرد. اين واكنش ها اغلب زمانبر و ﭼند مرحله اي هسـتند. پس از انجام واكنشها، نمونهي حاصـل توسـط سانتريفيوژ و يا قيف بوخنر و كاغذ صافي تفلوني از محلول جدا شده و با آب ديونيﺰه ﭼندين مرتبه شستشو داده ميشـوند تا يونهاي اضـافي حذف شـوند. با تغيير دما و زمان فرايند و همچنين غلظت حﻼل، مي توان كميت عاملدار شدن را تا حدي كنترل نمود ]18[. در روش شـيمي تر، به علت انجام واكنش در فاز مايع در مقايسـه با فاز گاز، شـرايط واكنش نامﻼيم اسـت و نانولولهها آســيب زيادي مي بينند. براي نمونه، در واكنش نانولولهها با اكســنده هاي قوي، نانولولهها بريده و كوتاه شـده و نقص زيادي روي آنها ايجاد ميشـود. راهكارهاي مبتني بر عاملدار نمودن ديواره هاي نانولوله هـا در مقـايســـه بـا واكنش انتهـاي آن هـا ، ﭼنـد مرحلـه اي و پيچيـده تر بوده و آســـيـب كمتري بـه نـانولولـه هـا وارد ميكنند. طبﻖ گﺰارش كيم و همكاران ]19[ نانولولههاي عاملدار شـده توسـط پﻼسـماي اكسـيژن در مقايسـه با نانولولههاي عاملدار شده با اسيد، عمل كرد الكتروشيميايي بهتري نشان دادهاند. 2-2-2- واكنش در محيط گاز بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 11 درواكنش هاي در محيط گاز كه يه واكنشهاي شـيمي خشـك نيﺰ شـهرت دارند، عاملدار شـدن در فاز گاز انجام ميگيرد و گازهاي واكنش گر، معموﻻ همراه يك گاز حامل يا رقيﻖ كننده اســتفاده ميشــوند. گاز حامل يك گاز بياﺛر نظير نيتروژن، هليم و آرگون مي باشـــد و نقش آنها بهبود انتقال بار و انرژي در محيط پﻼسـما ميباشـد. گاز واكنش هدنده بسـته به نوع گروه عاملي مورد نظر انتخاب مي شـوند در اين روش، انرژي ﻻزم براي انجام واكنش از طريﻖ حرارتدهي مســتقيم و يا از طريﻖ پﻼســما تامين مي شــود]7[ . لودج2 تعدادي از گازهاي استفاده شده در منابع علمي را نشان مي دهد. جدول 2 . گازهاي مورد استفاده براي عامل دار كردن تركيب گاز نوع گروه عاملي هوا؛ اكسيژن/هليم؛ بخار آب/ آرگون كربوكسيل، انيدريد، ﻻكتون، ﻻكتول دياكسيد كربن/هليم انيدريد، ﻻكتون، ﻻكتول، كوئينون آمونياك آمينه هيدروژن/آرگون )به همراه سولفور عنصري( تيول 2NO/N؛NO/Ar ؛2N پيرول، پيريدينيك، كوارتنري با استفاده از پﻼسما مي توان انواع گروههاي عاملي اكسيژن دار، نيتروژندار، تيولي و كلره را ايجاد نمود 1-2-2-2 معرفي پﻼسما يـك روش مﻼيم و موﺛر براي عـامـلدار نمودن نـانولولـه هـاي كربني اســـتفـاده از محيطهـاي گـازي يونيﺰه و بهرهگيري از پﻼسما است. پﻼسما به دليل داشتن گونههاي فعال9 ميتواند محيط واكنش مناسبي براي اتصال مولكولها ايجاد كند. با انتخاب يك گاز مناسب و اعمال اختﻼف ولتاژ باﻻ بر روي آن، ميتوان پﻼسما توليد نمود. اگرﭼه دماي موضـعي پﻼسـما باﻻ و در حدود K10000 ميباشـد، تودهي پﻼسـما در دماي اتاق قرار دارد. بنابراين راهكار پﻼســما در مقايســه با روش حرارتدهي مســتقيم كه به دماهاي باﻻ ) < °C200 ( نياز 9 Active species بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 12 دارد و در مقايسـه با شـيمي تر كه در فاز مايع انجام ميگيرد، زمينه تخريب كمتر نانولوله ها را فراهم ميكند. از ديگر ويژگيهاي مثبت روش پﻼســما كه قادر به ايجاد پيوند كوواﻻنســي اســت، مي توان به امكان كنترل پارامتري بهتر شــرايط واكنش، آلودگي و ســمّيت كمتر آن اشــاره نمود. اصــﻼح پﻼســمايي در مقايســه با راهكارهاي شيمي تر كه ﭼند مرحلهاي و زمان بر هستند، كوتاه و معموﻻ تك مرحله اي است. مشكل اصﻼح تسا نآ رتمك هدزاب رت يميش اب هسياقم رد ييامسﻼپ ]21 ,20[ امسﻼپ رب يا همدقم پﻼسـما يك محيط گازي شـبه خنثي١0 اسـت كه در برگيرنده گونههاي فعال زيادي اسـت. از مهم ترين اين گونهها ميتوان به موارد زير اشاره نمود. - الكترونها با انرژي در محدودهي 25-1 الكترون ولت - يونها با انرژي در محدوده ي 05/0-026 / الكترون ولت - راديكالها و پاره مولكول ها١١ مانند ˙2OH, HO - اتمها و مولكول هاي برانگيخته مانند ˙O و*2N - فوتونها با سقف انرژي 10 الكترون- تلو شـكل )1-2 ( واكنشهايي كه منجر به توليد گونه هاي فعال فوق الذكر ميشـود را نشـان مي دهد. از بين گونههاي فوق، الكترون ها نقش مهمي را در توليد پﻼسـما ايفا ميكنند. الكترون ها با داشـتن انرژي كافي پيوندهاي شـيميايي را شـكسـته و ديگر گونههاي فعال را توليد يا اينكه آنها را براي واكنش هاي بعدي مهيـا مي كننـد. افـت انرژي حـاصـــل از اين برخورد هـا دوبـاره از طريﻖ ميـدان الكتريكي جبران مي شـــود. مولكولهاي برانگيخته شــده با توجه به انرژي باﻻيي كه پيدا كرده اند، يا تجﺰيه شــده و يا شــروع كننده يك سري واكنش ديگر خواهند بود]21[. 10 Quasineutral 11 Molecular fragments بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 13 شكل)1-2 ( انواع واكنشهاي توليد گونه هاي فعال در محيط پﻼسما بـه جهـت اهميـت الكترونهـا، انواع پﻼســـمـا بـا در نظر گرفتن ﭼگـالي الكترون و انرژي آن دســـتـه بنـدي ميشـوند. انرژي متوسـط الكترون ها توسـط دماي آنها تعيين ميشـود. در بسـياري موارد، خصـوصـا در مواقعي كه پﻼسـما به مقدار خيلي كم يونيﺰه شـده باشـد، واحد معمول انرژي، الكترون ولت )eV ( اسـت كه برابر باJ 19-10 ⨉ 6/1 و تقريبا معادل با دمايي حدودK 11600 ميباشد. شايان ذكر است كه اين دماي باﻻ لﺰوما به معنـاي گرمـاي زيـاد نيســـت. از آنجـا يي هـكﭼگـالي الكترونهـا پـايين )از مرتبـه ي3-cm 1210 ( اســـت، بنـابراين مقدار انرژي حرارتي كل آنها كم اسـت. همانند مقداري خاكسـتر سـيگار كه گرماي زيادي ندارد ولي قادر به سوزاندن است. بعد از الكترونها، يونها از اهميت باﻻيي برخوردار هســتند. يون ها در زمينههاي كاربردي پﻼســما نقش مهمي را ايفا ميكنند. يونهاي پر انرژي ) 1000-50 الكترون ولت( كه توســط پﻼســما توليد و شــتابدار ميشـوند، در زمينه هايي مانند هيﻻ .دنراد دربراك يناـشنﭼگالي يونها به درجهي يونيﺰه شـدن پﻼسـما وابسـته است. درجهي يونيﺰه شدن به كسري ا ز گونههاي خنثي )شامل اتم ها و مولكولها( كه يونيﺰه مي شوند اطﻼق مي تروـص هب و دوـشﭼگالي يونها )in ( برﭼگالي گونههاي خنثي )nn ( تعريف ميشـود و توسـط معادله ي بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 14 ساها٢١ به دست ميآيد: ୬౟ ୬౤≅ 2.4×10ଶଵ୘య మ⁄ ୬౟exp (୙౟ ୏୘) )2-1( كهUi انرژي يونيﺰه شـدن اسـت. تعداد مولكولهاي هوا )nn ( در دماي اتاق و فشـار اتمسـفريك در حدود 3-m 2510⨉ 3 اســـت. در همين دمـا درجـهي يونيﺰه شـــدن هوا 122-10 اســـت. بـهطور كلي متغيرهـاي تعيينكنندهي مشخصههاي پﻼسما عبارتند از: نوع اتم و مولكول گاز، درجه ي يونيﺰه شدن، ﭼگالي و انرژي الكترونها. براي توليد پﻼسما، ﭼگالي و انرژي الكترون ها بايد در محدودههاي زير قرار گيرند: 1 . تعداد الكترونها يا يونهاي مثبت )n ( در محدودهي 3-m 610-3410 .باشد 2 . مقدار انرژي الكترونها در محدوده ي 610-1/0 الكترون ولتباشد. با اين حال ﭼگالي و انرژي الكترونها در پﻼسـماهاي پركاربرد به ترتيب در محدوده ي3-cm 910-1210 و10-1 الكترون ولت قرار ميگيرد. درجهي يونيﺰه شــدن در اين پﻼســماها از 6-10 تا3/0 تغيير ميكند. براي تشـكيل پﻼسـما و پايدار ماندن آن، به منبع انرژي نياز اسـت. در حالت پايدار، شـدت يونيﺰه شـدن بايد ميﺰان از دسـت رفتن يونها و الكترون ها كه در اﺛر بازتركيبي و نفوذ و يا همرفت به مرز سـيسـتم رخ ميدهد را جبران كند. در حين تبديل گاز به پﻼســما، تغيير فاز مرز مشــخصــي ندارد و به صــورت پيوســته انجام ميگيرد. پﻼسـماي مورد بحث در اين پژو هش، توسـط منبع انرژي ميدان الكتريكي توليد ميشـود. اين ميدان الكتريكي توســط جريان مســتقيم و متناوب برق به وجود ميآيد. ذكر اين نكته حائﺰ اهميت اســت كه بين واژههاي پﻼسما و تخليه تفاوت اندكي وجود دارد. در واقع در برخي نواحي تخليه )مانند ﻻيه هاي كاتدي٣١( تعريف پﻼسـما مصـداق پيدا نميكند. ولي از آنجائيكه اين تفاوت قابل اغماض اسـت و پﻼسـما قسـمتي از تخليه محسوب ميشود، اين دو واژه مي توانند به جاي هم استفاده شون]د21[. حفاظت دباي٤١ همانطور كه قبﻼ ذكر شد يكي از ويژگي هاي پﻼسما شبه خنثي بودن آن است كه در نتيجهي آن مجموع 12 Saha 13 Cathodic sheets 14 Debye shielding بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 15 ﭼگالي الكترونها و يونهاي منفي با ﭼگالي بار هاي مثبت برابر اســت. به عبارت ديگر در پﻼســما ناحيهاي كه تجمع بار مثبت و يا منفي داشـته باشـد وجود ندارد، اگر يك ميدان الكتريكي به پﻼسـما اعمال شـود )شـكل 2-2 (، الكترونها كه در مقايسـه با يون ها سـبك ،دنرتبا حركت خود تاﺛير ميدان را كاهش مي دهند. در واقع بـارهـاي منفي و مثبـت پﻼســـمـا بـا تجمع و تشـــكيـل ابر اطراف بـارهـاي غيرهمنـام، عـدم توازن بـار را از بين ميبرند. به اين خاصيت پﻼسما حفاظت دباي گويند. لبهي ابرها در شـعاعي تعريف مي شـود كه انرژي پتانسـيل گونه ،اهkT .اسـت T دما وk .ﺛابت بولتﺰمان اسـت توزيع پتانسـيل اطراف بار نقطهاي خارجي ) φ (در شـكل )2-2 (نشـان داده شـده و با معادلهي زير تعريف ميشود. φ = φ ଴exp(−|x| λୈൗ) )2-2( 0φ بيرض تباﺛ و Dλ طول دباي است. مقدار طول دباي بر حسب متر از رابطه ي زير بهدست ميآيد. 𝜆஽= 69ට𝑇𝑛ൗ )2-3( T وn دما و دانسـيتهي الكترونها هسـتند. براي آنكه يك گاز يونيﺰه شـده پﻼسـما محسـوب شـود، ﻻزم است ابعاد سيستم )مثﻼ فاصلهي دو الكترود( بسيار بﺰرگ تر از طول دباي باشد]22[. Figure 1 )شكل2-2( 1 شماتيكa ( حفاظت دباي وb ( توزيع پتانسيل اطراف بار نقطهاي درون پﻼسما ]22[ در فرايند بازتركيبي٥١، يونهاي مثبت پﻼسـما با واكنش با الكترون هاي آزاد به اتمهاي خنثي تبديل مي شـوند. فرايند بازتركيبي الكترون-يون بســتگي به دانســيته ي الكترونها دارد و با مصــرف الكترون ها مانع از انجام 15 Recombination بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 16 واكنشهاي مطلوب مي شــود. اين فرايند بســيار گرماده اســت و بنابراين بايد كانال ياهمخصــوصــي براي تـشابنا انرژي آزاد شـده در حين خنثي شـدن يونهاي مثبت و الكترون ها وجود داشـته باشـند. سـه سـازوكار مختلف براي فرايندهاي بازتركيبي و مصرف انرژي حاصل از آن تسا هدش هئارا اه ]23[ . 1 . بازتركيبي الكترون- يون تجﺰيهاي١6: اين فرايند ســريعترين ســازوكار خنثي شــدن الكترون در حضــور مولكولهاي گازي و يا مولكول هاي يوني است: e+ABା → (AB)∗ → A+ B∗ ) 2-4( انرژي حاصـل از اين فرايند بازتركيبي براي تجﺰيه مولكول هاي يوني واسـطه اي مصـرف مي شود. اين سازوكار براي گازهاي اتمي نيﺰ كاربرد دارد: Aା+A+A → Aଶା+ A )2-5( 2 . بازتركيبي الكترون-يون سـه جسـمي ١7: اين نوع خنثي سـازي الكترون-يون براي گازهاي تك اتمي و در عدم حضور مولكولهاي يوني به كار مي رود: e+e+ Aା→ A∗+ e ) 2-6( انرژي حاصـل از اين سـازوكار توسـط الكترون آزاد كه در فرايند بازتركيبي فوق به عنوان جسـم سـوم شـركت ميكند، جذب مي شـود. قابل ذكر اسـت كه گونه هاي سـنگين )يون ها و گونههاي خنثي( به علت كند بودن در جذب انرژي بازتركيبي، نميتوانند به عنوان جسم سوم ايفاي نقش كنند. 3 . بازتركيبي الكترون-يون تابشي١8 ) انرژي حاصل از اين بازتركيبي به تشعشعωh( تبديل ميشود e+ Aା→ A∗ → A+hω )2-7( 2-2-2-2- انواع تﺨليﻪ ي الكتريكي براي اعمال اختﻼف ولتاژ و ايجاد تخليه الكتريكي روشهاي متعددي وجود دارد كه مهمترين آنها به شـرح 16 Dissociative electron–ion recombination 17 Three-body electron–ion recombination 18 Radiative electron–ion recombination بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 17 زير است]24[: 1- تخليهي الكتريكي هاله ١9 2- تخليهي الكتريكي موج كوتاه٢0 3- تخليهي الكتريكي فركانس راديوئي١٢ 4- تخليهي الكتريكي با مانع دي الكتريك٢٢ از اين ميان روش آخر به دليل قابليت كاركرد در فشــار اتمســفري و دماي محيط و همچنين به دليل حجم باﻻي برانگيختگي و پيوستگي جريان توليدي، در مبحث عاملدار كردن كاربرد بيشتري پيدا كرده تسا - تخليه با مانع دي الكتريك )DBD( اين نوع تخليه كه به آن تخليهي آرام نيﺰ گفته مي شـود به دليل فشـار اتمسـفري و دماي پايين آن در مقايسـه با انواع ديگر پﻼسما از ايمني بيشتري برخوردار بوده و كار كردن با آن آسانتر است. يكي از شاخصه هاي مهم پﻼســماي DBD وجود يك عايﻖ دي الكتريك بين الكترودهاســت. دي الكتريك در واقع ﭼگالي متوســط جريان را در فضـاي گاز محدود ميكند. جنس دي الكتريك معموﻻ شـيشـه، سـيليكا و يا مواد سـراميكي اسـت. در اين نوع تخليه، جريان برق متناوب اسـتفاده ميشـود. در تخليه ي با مانع، با انتخاب بهينهي توان الكتريكي و زمـان عمليـاتي ميتوان ﭼگـالي يون هـا و الكترونهـا را تنظيم و در نتيجـه ي آن، درجـهي عـامـلدار نمودن را يامـسﻼپ رد لرتنك لباق ياهريغتم .دومن لرتنك DBD عبارتند از: توان )كه خود وابسـته به ولتاژ، فركانس و اختﻼف فاز بين اين دو اســت(، ضــخامت دي الكتريك، فاصــله ي بين دو الكترود، زمان عمليات و نوع گاز مورد استفاده]24[. 3-2-2- ﻻاب امد راخب اي زاگ شور ييامــسﻼپ حﻼــصا شور دننام شور نيا ردواكنش گرهاي گازي مورد اســتفاده قرار مي هب و دنريگجاي اعمال اختﻼف ولتاژ از حرارتدهي مسـتقيم در دمايي پايين تر از دماي سـوختن نانولوله اسـتفاده ميشـود. اين روش با توجه به نياز به دماهاي باﻻ، در مقايسـه با روش پﻼسـما و شيمي تر كاربرد كمتري دارد. عواملي مثل 19 Corona discharge 20 Microwave discharge 21 Radio frequency discharge 22 Dielectric barrier discharge (DBD) بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 18 زمان، دما، جريان و غلظت گاز واكنش دهنده، بر كيفيت عامل دار كردن موﺛر ميباشـند. شـايان ذكر اسـت اين صلاـخ يارب دـنيارفســـازي نـانولولـه هـا نيﺰ بـه كـار مي رود. دمـاي ســـوختن كربن آمورف كـه يـك نـاخـالصـــي محسـوب مي نتخوـس يامد زا ،دوـشنانولوله هاي كربني كمتر اسـت و با تنظيم دما م يتوان آن را تا حد زيادي حذف كرد]18[ 3-2-گروههاي عاملي 1-3-2- گروه هاي اكسيژن دار از مهمترين گروههاي اكسـيژن دار كه در شـكل )2-3 ( نشـان داده شـدهاند، ميتوان به گروه هاي كربوكسـيل، انيدريد، ﻻكتون، ﻻكتول و فنول اشـاره كرد. اين گروه ها خاصـيت اسـيدي داشـته و آب دوسـت هسـتند و اتصـال آنها معموﻻ از طريﻖ انتهااي نانولوله صقن لحم رد وها انجام مي شـود. اين اكسـيدهاي سـطحي با ايجاد بار منفي بر روي سطح نانولولهها، عﻼوه بر توليد نيروي دافعه بين آن ها، امكان تبادل كاتيوني نيﺰ فراهم ميكنند. به بيان ديگر حضـور اين گروهها منجر به كاهش برهمكنش هاي واندروالسـي بين نانولولهها گشـته كه اين امر جداسـازي دسـتههاFF به لولههاي منفرد را تسـه يل مينمايد]6[ . اتصـال گروههاي اكسـيژن دار به سـطح نانولولهها، هم از طريﻖ شـيمي تر كه شـامل واكنش با حﻼلهاي اكسـيدكننده اسـت و هم توسـط پﻼسـما در محيط هوا، گاز اكسيژن و يا دياكسيد كربن انجام مي شود. از بين گروههاي اكسـيژن دار، عامل كربوكسـيل اهميت ويژهاي دارد. در اين گروه عاملي كه به صـورت R- COOH نمايش داده ميشـود دو اتم اكسـيژن، در مجاور هم يك حالت قطبي ايجاد نموده كه باعث مي شـود يون +H آزاد شـود و گروه حاصـله داراي بار منفي شـود. اين گروه مولكولي به يكي از دو صـورت يوني يا قطبي كه هر دو آبدوست هستند، وجود د ارد. بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 19 Fir لكش)3 -2 (2 گروههاي عاملي اكسيژنهي اسيدي و بازي پيشنهاد شده براي سطح مواد كربني با توجه به خواص آبدوستي گروه هاي اكسيژندار، مهمترين كاربرد اين گروه تيصاخ شياﺰفا اه آبدوستي نانولولهها و تهيه محلولهاي همگن و پايدار آنها درون حﻼل هاي آبي ميباشد]21[. حضــور گروههاي اكســيژن دار عﻼوه بر افﺰايش جذب آنﺰيم، موجب بهبود برهمكنش آنها با نانولولهها نيﺰ مي دوـش]25[ . يك كاربرد مهم ديگر گروه كربوكسـيل، ايفاي نقش آن به عنوان پيش ران شـيميايي اسـت. براي صقن لحم رد و اهرـس ﻖيرط زا يلماع هورگ هنوگره لاـصتاها، وجود گروه هاي كربوكسـيل ضـروري اسـت. پيوندهاي آميدي و استري از مهمترين اين اتصالها ميباشند. در فرايند اتصال گروههاي اكسيژندار كه نوعي واكنش اكسيد كننده محسوب مي شود از اسيدهاي قوي مانند اسـيد نيتريك و سـولفوريك و يا اكسـندههايي نظير پرمنگنات پتاسـيم، آب اكسـيژنه و يا تركيب آن ها اسـتفاده ميشـود. لكـش)3-2 ( محصـول اين واكنش اهنانولولههاي كربوكسـيله )اكسـيد شـده( اسـت كه مي توانند در واكنشهاي ديگر شـركت كنند. نانولوله هاي كربوكسـيله طي واكنش با تيونيل كلرايد منجر به تشـكيل اتصـال آسـيل كلرايد مي شـود و در ادامه به علت فعاليت باﻻي كلر در دو واكنش اسـتري شـدن )واكنش با زنجيره هاي بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 20 هيدروكسيلدار( و آميدي )واكنش با زنجيره هاي آميندار( شركت مي كنند. البته زنجيرههاي آميندار ميتوانند مســتقيما با لينك هيدروكســيلي نانولوله واكنش دهند كه در اين صــورت به مواد كمكي از قبيل23EDC و 24DCC تـسا زاين]14[. بيكرت نيا تـسا ركذ ناياـشهاي اكسـيد كننده به منظور خ صلاسـازي و حذف كاتاليســت نيﺰ اســتفاده ميشــوند. غلظت گروه هاي عاملي بســتگي به غلظت و نوع اكســنده، دما و زمان حرارتدهي دارد. براي نمونه جدول 3 تاﺛير اكسـندههاي مختلف بر غلظت گروه هاي اكسـيژندار ايجاد شـده را نشان ميدهد. جدول 3 . تاثير اكسنده هاي مختلف بر غلظت اكسيژن اكسنده كربوكسيل )mmol/g ( ) ﻻكتونmmol/g( ) فنولmmol/g( آب اكسيژنه 56/0 10/1 86/0 پرمنگنات پتاسيم 43/0 34/1 59/1 اسيد نيتريك 76/0 83/1 45/1 23 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide 24 N,N'-Dicyclohexylcarbodiimide بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 21 شكل)4-2 (3 نمايي از مسيرهايرايج عامل دار كردن نانولولهها در محل انتها و نقص هاي ساختاري 2-3-2- گروهاي آمين دار آمين بيكرت يلك روط هب اههايي هســتند كه حاوي اتم هاي كربن، نيتروژن و هيدروژن ميباشــند و گروه عاملي تعيين كنندهي آن اه2NH- اســت. گروههاي آمينه داراي خاصــيت ضــعيف بازي هســتند و قادر به پذيرش يك پروتون ميباشـند. گروه آمينه ي حاصـل داراي يك بار مثبت اسـت. اتصـال آمين ها به نانولولهها به صــورت معمول از طريﻖ واكنش جايگﺰيني با گروههاي هيدروكســيلي يا كلره كه در ســر ها و يا در محل صقنها واقع هسـتند، انجام مي شـود. از مهمترين انواع اين واكنش گرها ميتوان به اكتا دسـيل آمين ٥٢ و اتيلن ديآمين٢6 اشاره نمود. آمينها همچنين مي توانند به صورت فيﺰيكي جذب ديواره نانولولهها شوند . گروههاي آمينه همانند گروه هاي اكسـيژندار آبدوسـت هسـتند و حضـور آن هب اهصـورت آزاد بر روي نـانولولـه ميتوانـد پراكنش آن هـا را درون محلولهـاي آبي بهبود بخشـــد. امـا بـه دليـل آن كـه عـامـلدار كردن بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 22 نـانولولـه هـا بـا گروه هـاي آمين دار نيـاز بـه مراحـل مقـدمـاتي دارد، در مقـايســـه بـا گروه هـاي اكســـيژن دار، كـاربرد كمتري براي اين منظور دارنـد. گروههـاي آميندار همچنين مي تواننـد حﻼليـت نـانولولـههـا را درون حﻼل هـاي آلي بهبود بخشـــنـد. بـه اين منظور، زنجيره هـاي بلنـد كربني آمين دار )نظير 3CH17)2(CH2NH( ميتواننـد طي يك واكنش اسـتري شـدن، از سـر آميني خود به نانولوله هاي كربوكسـيله متصـل شوند و منجر به بهبود حﻼليت در حﻼلهاي نظير تترا هيدروفوران و كلروفرم شوند ]14 ,7[ 3-3-2-گروههاي كلردار گروه آسـيل كلرايد )–COCl( الكتروندوسـت و بسـيار فعال اسـت و مهم ترين ويژگي اين گروه خاصـيت جانشـــيني آن ميباشـــد. دو كاربرد مهم اين گروه در واكنش نانولولههاي كلره با زنجير زنجير ياهآميندار )2RNH( و فنولدار )ROH ( اســـت . اگرﭼه گروه هاي كربوكســـيله نيﺰ قابليت واكنش با گروه هاي آمينه را دارند، ولي تبديل گروه كربوكسيله به آسيل كلرايد ميتواند سرعت واكنش با آمين را افﺰايش دهد. براي اتصـال گروههاي كلره به روش شـيمي تر از محلول تيونيل كلرايد ) 2SOCl ( اسـتفاده ميشـود. در اين روش نانولوله ابتدا توسـط اكسـندهها، هيدروكسـيل دار مي لوحم زا سپـس و دوـش 2SOCl تدم هب24 سـاعت يامد ردC˚70 اسـتفاده ميشـود. در نتيجه اتصـال گروههاي آسـيل كلرايد، تيلﻼح نانولولهها در حﻼلهايي نظير كلروفرم، دي كلرومتان، حﻼلهاي آلي )شــامل بنﺰن، تولوئن و كلروبنﺰن( و دي ســولفيد كربن افﺰايش مييابد]26[. 4-3-2-گروههاي فلوئوردار گروههاي فلوئوردار همانند كلردار بســيار فعالند و در واكنشهاي جانشــيني شــركت مي كنند. مهمترين كاربرد اين گروهها آماده سـازي نانولوله ها براي عاملدار كردن شـيميايي از طريﻖ واكنش مسـتقيم با ديواره ها تـسا. فلوئوردار نمودن به صـورت معمول در محيط هاي گازي انجام مي ريظن يياهزاگ زا هدافتـسا .دوـش 2F ، 4CF ،6SF بـه عنوان محيط پﻼســـمـا و گـاز واكنش گر ميتوانـد نـانولولـه را فلوئور دار كنـد. هليم نيﺰ معموﻻ بـه همراه گاز واكنشگر اسـتفاده ميشـود. فلوئور دار نمودن به صـورت معمول در دماهاي حدود˚C 600-150 دودح نامز و 5 ســاعت انجام ميگيرد. فلوئوردار نمودن در دماي محيط به زمان هاي طوﻻنيتر )ﭼند روز( نياز دارد. براي اتصال گروههاي فلوئوره به روش شيمي تر مي توان از محلولي نظير 3BrF استفاده كرد. گروههـاي فلوئوره بـه دليـل واكنش پـذيري بـاﻻ، ميتواننـد مجـددا از نـانولولـه هـا جـدا شـــونـد. براي جـدا كردن بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 23 گروههاي فلوئوره از هيدرازين استفاده مي شود: 4CFn + nN2H4 → 4C + 4nHF +2nN 2 (8-2) به اين منظور نانولولههاي عاملدار شـده به مدت يك سـاعت درون محلول غير آبي هيدرازين قرار مي گيرند. يك ويژگي ديگر نانولولههاي فلوئوره، قابليت آن ها براي تشـكيل مشـتﻖ هاي انحﻼلپذير اسـت. به عنوان مثال 2- و لوناپورپ 2- بوتانول نانولولههاي فلوئور تظلغ ات ار راد 1 گرم بر ليتر درون خود حل مي اكوزاس .دننكر اين انحﻼل برقراري پيوند هيدروژني بين گروه هيدروكسيل الكل و سايت فلوئوري نانولولهها ميباشد. عﻼوه بر گروههاي عاملي فوق الذكر، و با تعميم دســته بندي گروههاي عاملي، گروه هاي مولكولي زيســتي و فلﺰها را نيﺰ ميتوان به عنوان گروه هاي عاملي كه در تركيب با نانولولهها استفاده مي تفرگ رظن رد دنوش. 4-2-پلي آنيلين پلي آنيلين، پليمري سـنتﺰي و از خانواده ي پليمرهاي رسـانا مي ـشابد كه به دليل خواصـي ﭼون وزن سـبك، هدايت الكتريكي باﻻ، انعطاف پذيري سـطح باﻻ، زيسـت سـازگاري، فرايند پذيري باﻻ و خواص قابل كنترل در زمينههاي بســياري از جمله پيل ســوختي، حســگرهاي گاز، جلوگيري از خوردگي و ايرخازن ها كاربرد قراوان دارد. تاـسر همين يرميلپ نيلينآ يلپ راتخاـس اب ا27π اتدمع نآ رد هك تـساحفره هاي ياهدنويپ .دنتـسه راب لماح π جا به جا شــده مســئول خواص نيمه رســانايي پليمر هســتند. رســانايي الكتريكي اين پليمر به طور عمده به مواردي از جمله وزن مولكولي، درصـد بلورينگي ٢8 ، جابجايي بين زنجيري٢9 ، ميﺰان اكسـيد شـدن و نحوه ي قرار گرفتن مولكول ها٣0بسـتگي دارد. عﻼوه بر اين، پلي آنيلين تنها پلبمر رسـاناي شـناخته شـده اسـت كه در هوا پايدار اسـت. همﺰمان با پيشـرفت گسـترده ي تكنولوژي نانو، پلي آنيلين نانو سـاختار سـاخته شـد. پلي 27 Π-type 28 Crystallinity 29 Inter-chain deparation 30 Molecular arrangement بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 24 آنيلين با اندازه ي در مقياس نانو مسـاحت سـطح و تخلخل بيشـتر و خواص الكتروشـيميايي عالي را نشـان مي دهد كه همين موارد زمينه ي اسـتفاده ي گسـترده ي اين پليمر را در حسـگرهاي شـيميايي و براي نشـاندن آنﺰيم بر روي سطح الكترود و توزيع يكنواخت مولكول ها فراهم مي كند. در اصﻼح حسگر گلوكﺰ، پلي آنيلين به دليل خواص زير كاربرد گسترده اي دارد: 1. هﺰينه ي پايين و توليد آسان از مونومر آنيلن در محلول آبي 2. سـاده بودن اضـافه كردن ماده ي افﺰودني و جدا كردن ماده ي افﺰودني كه باعث تغييرات اسـاسـي در سـاختار الكتريكي، خواص مغتاطيسـي، خواص نوري، رسـانايي الكتريكي و خواص سـاختاري آن مي شود. 3. مسـاحت سـطح باﻻ، اكسـايش و كاهش آسـان و خواصـي نظير قابل نشـانده شـدن١٣ راحت برروي الكترودها. 4. تــسيز ســازگاري، پايداري باﻻ در محيط و قابليت كنترل خواص فيلم پلي آنيلين با تغيير شــرايط پليمريﺰاسيون. 5. پلي آنيلين نه تنها مي تواند به عنوان پايه اي براي تثبيت مولكول هاي زيسـتي به كار رود، بلكه مي تواند به عنوان ميانجي الكترون در اكســايش و كاهش آنﺰيم ها و يا در وا كنش هاي آنﺰيمي به كار رود كه اين به دليل خواص رسانايي و فعال بودن الكتريكي باﻻي آن است. شكل)2-5 .( ساختار كلي پلي آنيلين را نشان مي دهد Figure 2 شكل)5-2( 4 نيلينآ يلپ يلك راتخاس 5-2- تعريف زيست حسگر واجزاي آن زيسـت حسـگر دسـتگاهي صيخـشت ءﺰج كي نآ رد هك تـسادهنده ي زيسـتي به يك مبدل متصـل شـده و يا با آن تركيب شـدهاسـت و يك سـيگنال زيسـتي را به سـيگنال الكتريكي قابل اندازه گيري تبديل ميكند. امروزه 31 depositing بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 25 بيش از60 تـسيزحسـگر تجاري براي حدود 120 تسا سرتسد رد فلتخم تيلانآ ]27[ . اجﺰاي اصلي در زيسـت حسـگرها مادهي فعال زيسـتي، مبدل و پردازنده هسـتند. جﺰء حسـاس زيسـتي يا بيوكاتاليسـت به طور كلي يك سـيسـتم يا تركيب زيسـتي تثبيت شـدهاسـت كه ميتواند به طور اختصـاصـي مولكول هدف را از بين عناصـر ديگر تشـخيص دهد. تركيبات زيسـتي كه در طراحي تـسيزحسـگرها اسـتفاده مي شـوند شـامل آنﺰيم ها، آنتيبـادي هـا، انـدامـك هـا، بـاكتري هـا، ســـ لول كـامـل، تكـه هـاي بـافـت و ... هســـتنـد. پردازنـده، عﻼوه بر پردازش سـيگنالها، مسـئوليت نمايش نتيجه ي فعاليت حسـگر را نيﺰ بر عهده دارد. مبدل هدهاـشم لباق تارييغت اهي فيﺰيكي يا شــيميايي را به پيامهاي قابل اندازه گيري، كه بﺰرگي آنها متناســب با غلظت مواد مورد ســنجش است، تبديل مينمايند. اجﺰاي مختلف يك زيست حسگر در شكل)6-2 .( آورده شده است Figure 3 )شكل6-2 (5 ساختار تامشيك و قواعد عملياتي يك ز يستحسگر]28[ متداولترين مبدل تـسيز رد اهحسـگرها، مبدل هاي الكتروشـيميايي، نوري، جرمسـنجي و حرارتي هسـتند كه به ترتيب تغييرات الكترون، فوتون، جرم و دماي ناشـي از انجام واكنش ها را اندازهگيري ميكنند. از اين ميان تـسيزحسـگر هاي مبتني بر مبدل هنيﺰه و هاتوك خـساپ نامز ،ﻻاب تيـساـسح تلع هب ييايميـشورتكلا ياهي پـايين مورد توجـه بيشـــتري قرار گرفتـه انـد ]21[. مبـدلهـاي الكتروشـــيميـايي را مي هـتـــسد هـــس هـب ناوتي پتانســيو متري، ولتامتري )آمپرومتري( و ايمپديمتري تقســيم نمود. در روش پتانســيومتري، پتانســيل الكترود زماني كه جريان آن صـفر اسـت، اندازه گرفته ميشـود. روش آمپرومتري بر پايه ي اندازهگيري جريان تحت بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 26 اعمال پتانسـيل ﺛابت صـورت ميگيرد، اما در روش ولتامتري با اعمال پتانسـيل ﭼرخه اي در بازهاي مشـخص، جريان حاصل اندازهگيري ميشود. در روش ايمپديمتري نيﺰ تغييرات ايمپدانس الكتروليت مورد بررسي قرار ميگيرد. مادهي فعال زيســتي كه مهم ترين قســمت حســگر اســت، مي تواند يك آنﺰيم، ســلول، بافت، اســيد نوكلوئيك و يا پادتن باشد]21و28[. 1-5-2- عوامل موثر بر كارايي زيست حسگرها 1. انتخابپذيري- تــسيز يگژيو نيا ساــسا ربحســگر مي تواند گونهي معيني را بدون دخالت گونههاي ديگر اندازه بگيرد. 2. زمان پاسـخ دهي- زمان پاسـخدهي از حدود 30 تـسيز راتخاـس و عون هب هتـسب هقيقد دنﭼ ات هيناﺛحسـگر فرق مي ،يبايزاب نامز .دنك تـسيز ندـش هدامآ يارب مزﻻ نامز تدمحسـگر پس از هر اندازه گيري، براي بكارگيري در اندازهگيري ديگر است كه معموﻻ نبايد از حدود ﭼند دقيقه تجاوز كند. 3. طول عمر كاري- طول عمر كاري يك زيســت حســگر را ميﺰان پايداري ماده زيســتي بهكار رفته در ساختمان آن تعيين ميكند. اين زمان ميتواند از ﭼند روز تا ﭼند ماه تغيير كند 4. گسـتره ي حسـاسـيت - گسـترهي حسـاسـيت مورد انتظار براي زيسـت حسـگرها در حد كمتر از ميلي موﻻر تسيز تيساسح ،صاخ دراوم رد .تساحسگرها تا حد فمتو موﻻر كاهش مييابد. 5. دقت- دقت يا تكرار پذيري جوابهاي به تسيز زا هدمآ تسدحس گرها معموﻻ حدود 5± .است 6. شـرايط محلول آزمايشـي- تـسيز عون هب هتـسب ريظن يـشيامزآ لولحم طيارـش ،رگـسح pH ، دما، نيروي يوني و ديگر شرايط اختصاصي بر عملكرد آن تاﺛير گذارند. 2-5-2- كاريرد زيست حسگرها الف( آزمايشـگاه هاي باليني- تـسيز زا هدافتـساحسـگرها در آزمايشـگاه هاي باليني ميتواند زمان دسـترسـي به جواب را تا كمتر از يك دقيقه كاهش دهد. به اين ترتيب ضـرورت انتقال نمونه خون به آزمايشـگاه را از بين ميرود. از سوي ديگر اين وسيله مي تواند در محيط زنده استفاده شود. ب(حسـگرهاي زيسـت محيطي- حسـگرهايي براي نمايش آلودگيهاي محيطي براي آناليﺰ لحظه اي و حذف تأخير زماني و پتانســـيل تغيير نمونه موجود اســـت. تشـــخيص تعدادي از تركيبات آلي مانند علفكش اه، بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 27 محلولهـاي هـاليـدي آلي، هيـدروكربن هـا، بـاكتري هـا، گـازهـاي ســـمي، فلﺰات آب، خـاك و هوا بـا بـه كـارگيري حسگرها مورد نظر است. ج( بررسـيهاي زيسـت محيطي - ضـرورت اندازهگيري آﻻينده هايي نظير حشـرهكشها، كودهاي شـيميايي، زبالهها و پسـاب تـسيز زا هدافتـسا اب .تـسا ريذپان راكنا كاخ و بآ ،اوه رد يگناخ و يتعنـص ياهحسـگرها ميتوان كنترل پيوسته ي برخي از اين آﻻيندهها را انجام داد ]29[. ٢-٥-٣-نسل هاي متو الي زيست حسگرها در يك دستهبندي تاريخي زيست حسگرهاي گلوكﺰ به سه نسل اول، دوم و سوم تقسيم مي شوند.  :نسل اول آنﺰيم گلوكﺰاكسـيداز)GOx (، گلوكﺰ را اكسـيد كرده و در حضـور اكسـيژن، آباكسـيژنه توليد مي كند. بنـابراين، غلظـت اكســـيژن در ســـطح الكترود كـاهش مييـابـد. گروه اكســـيـد و احيـا در گلوكﺰاكســـيـداز، فﻼوينآدنيندينوكلئوتيد )FAD :( است. واكنش به صورت زير است )9-2 ( 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑒+𝐺𝑂𝐷(𝐹𝐴𝐷ା) →𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑙𝑎𝑐𝑡𝑜𝑛𝑒 +𝐺𝑂𝐷(𝐹𝐴𝐷𝐻ଶ) )2-10 ( 𝐹𝐴𝐷𝐻ଶ+ 𝑂ଶ → 𝐹𝐴𝐷ା+ 𝐻ଶ𝑂ଶ )11-2 ( 𝐻ଶ𝑂ଶ → 2𝐻ା+ 𝑂ଶ +2𝑒ି FAD و2FADH هر دو در آب بسـيار محلول هسـتند و به طور محكم به آنﺰيم متصـل مي شـوند. كاهش غلظت اكسـيژن با ميﺰان غلظت گلوكﺰ متناسـب اسـت )تحت شـرايط آزمايشـگاهي مناسـب(. در روشـي ديگر، ميتوان محصـول تشـكيل شـده )HଶOଶ ( را در پتانسـيل مناسـب اندازهگيري كرد ]30[. لـسن اول الكترودهاي گلوكﺰ با دو مشـكل اسـاسـي روبروسـت: حضـور اجﺰاي مداخلهگر الكتروفعال در خون و وابسـتگي به اكسـيژن آزاد بهعنوان يك واسـطه كاتاليسـتي ]5[ . دو كار اسـاسـي براي كمينه كردن اﺛر مداخلهگرها انجام شـده اسـت: راهكار اول استفاده از غشاي انتخابگر براي كمينهكردن مداخله گرها درجهت الكترود، براي مثال پوشاندن با نافيون ٢٣ و ﻻيه سلولﺰاستات، راهكار دوم كاهش پتانسيل هاي كاري به ناحيه بهينه )0.2-0 ساسا رب تلو( Ag/AgCl براي جلوگيري از فعاليت مداخله گرها. 32 Nafion بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 28  : نسل دوم گلوكﺰاكســيداز نمي تواند الكترونها را بهطور مســتقيم به الكترودهاي مرســوم منتقل كند زيرا مركﺰ ردوكس FAD با ﻻيه ضـــخيم پروتئين احاطه شـــده كه انتقـال الكترون را مســـدود مي كنـد. بنـابراين از يك پذيرنده الكترون غيرفيﺰيولوژيك )مصــنوعي( براي انتقال الكترونها اســتفاده مي شــود. هدف اصــلي اين نســل از حسـگرها برطرف كردن مشـكل كمبود اكسـيژن اسـت ]31[. واسـطه هاي مصـنوعي مطابﻖ شـكل الكترونهارا بين مركﺰ FAD و سطح الكترود منتقل ميكند. Figure 4 )شكل7-2 (6 ترتيب رخدادهاي سيستم زيستحسگر گلوكز با واسطه )نسل دوم( ]31[ كه Mediator(OX) و Mediator(Red) صـورتهاي اكسـيد و احيا شـدهي واسـطه اسـت. ﭼنين ﭼرخه ي واســطه تظلغ هب هتــسباو نايرج كي ياگلوكﺰ توليد مي كند. واســطههاي الكترون نفوذي مانند مشــتقات فروســـن، فري ســـيانيد، نمك هاي آلي هادي، تركيبات فنوتيازين و فنوكســـازين يا تركيبات كوئينون به طور گســترده براي براي تماس الكتريكي با گلوكﺰاكســيداز بهكار ميرود. درنتيجهي اســتفاده از اين واســطه ها، اندازهگيريها بسـيار مسـتقل از فشـار جﺰئي اكسـيژن خواهد بود و مي تواند در پتانسـيلهاي پايينتري انجام شـــود كه واكنش هاي مداخلهگر از اجﺰاي الكتروفعال موجود تحريك نشـــود. براي داشـــتن عملكرد موﺛر، واســـطـه بـايـد بـه ســـرعـت بـا آنﺰيم احيـا شـــده واكنش دهـد )جهـت كمينـه كردن رقـابـت بـا اكســـي ژن(، خواص الكتروشـيميايي خوبي داشـته باشـد )مانند پتانسـيل ردوكس پايين(، حﻼليت كمي در محيطهاي آبي داشـته باشـد و غيرسـمي و از نظر شـيميايي پايدار باشـد )در هر دو شـكل اكسـيد و احياشـده(. دسـتگاههاي تسـت قندخون شـخصـي معموﻻ بر اسـاس واسـطههاي فريسـيانيد يا فروسـن اسـت. گرﭼه به علت سـمي بودن مواد تسيز ،هطساوحسگرهاي قابل كاشت در بدن از نسل سوم )بدون مواد واسطه( هستند ]32[.  : نسل سوم بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 29 نسـل سـوم شـامل انتقال مسـتقيم الكترون بين آنﺰيم و الكترود اسـت بدون نيا ز به واسـطه هاي طبيعي يا سـنتﺰي. اين يك نوع جاهطلبانهي حسـگر گلوكﺰ آنﺰيمي اسـت. اين نسـل در سـال هاي اخير بهطور افﺰايشـي در حال تحقﻖ اســت. دســتيابي به انتقال الكترون بدون واســطه بين الكترود و آنﺰيم ردوكس از موارد بنيادي مورد عﻼقه اسـت. اگر از پيچيدگي واسـطه هاي مناسـب صرفنظر شود، سيستم بهتري خواهيم داشت و انتخابگري و حسـاسـيت بسـيار زياد و غير تأخيري خواهد بود. بﺰرگترين مشـكل در دسـتيابي به انتقال الكترون مسـتقيم بين الكترود و آنﺰيم، پروتئين ضـخيمي اسـت كه مركﺰ فعال ردوكس در آن قرار دارد. واسـطهها و گلوكﺰ توسـط نفوذ و تراوايي شــبكهي مولكولي ســه بعدي به آن دســترســي مييابند كه اين هنوز در يك الكترود كامل صـفحهاي امكانپذير نيسـت. اگرﭼه در سـال هاي اخير، بهبود سـريع در توسـعهي مواد نانو و متخلخل به طرز دورتكلا داوم .تـسا هداد شياﺰفا ار كيمانيد و دورتكلا حطـس تحاـسم يريگمـشﭼمتخلخل، سـطح الكترودي كه آنﺰيم را دربرميگيرد، پيشنهاد مي كنند. درنتيجه، انتقال الكترون مستقيم از آنﺰيم به الكترود مي تواند محقﻖ شـود و ممكن اسـت جرياني مطابﻖ اكسـيداسـيون آنﺰيم بدون پيچيدگيهاي واسـطهها، دخالت مداخله گرهاي الكتروفعال يا بسـتگي به اكسـيژن حلشـده، مشـاهده شـود. اين الﺰاما اﺛرات مداخله گر رقابت اكسـيژن حلشـده را با الكترود براي توليد مجدد آنﺰيم حل نميكند اما اﺛرش مي تواند بهطور قابلمﻼحظهاي كاهش يابد ]9[ . 6-2- معرفي آنزيم ها آنﺰيمها، كاتاليﺰگرهاي زيسـتي هسـتند كه داراي جايگاه فعال بوده و اتصـال سـوبسـترا ٣٣ به اين نواحي، منجر به تغيير آن و توليد محصــول مي اهروﺰيلاتاك .دوــشمعموﻻ در واكنش ها بدون تغييرميمانند، ولي آنﺰيم ها تحت شـرايط مختلف پايدار نمي مانند. اين مواد در اﺛر حرارت باﻻ و شرايط اسيدي و قليايي تغيير ميكنند. آنﺰيمها با كاهش انرژي فعال سـازي سـرعت واكنش شـيميايي را افﺰايش ميدهند. آنﺰيمها اين كار را از طريﻖ پايدار نمودن حالت گذار )نظير مراحل شـكسـت و تشـكيل پيوند( انجام ميدهند. بهطور كلي كاهش خطي انرژي فعالسـازي منجر به افﺰايش نمايي سـرعت واكنش ها ميشـود. براي نمونه با كاهش انرژي فعال سـازي به ميﺰان 5 ناﺰيم هب شنكاو تعرـس ،لوم رب يرلاكوليك 5000 واحد در ﺛانيه افﺰايش مييابد. انجام سـريع يك واكنش در موقعيت آزمايشــگاهي بدون حضــور كاتاليﺰور به دما و فشــار باﻻ نياز دارد، ولي در ســلول ٤٣ كه شــرايط محيطي آن كامﻼ ﺛابت است، انجام واكنشهاي شيميايي بسيار كند است. بنابراين حضور آنﺰيم در اين محيط 33 Substrate 34 Cellule بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 30 تسا يرورض بسانم تعرس اب شنكاو ماجنا يارب. آنﺰيمها داراي ويژگي هاي زير ميباشند]33[: 1 . ســرعت واكنش يميﺰنآ ياه1210-610 برابر بيشــتر از ســرعت متوســط واكنش هاي بدون كاتاليســت و ﭼندين برابر بيشتر از واكنش تسيلاتاك روضح رد هك تسا يهباشم ياه شيميايي انجام ميشوند. 2 . شــرايط واكنشهاي آنﺰيمي مﻼيم اســت. اين واكنش ها در دماي پايين، فشــار محيط و pH هب كيدﺰن7 انجام ميشوند، در حالي تسيلاتاك هكهاي شيميايي به دما و فشار باﻻ و pH .هاي اسيدي و بازي نياز دارند 3. آنﺰيمهـا نســـبـت بـه واكنش هـايي كـه كـاتـاليﺰ مي كننـد، انتخـاب پـذيري بـاﻻ يي دارنـد و بـه نـدرت فراورده هـاي جانبي ناخواسته توليد ميكنند. 4 . فعاليت كاتاليستي بسياري از آنﺰيمها نسبت به تغيير غلظت موادي به جﺰ سوبسترا حساس است. هر آنﺰيم با يك نام سيستماتيك كه مشخص كنندهي واكنشي است كه آنﺰيم كاتاليﺰ مي كند مشخص ميشود. اين نام با افﺰودن پسوند آز ٥٣ به سوبسترا يا نام واكنشي كه آنﺰيم بر آن اﺛر ميكند، بهدست ميآيد. آنﺰيمها بر حسب نوع واكنشي كه كاتاليﺰ ميكنند به شش گروه اصلي طبقه بندي شدهاند )جدول 4 ( جدول4 انواع آنزيم ها طبقهبندي نوع واكنش اكسيدوردوكتازها اكسايش- كاهش ترانسفرازها انتقال گروههاي عاملي هيدروﻻزها هيدوروليﺰ كننده ليازها حذف گروهها با ايجاد پيوند دوگانه ايﺰومرازها ايﺰومريﺰاسيون 35 Ase بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 31 ليگازها سنتﺰ يا الحاق دو مولكول آنﺰيم دننامه اهتمامي پروتئين ها، از بيسـت اسـيد آمينهي طبيعي تشـكيل شـده اند و براي آنها ﭼهار سـطح سـاختماني در نظر گرفته ميشـود كه به سـاختار اول تا ﭼهارم موسـوم هسـتند. ماهيت نيروهاي غيركوواﻻنسـي كه به كمك آنها سـوبسـترا و سـاير مولكول ها به آنﺰيم متصـل مي شـوند، مشـابه نيروهايي ا سـت كه سـاختار سـه بعدي پروتئينها را شـكل مي دهند. اين نيروها شـامل برهمكنشهاي واندروالسـي، الكترواسـتاتيكي، پيوندهاي هيدروژني و نيروهاي آبگريﺰ هسـتند. به طور كلي محل اتصـال سـوبسـترا به صـورت حفره يا شـياري در سطح مولكول آنﺰيم تعبيه شده و مكمل شكل هندسي سوبسترا است. براي برهمكنش بين آنﺰيم و ســوبســترا بايســتي حداقل ســه نقطه متفاوت وجود داشــته باشــد. اين برهمكنشها ميتوانند نقش اتصـالي يا كاتاليسـتي ايفا نمايند. جايگاه هاي اتصـال در آنﺰيم به گروه هاي ويژهاي در سـوبسـترا متصـل شـده و قرار گرفتن مولكولهاي سـوبسـترا و آنﺰيم را در تهج كيگيري ﺛابت نسـبت به هم تضـمين مينمايد. ناحيهاي كه شـامل جايگاه هاي اتصـال٣6 و كاتاليتيك٣7 اسـت، اصـطﻼحا جايگاه فعال يا مركﺰ فعال آنﺰيم خوانده ميشــود. اين ناحيه به دليل آن كه بايد در دســترس ســوبســترا باشــد، معموﻻ در تمـسقهاي سـطحي آنﺰيم قرار دارد و فقط بخش كوﭼكي از كل سـاختار آنﺰيم را شـامل مي شـود. اين جايگاه فعال شـامل ناحيهاي به صـورت شـكافي معين در سـاختمان آنﺰيم اسـت. پيوند بين سـوبسـترا و جايگاه فعال معموﻻ از نوع پيوندهاي ضــعيف غير كوواﻻنســي اســت. جايگاه فعال يك آنﺰيم اغلب شــامل هر دو نوع اسـيدهاي آمينه قطبي و غير قطبي اسـت كه موجب پديد آمدن آرايشـي ويژه از نواحي آب گريﺰ و آبدوسـت ميشوند. كوفاكتورها و كوآنزيم ها بسـياري از آنﺰيمها براي كاتاليﺰ واكنش هاي مختلف، نياز به يك بخش غير پروتئيني موسـوم به كوفاكتور دارند. كوفاكتورها ممكن اسـت شـامل يون دننام يﺰلف ياه+2Cu ،+3Fe و يا+2Zn باشـند. ضـرورت وجود 36 Binding site 37 Active site بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 32 ﭼنين عناصـري به عنوان عامل كمكي مي تواند علت نياز موجودهاي زنده به مواد غذايي حاوي اين عناصر و دننام نيگنــس رــصانع زا يخرب يمــس رﺛا نينچمه+2Cd و+2Hg را توجيه نمايد. اين عناصــر ميتوانند جـايگﺰين +2Zn موجود در جـايگـاه فعـال برخي آنﺰيمهـا شـــونـد و آن هـا را غيرفعـال نمـاينـد. كوفـاكتورهـا همچنين ممكن اسـت شـامل مولكول .دنـشاب ميﺰنآوك هب موـسوم يلآ ياه+NAD، +FADو ATP مثالهايي از اين نوع كوفاكتورها هســتند. برخي از كوفاكتورها به صــورت گذرا به آنﺰيم متصــل مي شــوند، بنابراي ن به عنوان كوســوبســترا عمل ميكنند. كوفاكتورهايي نيﺰ وجود دارند كه اتصــال محكم كوواﻻنســي با پروتئين مربوطه برقرار مينمايند. اين نوع كوفاكتورها به گروه هاي پروســـتتيك موســـومند. مجموعهي فعال آنﺰيم - كوفاكتور را هولوآنﺰيم مينامند. بخش پروتئيني آنﺰيم كه فاقد كوفاكت ور اســت و فعاليت آنﺰيماتيك ندارد را آپوآنﺰيم ميگويند. 1-6-2- راه هاي تثبيت آنزيم ها تـسيز تخاـس ردحسـگرها، تثبيت گونه هاي زيسـتي نظير آنﺰيمها بر سـطح الكترود اهميت زيادي دارد. در اين فرايند يك جﺰء محلول )معموﻻ يك زيســت مولكول( با اتصــال به يك فاز جامد بهصــورت نامحلول درميآيد ]27[. تيبثت ميﺰنآ تفايزاب لباق ليلد هب هدشبودن و پايدارتربودن نسبت به آنﺰيم آزاد كاتاليست مؤﺛرتر است. زماني كه يك مولكول فعال زيسـتي به يك پايه متصـل ميشـود، نحوه اتصـال نبايد ﭼنان باشـد كه با جايگاه فعال مولكول واكنش بـدهـد و يـا آن را تخريـب كنـد زيرا موجـب از بين رفتن فعـاليـت آنﺰيم مي شـــود. همچنين مهم اسـت كه از بارگذاري اضـافهي ماتريكس با آنﺰيم خودداري شـود زيرا منجر به تجمع و كاهش فعاليت آنﺰيم ميشود. روشهاي تثبيت زيادي براي مو لكولهاي زيستي وجود دارد كه هر يك براي نوعي از مولكول ها يا اهداف مختلفي قابل استفاده است ]27[. اين روشها كه در نشان داده شده، به شرح زير است : 1 . جذب سـطحي : سـاده ترين روش تثبيت اسـت و به د ليل سـسـت بودن گونه زيسـتي بر سـطح الكترود، از آن در آزمايشهاي اوليه اسـتفاده مي شـود. جذب سـطحي آنﺰيم شـامل اتصـاﻻت نمكي٣8 و پيوندهاي هيدروژني است. 2. . تله انداختن: مخلوطي از گونه ي زيســتي و يك مونومر بي اﺛر تهيه مي شــود و گونهي زيســتي درون شـبكه پليمري ژل مانند محبوس ميشـود. اين روش گاهي مانع از ارتباط آسـان گونه هاي آزمايشـي با ماده ي 38 Salt linkages بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 33 زيسـتي و نهايتا موجب كند شـدن واكنش ميشـود. ژلهاي به كار رفته شـامل پلي اكريﻼميد، ﭼسـب نشـاسـته، نايلون، نافيون و پليپيرول است. 3 . ايجاد پيوند عرضـي٣9: گونه ـش دنويپ ﻖيرط زا يتـسيز ييميايي به يك تكيه گاه متصـل ميشـود. براي اين منظور از معرفهاي دو عاملي نظير گلوتار آلدهيد و آميد اســتفاده ميشــود. در اين روش نيﺰ نفوذ گونه هاي آزمايشي به سوي گونه تسا هارمه تيدودحم اب يتسيز ي 4. لوـسپك نورد تيبثت: گونه زيســتي درون كپســول يا غشــا تراوا كه با انت قالدهنده در تماس اســت قرار ميگيرد. در اين روش گونه ،امد ريظن يلماوع زا و هدرك ظفح ار دوخ يرادياپ يتـسيز ي pH ، نيروي يوني و تركيب شيميايي محيط متاﺛر نميشود 5 . پيوند عرضــي - جذب ســطحي : گونههاي زيســتي عﻼوه بر ايجاد پيوندهاي عرضــي، از طريﻖ جذب سطحي به الكترود متصل ميشوند. شايان ذكر است پيوندهاي بسيار محكم بين آنﺰيم و تكيه گاه ميتواند از فعاليت كاتاليستي آن بكاهد ]34[. 6. لوـسپك نورد تيبثت: گونه زيســتي درون كپســول يا غشــا تراوا كه با انتقال دهنده در تماس اســت قرار ميگيرد. در اين روش گونه ،امد ريظن يلماوع زا و هدرك ظفح ار دوخ يرادياپ يتـسيز ي pH ، نيروي يوني و تركيب شيميايي محيط متاﺛر نميشود. Figure 5 )شكل8-2 (7 راههاي مختلف تثبيت آنزيم: a ( پيوند كوواﻻنسي،b ( جذب سطحي،c ( تله انداختن،d ( ايجادپيوند عرضي، e ( تثبيت درون كپسول وf ( پيوند عرضي- جذب سطحي ]35[. 39 Cross linking بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 34 2-7- زكولگ رگسح تسيز تسيزحسگرهاي آمپرومتري بر پايه ﺰكولگ ميﺰنآ ياكسيداز بيشترين كاربرد را در تشخيص گلوكﺰ دارند. تشـــخيص گلوكﺰ در زمينـههـاي مختلف كـاربرد دارد. يكي از مهم ترين اين كـاربردهـا كنترل بيمـاري ديـابـت اسـت. اين بيماري يكي از مسـايل بﺰرگ سـﻼمت جهاني اسـت و پيش بيني ميشـود كه تعداد بيماران ديابتي در بيسـت سـال آينده دو برابر شـود. بنابراين، توسـعه سـريع، دقيﻖ و پايدار فناوري هاي شـناسـايي سـطح گلوكﺰ در بيرون آزمايشـگاه و درون بدن نهتنها در خون بلكه در سـاير منابع مانند غذاها و داروها اهميت فراواني دارد . اين اختﻼل متابوليك از ناكارآمدي انسـولين ناشـي مي هب رجنم نوخ دنق دايدزا و دوـشبيشـتر شـدن غلظت گلوكﺰ از گســتره لامرن ي8/7-9/3 ميلي موﻻر ميگردد ]36[. شجنــس ياربميﺰان گلوكﺰ در بدن انســان عﻼوه بر خون از منابع ديگر مانند اشـــك، ادرار، بﺰاق دهان و بازدم نيﺰ ميتوان اســـتفاده نمود. براي نمونه ميﺰان اســتون موجود در بازدم افراد ديابتي با ميﺰان قند خون آنها در ارتباط اســت. در حال حاضــر تﻼش تسيز تخاس ياربحسگرهاي بسيار ظريف گل وكﺰ خون در جريان است كه بتواند آن را براي مدت طوﻻني در زير پوسـت بيماران ديابتي قرار داد. ﭼنين حسـگري با يك پمپ انسـولين در ارتباط اسـت تا متناسـب با نوسانهاي قند خون بيمار، انسولين ﻻزم به بدن وي تﺰريﻖ شود. ]21[. 1-7-2- زكولگ ياه شنكاو و راتخاس گلوكﺰ يك مونوسـاكاريد آلدئيدي با خاصـيت احياكنندگي اسـت كه در متون علمي به صـورت- D (L)- β (α) گلوكﺰ نشان دادهمي شود.گلوكﺰ به دو صورت زنجيره ي باز و حلقهاي وجود دارد شكل)9-2.( براي تبديل زنجيرهي باز به حالت حلقه اي، عامل آلدئيدي واقع در كربن 1C طي يك واكنش هسـتهدوسـتي با يك گروه هيدروكســيل واقع در 5C تركيب شــده و يك نيمه اســتال٤0 توليد ميكند. اين حالت حلقه اي گلوكﺰ، گلوكوپيرانوز١٤ نام دارد و بيش از 99 % گلوكﺰ درون محلول تسا تروص نيا هب يبآ ياه. 40 Hemiacetal (-C(OH)H-O-) 41 Glucopyranose بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 35 Figure 6 شكل )9-2 (8 حالتa ( زنجيره بازو b( حلقهاي D-گلوكز براي نشـان دادن شـكلهاي فضـايي قندها بنابر پيشـنهاد فيشـر ٢٤ از حروف D وL بهره گرفته ميشـود. در مورد اين قند 6 كربني به دليل آنكه عامل هيدروكســيل آخرين كربن ناقرينه آن ها به طرف راســت اســت از نوع D محســوب ميشــوند. گلوكﺰ نوع D وL تصــوير آينهاي يكديگر هســتند. گلوكﺰ نوع L به ندرت در طبيعت يافت ميشـود. -D گلوكوز نور پﻼريﺰه را با قدرت ﭼرخش7/52 به طرف راسـت منحرف ميكند و بنابراين آن را با عﻼمت + مشخص مينمايند. پيش ياهدنوα و β بسـته به نحوهي قرارگيري گروه هيدروكسـيل هب لـصتم 1C و گروهOH2CH- متصـل به 5C اسـتفاده ميشـوند. اگر اين دو گروه مولكولي در دو سـمت مخالف قرار گيرند )شـكل a 2-10(، پيشوند α و اگر در دو تمـس موافﻖ قرار گيرند )شـكل b 10-2(، پيش دنوβ به كار ميرود. حدود 6/63 %درصـد - D گلوكوز از نوعβ و بقيه از نوع α ميباشند. Figure 7 شكل )10-2 ( ساختارa (-D-α گلوكز وb (-D-β گلوكز 42 Fischer بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 36 گلوكﺰ با توجه به خاصيت احياكنندگي آن ميتواند با اكسيژن تركيب شود ]58[: β-D-glucose + O 2 → glucono-δ-lactone + H 2O2 (12-2) اين واكنش در حضور آنﺰيم گلوكﺰ اكسيداز به صورت زير انجام ميشود: GOx (FAD) + β-D-glucose → GOx (FADH 2) + glucono-δ-lactone (13-2) GOx (FADH 2) + O2 → GOx (FAD) + H 2O2 (14-2) glucono-δ-lactone + H 2O → D-gluconic acid (15-2) :واكنش كلي به شرح زير است β-D-glucose + O 2 + H2O → D-gluconic acid + H 2O2 (16-2) ) گلوكﺰ اكسـيداز EC 1.1.3.4 زاتكودروديـسكا ميﺰنآ كي (دوپار ٣٤ با وزن مولكولي kDa 150-180 اسـت كه داراي دو كوفاكتور فﻼوين٤٤ با اتصـــال محكم مي نيا .دـــشابمركﺰ فعال در زير ﻻيه هاي پروتئيني محبوس است. گلوكﺰ اكسيداز عمدتا براي كاتاليﺰ واكنش گلوكﺰهاي آزاد موجود در بدن مورد استفاده واقع مي شود. نحوه عملكرد گلوكﺰ اكسـيداز به اين صـورت اسـت كه گروه فﻼوين آن با گلوكﺰ برهمكنش مي كند تا حالت كاهش يافتهي آن )2FADH ( توليد شــود. فﻼوين كاهش يافته توســط يك گونهي واســطه به حالت اوليه برگردانده ميشــود. توليد مجدد آنﺰيم يك فرايند حياتي اســت كه در صــورت انجام نشــدن آن، آنﺰيم از ﭼرخهي واكنش حذف مي گردد. نقطه صـفر بار اين آنﺰيم 8/3 اسـت. بنابراين در7 pH= .سـطح آن بار منفي دارد تثبيت گلوكﺰ اكسـيداز روي سـطح موادي كه در اين pH بار مثبت دارند )موادي كه نقطه صـفر آنه ا باﻻتر از 7 اسـت( توسـط نيروهاي الكترواسـتاتيكي تقويت ميشـود. شـايان ذكر اسـت نيروهاي الكترواسـتاتيكي مي توانند باعث كاهش فعاليت كاتاليستي آنﺰيم شوند 2-7-2- زكولگ رگسح تسيز رد اهرگ هلخادم رثا 43 Dimeric 44 Flavin adenine dinucleotide (FAD) بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 37 مداخلهگرهاي الكتروشـيميايي موجود در خون مي توانند باعث خطاي باﻻ در خواندن گلوكﺰ، ازطريﻖ اهداي الكترون غيرحاصـــل از گلوكﺰ شـــوند. مولكول مداخلهگر يك گونه الكتروفعال درپتانســـيل كار حســـگر الكتروشـيميايي اسـت. مداخله گرهاي اسـتاندارد ارائه طـسوت هدـش FDA٥٤ شـامل: اسـتامينوفن، سـاليسـيليك اسـيد، ،نفورپوبيا ،نيردفا ،نيماپود ،نيلـسيـسارتت L-DOPA، متيل-DOPA ، توﻻزاميد، آسـكوربيك اسـيد، بيليروبين، كلسترول، كريتينين، تري كيبروكسآ ديسا .تسا كيروا ديسا و ديريسيلگو اسيد اوريك دو گونه الكتروفعال هســتند كه بهطور طبيعي در خون موجود هســتند و باعث بيشــترين مداخله گري الكتروشــيميايي درطول حسگري گلوكﺰ ميشوند ]29و37[ . 2-8- روش هاي الكتروشيميايي در زيست حسگر 1-8-2-ولتامتري ولتامتري ﭼرخهاي روشــي اســت براي مطالعه مــسيناكم ييايميــشورتكلا يواكنش هايي كه ســبب تغيير در سـيگنال جريان مي هدودحم ود نايم ليـسناتپ يطخ تارييغت لباقم رد ار نايرج تارييغت شور نيا .دنوـش- 1E 2E با سـرعت معين بهدسـت ميدهد. در اين روش به ليـسناتپ هب نديـسر ضحم 2E ، روبش پتانسـيل بهجاي تمامشـدن )معموﻻ با همان سـرعت روبش( در جهت عك س انجام ميگيرد. تغييرات جريان پيل در ولتامتري ﭼرخهاي در قالب نمودار جريان بر حســب پتانســيل ﺛبت ميگردد. نمودار مرســومي كه از روش ولتامتري ﭼرخهاي بهدســت ميآيد، ولتاموگرام نام دارد . انتقال مؤﺛر الكترون در اين روش بهصــورت پيك در نمودار ظاهر ميشـود كه در صـورت تـشگزابپذيري انتقال الكترون در طول فرايند اكسيداسيون-احيا، بهصورت جفت پيك درمي تعرــس .ديآهاي روبش مورد اســتفاده در آزمايش هاي متداول از ﭼند ميليولت در ﺛانيه تا ﭼند صــد ميليولت در ﺛانيه اســت. ولتامتري ﭼرخهاي همچنين مرســوم ترين روش بررســيهاي ســينتيكي و ترموديناميكي انتقال الكترون و رفتار آنﺰيمهاي تثبيت شــده در ســطح الكترود اســت كه اولين بار توســط آرمسترانگ٤6 مطرح شد]28و38.[ تيﺰمهاي روش ولتامتري به طور كلي عبارتند از:  قابل شناسايي بودنانتقال الكترون آنﺰيم ر يداكس در غياب سوبسترا ]39[.  كاهش مشكﻼت نفوذ ماده. 45Food and Drug Administration 46 Armstrong بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 38  پتانسيل اعمال شده با سرعت و دقت قابل كنترل.  :اطﻼعاتي كه از ولتاگرام به دست مي آيد به شرح زير است - پتانسيل فرمال يك زوج اكسايش-كاهشي كه از ميانگين پتانسيل پيكهاي آندي )paE ( و كاتدي )pcE( بهدست ميآيد: )17-2 ( E଴=୉౦౗ା ୉౦ౙ ଶ رادقم0E كه همانند طول موج جذبي مواد در آناليﺰ اســـپكتروســـكوپي يك وجه مشـــخصـــهي گونههاي اكسـايش-كاهشـي محسـوب مي ،دوـشميﺰان تمايل زوج اكسـايش-كاهش براي اكسـيد و يا احيا شـدن را نشـان ميدهد. - پتانسيل جدايي پيكها )pE∆ ( كهسهولت و برگشت پذيري فرآيند انتقال الكترون را نشان مي دهد: )18-2( ∆E = 0.059/n تعداد الكترونهاي انتقالي اسـت. اين عدد براي فرايندهاي سـريع انتقال الكترون ﺛابت اسـت. وابسـتگي اين عدد به سـرعت روبش بيان تـشگرب دوجو رگناپذيري الكتروشـيميايي اسـت. شـايان ذكر اسـت در شـرايط آزمايشگاهي عدد /n59 ميلي ولت بهندرت مشاهده مي شود]21[. - تـبـــسن جريـان پيـكهـاي آنـدي و كـاتـدي )pcI/paI ( كـه هرﭼـه بـه عـدد يـك نﺰديـكتر بـاشـــد فراينـد تشگربپذيرتر است. - تعيين پديدهي كنترل كننده سرعت فرايند الكترودي: از ارتباط ميان جريانهاي پيك آندي كاتدي با ســرعت روبش مي توان اطﻼعاتي در مورد نحوهي جذب آنﺰيم به دسـت آورد. ﭼنانچه پروتئينها روي سـطح الكترود جذب شـده باشـند، جريان پيك ها به طور خطي متناسـب با سـرعت روبش خواهد بود. اما در صـورتي كه آنﺰيم به داخل محلول نفوذ كند، فرآيند انتقـال الكترون تحـت كنترل نفوذ خواهـد بود كـه در اين حـالـت جريـان پيـك هـا متنـاســـب بـا ريشـــه دوم سرعت روبش است ]40[. I୮=୬మ୊మ୅୻ ସୖ୘v )2-19 ( - تاثير pH بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 39 شياﺰفا اب ًﻻومعم pH، پيكهاي آندي و كاتدي زوج ر يداكس با يك رابطه ي خطي به ســمت پتانســيل هاي منفيتر جـابـه جـا مي گردنـد. اگر شـــيـب اين نمودار بـه مقـدار 02/59 ميلي ولـت بـه ازاء هر واحـد PH نﺰديـك باشد، بدان معني است كه تعداد الكترون و پروتون تبادل شده برابر هستند. - پايداري مادهي اصﻼحگر پايداري مكانيكي مادهي اصـﻼح اب تـسا طابترا رد دورتكلا حطـس هب نآ يگدنبـسﭼ ناﺰيم اب هك رگاندازه گيري ميﺰان كـاهش جريـان خـازني انـدازهگيري ميشـــود. پـايـداري فعـاليتي آنﺰيم نيﺰ بـا انـدازه گيري كـاهش جريـان فاراديك آن تعيين ميشــود. پايداري اصــﻼح گر ميتواند با هر ﭼند روز يك بار با گذشــت زمان و يا پس از انجام تعداد زيادي ﭼرخه بررسـي شـود. بر اسـاس آنﭼه در مورد متغيرهاي قابل دسـتيابي از روش ولتامتري گفته شد، فرايندهاي الكتروشيميايي را ميتوان به 3 دسته تقسيمبندي نمود: 1- برگشتپذير:  ΔE=59/n (mV)  نسبت|pcI| به|paI| .يك است  pE .مستقل از سرعت روبش است 2- :برگشت ناپذير  پيك برگشت مشاهده نميشود 3- شبه برگشتپذير:  |pI| با افﺰايش سرعت روبش افﺰايش مييابد، ولي با آن متناسب نيست.  ΔE ازn/59 ميلي ولت بﺰرگتر است و با افﺰايش سرعت روبش افﺰايش مي يابد. pcE با افﺰايش سرعت روبش در جهت منفي جابجا ميشود. 2-8-2-كرونوآمپرومتري كرونوآمپرومتري٤7 زير شـاخهاي از روش ولتامتري اسـت كه در آن يك پتانسـيل ﺛابت و مشـخص به الكترود كار اعمال و تغييرات جريان در طول زمان اندازهگيري ميشـود. پتانسـيل اعمالي معادل پتانسـيل فرمال واكنش ردوكس آنﺰيم، انتخاب ميگردد. به نمودار شـدت جريان نسـبت به زمان كه در آزمايش كرونوآمپرومتري )و 47 Chronoamprometry بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 40 آمپرومتري( ﺛبت ميگردد، آمپروگرام گفته مي شود. ميﺰان جريان عبوري نسـبت به زمان به دو عامل نفوذ و سـرعت انجام واكنش سـطحي )انتقال بار در سـطح الكترود( بسـتگي دارد. فرض بر اين اسـت كه انتقال جرم تنها از طريﻖ نفوذ صـورت ميگيرد. هرگاه پتانسـيل اعمال شــده قادر به انجام واكنش باشــد، مقدار جريان ناگهان افﺰايش يافته و از صــفر به حداكثر مقدار خود ميرسـد. اين جريان با گذشـت زمان و با مصـرف گونه فعال در سـطح الكترود، كاهش مي يابد. در اين روش از پديده تفرمه ي براي سرعت بخشيدن به انتقال ماده و رسيدن به حالت نفوذ ايستا كمك گرفته ميشود. 2-8-3-آمپرومتري اين روش همانند روش كرونوآمپرومتري اســت و طي اعمال پتانســيل ﺛابت، گونهي مورد ســنجش به طور متوالي به محلول افﺰوده ميشـود. به منظور كاهش اﺛر نفوذ، الكترود با دسـتگاه ﭼرخاننده الكترود مي ﭼرخد و يا اينكه به كمك سيستم مغناطيسي هم زده ميشود. بررسيها نشان ميدهد در يك پتانسيل و زمان مشخص، بين شدت جريان و غلظت گونه در توده ي محلول، رابطهي خطي وجود دارد. از اين ويژگي براي رسـم نمودار درجه بندي٤8 جريان نسـبت به غلظت گونه مورد سنجش استفاده ميشود. در اين روش در صـورت بيحركت بودن الكترود و محلول، شـار تركيب الكتروليﺰ شـونده، در اﺛر گسـترش ضـخامت ﻻيهي نفوذ، با گذشـت زمان كاهش مي يابد كه به صـورت كاهش جريان ظاهر ميشـود. در صـورتي كه شـدت جريان اندازهگيري شـده ماهيت نفوذ داشـته باشـد، تغييرات آن در طول زمان از معادله ي كاترل٤9 پيروي ميكند. )20-2( I = mtିଵ/ଶ,𝑚=୬୊୅భ/మେ ஠భ/మ اين معادله از يكسـو وابسـتگي شـدت جريان را در هر لحظه به غلظت تركيب آزمايشـي در محلول نشـان ميدهد و از سوي ديگر نمايان بسح رب نايرج شهاك رگ عكس جذر زمان مي .دشاببا رسم نمودار تغييرات جريان نسـبت به عكس جذر زمان كه به صـورت خط راسـتي با شـيب 1/2D1/2-πnFAC ظاهر ميشود، ميتوان ضــريب نفوذ )D ) ( آنﺰيم درون بافر و مســاحت ســطح الكترود اصــﻼح شــدهA( را بدســت آورد. براي 48 Calibration 49 Cottrell بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 41 اندازهگيري گونه ياهالكتروفعال، پس از هر افﺰايش گونه ي آزمايشــي، نمونه اندازه جريان براي مدت زمان معين تعيين ميشود بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 42 ﻓﺼﻞ٣: روش تحقيق 1-3- همدقم ،لوا شخب .تسا شخب ود لماش يبرجت راك نيا يلك روط هب تخاسآرايه هاي نانولوله هاي كربني و بخش دوم، اصــﻼح اين آرايه هاي كربني به كمك ﻻيه نشــاني الكتريكي پلي آنيلين و عامل دار كردن آن و ســپس تثبيت آنﺰيم گلوكﺰ اكسيداز و بررسي عملكرد شيميايي و الكتريكي آن است. ٢-٣-مواد شيميايي زاديـسكاﺰكولگ ميﺰنآ) G7141- 50KU( ،اوريك اسـيد، آسكوربيك اسيد و ماده ي NHS تكرش زا Sigma- Aldrich و بقيه مواد مورد استفاده در اين پژوهش از شركت مرك٥0 آلمان خريداري شد. ٣-٣-ساخت آرايه هاي منظم نانولوله هاي كربني به روش ﻻيه نشاني بخار)CVD ( در اينپژوهش از تماخـض هب اكيليـس هيﻻ اب هديـشوپ نوكيليـس رفيو nm ٢00-٥00 اسـتفاده مي شـود و ﻻيه تماخـض هب انيمولآ يناـشن nm 2٠-30 به روش RF-Sputtering و همچنين ﻻيه نشـاني كاتاليسـت آهن به روش ALD انجام ميگيرد. رشــد نانولوله هاي كربني برروي پايه نوكيليــس رفيو ياه Fe/3O2Al/2Si/SiO توســط ســيســتم ترســيب شـيميايي بخار صـورت ميگيرد. هباين روظنمابتدا يناـشن هيﻻ زا دعب اكيليـس رفيو ياه هنومن 3O2Al و Fe به صـورت افقي داخل راكتور CVD قرار داده شـد و پس از بسـتن اتصـاﻻت و كنترل نشـتي، حرارت دهي در حضــور جريان آرگون )در مواردي آرگون همراه هيدروژن( تا رســيدن به دماي ℃٠٥٧ ادامه يافت. پس از رسـيدن به دما، جريان ياهاتيلن شنكاو و دـش هفاـضا ﺰين نژورديه و CVD .انجام گرفتاسـتفاده از آب در ياه شور اب ينبرك ياه هلول ونان ﺰتنـس CVD به نام سـنتﺰ به كمك آب ) assisted synthesis (water خوانده ميشـود. در اين ماجنا نامز رد ، تلاح CVD قسـمتي از جريان آرگون از درون رطوبت زن عبور داده شـد تا 50 Merck بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 43 .خوراك به ميﺰان مورد نظر مرطوب شــود ماجنا زا سپ CVD جريان هاي خوراك هيدروكربني و هيدروژن و جريان آرگون حاوي رطوبت قطع شد و جريان آرگون خشك تا خنك شدن كامل نمونه تا دماي محيط از درون راكتور عبور نمود. در انجـام آزمـايش هـا از نرخ حرارت /min℃٥ براي افﺰايش و نرخ/min ℃ ٧ براي كـاهش دمـاي نمونـه هـا اسـتفاده شـد. دنيارف CVD در زمان ياه٥٤دقيقه تا ٠٦ تفرگ ماجنا هقيقد. در اين كار، از آب در حدودppm 5٠٠-10٠٠ آب به عنوان پايدار كننده هدافتـسا تـسيلاتاكمي ـشود. براي طيحم رد تبوطر نيمات CVD از يك كپسول تبوطر اب نوگرآ ppm 5000 هدافتسا دوشيمكه با جريان ديگري از نوگرآ كشخبراي دست يافتن به غلظت مطلوب رقيﻖ مي شود. طبﻖ منابع در انجام فرايند ،CVD نرخ كل دبي عبوري از راكتور با توجه به ابعاد راكتور به گونه اي اســت كه نســبت دبي كل )بر حســب ســانتي متر مكعب بر دقيقه( به قطر داخلي راكتور )ســانتي متر( در حدود ٠٠١مي باشد. بنابراين در انجام آزمايش ها نرخ كل دبي عبوري با توجه به ابعاد راكتور كوارتﺰ ٠٥٢ميلي ليتر بر دقيقه براي آزمايش ها با كوره افقي انتخاب شده تسا. Quartz tube Heater Heater Temperature controllerMFC RegulatorHot tube furnace assembly Oxygen trap Vent Bubbler flow meter CH4/ C2H4ArH2 Humidifier equipped with cold water bath Thermometer Figure 8شكل )1 -3( ﺳيستﻢ انجام آزﻣايﺶ CVD همراه بﺨار آب با الگوي ﻣوازي بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 44 4-3- ﻻيه نشاني پلي آنيلين F 9) شكل2-3 (. سل الكتروشيميايي ﻻيه نشاني نيلينآ يلپ ٣-٥-صيقل دادن١٥ نداد لقيـص ياربانتها ي آرايه هاي نانوكربني مدفون شـده در پلي آنيلين از µM2/0 پودر آلوميناي حل شـده در محلول MKOH1 استفاده شد. 6-٣- ينبرك ياه هلول ونان ندرك راد لماع جهـت عـامـل دار كردن آرايـه هـاي نـانولولـه هـاي كربني بـا پﻼســـمـاي DBD ،از تخليـه الكتريكي بـا مـانع ديالكتريك در محيط بخار آب/هوا يامد رد˚C70 .اسـتفاده شـد بيشـترين مقدار گروه هاي عاملي اكسـيژن دار در مدت زمان 4 .دندـــش داجيا هقيقدگروه هاي عاملي ايجاد شـــده باعث افﺰايش خواص آبدوســـتي نــانـولـولــههــا، مـوجــب بـهـبـود بـرهـمـكـنـش آن هــا بــا آنـﺰيـم هــا شــــدنــد. بـراي اشـــبــاع هـوا از بخار آب، يك ستون شيشهاي به ارتفاع 35 سانتي متر از آب مقطـــر پـــر شـــده و درون حمـــام روغـــن 51 Polishing بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 45 يامد رد نوكيليـس ˚C70 قرار گرفت و هواي خالص با دبيsccm40 درون اين ســـــتون عبــــور داده شد. امد نيا رد بآ راخب راشف 31/0 اتمسفر است. براي جلــوگيري از ميعــان بخــار آب، تمــامي طــول مســـير از خروجي اشـــباع كننده تا خروجي راكتور پﻼســـما توســـط كنترل كنندهي دما در دمايي باﻻتر از دماي˚C70 نگه داشته شد]21[. شكل)2-3( شماتيك و تصوير سامانه آزمايشگاهي مورد استفاده براي عامل دار نمودن نانولوله هـــا بـــه وسيله يامسﻼپ ي DBD را نشان ميدهد. در اين پژوهش براي توليد پﻼســما از تخليــه الكتريكــي بــا مانع دي الكتريك استفاده شد. 10)شكل3-3( تامشيك و تصوير تجهيزهاي آزمايشگاهي مورد نياز براي تولي د پﻼسماي DBD شامل: دستگاه تابعساز، اسيلوسكوپ و آمپلي فاير ولتاژ و فركانس باﻻ ]21[ براي توليد جريان الكتريكي يك دســـتگاه تابعســـاز٢٥ مدل 32- PINTEK FG .مورد اســـتفاده قرار گرفت خروجي اين دسـتگاه توسـط يك دسـتگاه منبع تغذيه ولتاژ و فركانس باﻻ ) Trek 10/20 A-AC ( هﺰار برابر ميشــود. براي تعيين مقدار جريان و اختﻼف فاز بين ولتاژ و جريا ن، از يك دســتگاه اســيلوســكوپ مدل HAMEG HM 203 اســتفاده گرديد. جريان عبوري گاز براي هر50 ميليگرم نمونه، توســط كنترل كننده سرعت جريان جرمي بر رويsccm 40 .تنظيم شده است 52 Function generator بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 46 7-٣-بررسي عملكرد زيست حسگري كي زا راك نيا رد لماـش يدورتكلا هـس ييايميـشورتكلا لـسالكترود كربن شـيشـه اي به عنوان الكترود كار جهـت مقـايســـه ، آرايـه هـاي كربن نـانوتيوب بـه عنوان الكترود كـار اصـــلي، الكترود مرجع نقره/كلريـد نقره و الكترود كمكي پﻼتين )بــا مســــاحــت ســـطح 85/1 ســــانتيمتر مربع( بــا اتصــــال بــه دســـتگــاه پتانسيوستات/گالوانوستات ) PalmSense( استفادهشد. الكترود كار با مساحت سطح 5/1سانتيمتر مربع به كار گرفته ميـساتپ ديرلك لولحم رد هدافتـسا مدع عقاوم رد عجرم دورتكلا .دـش 3 موﻻر نگهداري ميشـد. در تمام آزمايشهاي اين پژوهش، از آب دو بار يون زداييشــده اســتفاده شــد و در هنگام انجام تســت هاي ولتامتري، گاز نيتروژن جهت اكسيژن زدايي به درون محلول بافر فسفات دميده مي شد. ٣-7-١-تهيه ي بافر فسفات به منظور تهيه تظلغ اب تافــسف رفاب 1/0 موﻻر درpH برابر7 ادتبا ،486/5 گرم از4HPO2K )2/174 گرم بر مول( و 804/6 گرم از4PO2KH )1/136 گرم بر مول( توزين شــده و ســپس با 100 ميليليتر آب دوبار يونزداييشـده تركيب شـد. براي سـاخت بافر با pH برابر5 تا11 ، جرم مشـخص از نمك ياه4HPO2K و 4PO2KH مطابﻖ جدول5 با100 ميليليتر آب تركيب شد. جدول 5. راهنماي تهيه ي بافر فسفات درpH هاي مختلف pH 4PO2KH ()گرم 4HPO2K ()گرم 5 609/13 1097/0 6 609/13 097/1 7 8045/6 4866/5 8 408/0 281/8 9 054/0 042/11 10 0068/0 8/13 11 0008/0 5/16 مقادير فوق با اسـتفاده از معادله هندرسـون-هﺰلباخ محاسـبه شـده كه در آن apK ، ﺛابت تفكيك فسـفريكاسـيد بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 47 و [𝐴ି] و[𝐻𝐴] به ترتيب غلظت4HPO2K و4PO2KH .است pH = pKᇱ +log ([୅ష] [ୌ୅]) كـه 'pK ﺛـابـت تفكيـك اســـيـد فســـفريـك بوده و ]-[A و[HA] بـه ترتيـب غلظـت 4HPO2K و4PO2KH ميباشند. براي جلوگيري از آلوده شــده الكترود، محلول فســفات تنها يك بار براي هر آزمايش اســتفاده شــد و براي انجام آزمايش جديد از بافر فسفات تازه استفاده مي شد. ٣-7-٢-تهيه ي محلول آنزيم و تثبيت آن برروي سطح الكترود بــراي تثبيــت آنــﺰيم بــرروي ســطح الكتــرود از روش هــاي مختلفــي از جملــه ات صــ اﻻت متقــاطع، اتصــال عرضــي و اتصــال كوواﻻنســي اســتفاده مــي شــود. در اينجــا بــراي تثبيــت آنــﺰيم از روش كوواﻻنســي اســتفاده مــي كنــيم. مﺰيــت ايــن روش نســبت بــه ســاير روش هــا جلــوگيري ازنشــت آنــﺰيم بــه درون محلول و مختل شدن عملكــرد حســگر اســت. در ايــن روش، بــين مــاده زيســتي و گــروه عــاملي ويــژه - اي كه روي تكيــه گــاه مســتقر در ســطح الكتــرود قــرار دارد، پيونــدي ايجــاد مــي شــود. گــروه هــاي هســته خواه موجود در آمينواســيدها بــراي ايجــاد پيونــد مناســب اســت. مــواد حــد واســط نيــﺰ در ايجــاد پيونــد بــين گونــه زيســتي و تكيــه گــاه اســتفاده مــي شــود . پــس از عامــل دار كــردن آرايــه هــا بــا گــروه عامــل كربوكسيل و با توجــه بــه عامــل دار بــودن ذاتــي نانولولــه ، آنــﺰيم هــاي داراي گــروه عــاملي مــي تواننــد در حضور EDC وNHS تا رــيز لكــش .دنوــش لــصتم اه نآ هبصــ ال گــرو هــاي زيســتي توســط پيونــد آميني را توضيح مي دهد. بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 48 Figure 11 شكل)4-3( اتصال مولكول زيستي توسط گروه آميني]42[ براي تهيه و تثبيت آنﺰيم، پس از عامل دار كردن الكترود، آن را در1 لولحم رتيل يليم PBS لماـش mg/mL 10 EDC وmg/mL 30 كه به طور مداوم حدود150 دقيقه با ســرنگ تميﺰ در حال هم زدن بود اســتفاده شـــد. بعد از اين مدت و پس از شـــســـتن الكترود با محلول بافر 7 pH= ،5/0 ميلي ليتر از محلول آنﺰيم mg/mL) 5( كه در محلول بافر فسفات با7 pH= تهيه شده بود برروي سطح الكترود قرار گرفت و واكنش لولحم اب دورتكلا ،نآ زا سپ .دـش ماجنا قاتا يامد رد تعاـسود تدم هب PBS با7 pH= شـسـته شـد و در موارد عدم استفاده، در محلول بافر فسفات با 7 pH= در درماي4 .درجه ي سانتي گراد نگهداري شد شـكل )4-3 (شـماي كلي از مرحله ي سـاخت آرايه تا تثبيت آنﺰيم برروي آرايه هاي عامل دار شـده را نشـان مي دهد. بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 49 F 12 شكل)5-3( شماي كلي از ساخت الكترودها و تثبيت آنزيم برروي سطح آن ٣-7-٣-تعيين مشخصات براي انجام آزمايشــات جهــت تعيــين مشخصــات الكتــرود و بررســي عملكــرد، ابتــدا بــرروي ســه نمونــه ي مختلف از آرايــه هــا بــا طــول هــاي مختلــف و قطــر يكســان بــه روش الكتريكــي پلــي آنيلــين را مــي نشــانيم. بــا توجــه بــه طــول آرايــه هــاي مختلــف، زمــان نشــاندن پلــي آنيلــين متفــاوت بــود. بــراي ايــن الكترودهــا تســت اســتاندارد انجــام شــد.در مرحلــه ي بعــد، بــراي آرايــه هــايي بــا طــول هــاي يكســان و قطرهاي مختلف ﻻيه نشاني انجام شد. بــراي ايــن نمونــه هــا نيــﺰ تســت اســتاندارد جهــت بررســي اوليــه ي عملكرد الكترود انجــام شــد. در نهايــت، بــا مقايســه ي نتــايج بــه دســت آمــده از آزمايشــات، بهتــرين نمونه كه نمونه اي با كمتــرين قطــر ممكــن و بيشــترين ﭼگــالي در واحــد ســطح بــود بــه عنــوان الكتــرود اصلي انتخاب شد و تمام آزمايشات بعدي برروي آن انجام شد. 1-1-1- ٣-7-٤-بررسي تاثير سرعت روبش بر روي رفتار اكسايش و كاهش آنزيم به منظور بررســي اﺛر ســرعت روبش بر رفتار ردوكســي هيبريدهاي ســنتﺰ شــده، از ولتامتري ﭼرخه اي در تـعرـــسهـاي روبش 540-520 -500-480-450 -400-380-350 -300-280-250 -230 -200 - بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 50 170 10-20-30-40-50-80-100-130-150 .دـــش هتفرگ هرهب هيناﺛ رب تلو يليم. با افﺰايش ســـرعت روبش در روش ولتامتري ﭼرخهاي، جريان پيك ها و لابند هبآن حســاســيت روش افﺰايش مي يابد، با اين وجود جريان خازني نيﺰ متناسـب با اين افﺰايش سـرعت رو بش، زياد و موجب محدوديت حسـاسـيت روش ميشـود تـسين بولطم نيا هك. از اين رو سـرعت روبش اغلب در محدودهي 50-20 ميليولت بر ﺛانيه به كار گرفته شد. در اين پژوهش، از سرعت روبش 50 ميليولت بر ﺛانيه استفاده شده است. ٣-٧-٥-آزمايشهاي ولتامتري و آمپرومتري زكولگ هب تبسن تيساسح نييعت تهج 10 ميلــيليتــر بــافر فســفات را در ســل الكتروشــيمي مــي ريــﺰيم. در آزمــايش ولتــامتري، پتانســيل در محدوده 1- تا0 ولت اعمــال شــده و بــراي هــر مرتبــه تﺰريــﻖ مقــدار معــين گلــوكﺰ نمــودار ولتــاموگرام آن ﺛبت گردبــ د. در آزمــايش آمپرومتــري بــا اعمــال پتانســيل ﺛابــ ت مشــخص، نمــودار جريــان بــر حســب زمان )آمپروگرام( قبل و پس از تﺰريﻖ گلوكﺰ تباﺛ ينامز ياه هلصاف اب ﺰكولگ يلاوتم رسم شد. ٣-7-6- انتخاب زكولگ هب تبسن يريذپ انتخابپذيري الكترود هاي اصﻼح شــده نســبت بــه گلــوكﺰ در محلــول بــافر فســفات و در حضــور اســيد آســكوربيك و اســيد اوريــك انجــام شــد. بــراي انجــام ايــن ســري آزمــايشهــا، پاســخ آمپرومتــري و ولتــامتري الكترودهــاي اصــﻼح شــده نســبت بــه تﺰريــﻖ مقــادير مســاوي از محلــول هــاي گلــوكﺰ )0/2 ميلــي مــوﻻر( اســيد آســكوربيك ) 1/0 ميلــي مــوﻻر( و اســيد اوريــك ) 1/0 ميلــي مــوﻻر( بــه محلــول بــافر فسفات مــورد بررســي قــرار گرفــ ت. بــراي تهيــه محلــول اســيد اوريــك بــه دليــل نــامحلول بــودن آن در محــيط آبــي، از محلــول NaOH 5/0 .مــوﻻر اســتفاده شــد پتانســيل بهينــه بــراي انجــام ايــن آزمــايش 55/0-.بود 8-٣-تعيين مشخصه ها براي تعيين مشـخصـه هاي مربوط به آرايه هاي نانولوله هاي كربني از روش هاي مختلفي اسـتفاده مي شـود كه در ادامه به آن ها پرداخته مي شود. بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 51 1-8-3- زيلانآ ATR-FTIR براي تعيين سـاختار و شـناسـايي تركيبات آلي، پيوندهاي شـيميايي و شـناسـايي گروه هاي عاملي و سـاختار مولكولي بكار مي رود. ٣-8-٢-آناليز تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي SEM) (53 تخير يـسررب روظنم هبشـناسـي آرايه هاي نانولوله هاي كربني از تصـاوير ميكروسـكوپ الكتروني روبشـي استفاده شد. ٣-8-٣-آناليز رامان )Raman ( طيفسنجي رامان يك تكنيك طيف ســنجي بــر اســاس پراكنــدگي نــور تكفــام اســت كــه معمــوﻻ از يــك ليــﺰر ناشــي مــي شــود. در ايــن تكنيــك، نــور دﭼــار پراكنــدگي غيــر اﻻســتيك مــي شــود. پراكنــدگي غيــر - اﻻستيك يعني فركانس فوتونها در نور تكفــام طــي بــرهم كــنش بــا يــك نمونــه تغييــر مــي كنــد. فوتــون - هاي نور ليﺰر توسط نمونه جــذب و بــاز نشــر مــي شــود. فركــانس فوتــون هــاي بــاز نشــر شــده نســبت بــه فركــانس اصــلي تكفــام بــه بــاﻻ يــا پــايين انتقــال مــي يابــد كــه اﺛــر ر امــان ناميــده شد هاســت. ايــن انتقــال اطﻼعاتي در مورد انتقال فركــانس ارتعاشــي، ﭼرخشــي و ســاير انتقــال هــاي فركــانس كــم در مولكــول هــا به دست ميدهد. طيفسنجي رامــان مــي توانــد بــراي مطالعــه نمونــه هــاي جامــد، مــايع و گــازي اســتفاده شود ]43[. ٣-8-٤-آناليز ولتاﻣتري پالس تفاضلي DPV)(54 آناليﺰ ولتامتري پــالس تفاضــلي يــك روش ولتــامتري اســت كــه در آن جريــان بــه عنــوان تــابعي از زمــان صخاــش نيــب ليــسناتپ زا يعبات و٥٥ و الكتــرود مرجــع انــدازه گيــري مــي شــود كــه بــه علــت حساســيت 53 Scanning electron microscopy 54 Differential pulse voltammetry 55 Indicator بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 52 بيشتر نســبت بــه ســاير روش هــاي پتانسيواســتاتيك معمــوﻻ در انــدازه گيــري هــاي كمــي اســتفاده مــ ي- گيرد. از آنجايي كه در روش هــاي ولتــامتري غلظــت گونــه الكتروفعــال ارتبــاط مســتقيم بــا شــار جريــان فارادي دارد در نتيجــه بهتــر اســت از روش هــايي اســتفاده گــردد كــه در آنهــا جريــان فــارادي در بيشــينه مقدار خود باشد.پتانسيل با تغييــر پــالس هــاي دامنــه تغييــر مــي كنــد و جريــان قبــل و بعــد از هــر پــالس ولتاژ اندازه گيري مي شود. اين انــدازه گيــري بــر پايــه ي الكتروشــيميايي اســت كــه بخــاطر ســاده بــودن، ارزان بــودن و زمــان آنــاليﺰ كوتــاه بســيار كارآمــد اســت. كــاربرد عمــده ي آن در روش هــاي تشــخيص پﺰشــكي٥6 اســت و بــراي تشــخيص مولكــول هــاي زيســتي از آن اســتفاده مــي شــود. در اينجــا از ايــن روش براي تشخيص و اندازه گيري سطح گلوكﺰ استفاده مي شود. براي نيل به اين هدف بهتر اسـت شـكل پتانسـيل اعمالي مطابﻖ شـكل )4-4 ( به صـورت پله اي تفاضـلي اعمال شـود . يعني در ابتدا پتانسـيل به صـورت ناگهاني افﺰايش يابد تا سـد انرژي پتانسـيل براي انجام واكنش فارادي طي گردد و جريان فارادي به بيشينه مقدار خود برسد. Figure 13 شكل)6-3( نحوه ي اعمال پتانسيل در آناليزDPV ٣-8-٥-طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي EIS) (57 يكــي از روش هــاي بررســي ســرعت خــوردگي اســت. اســاس كــار ايــن روش انــداره گيــري امپــدانس 56 Bioanalytical 57 Electrochemical impedance spectroscopy بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 53 .جريــان متنــاوب در دامنــه اي از فركــانس اســت طيــف ســنجي امپــدانس الكتروشــيميايي ابــﺰاري قدرتمنــدي اســت كــه در ﭼنــد دهــه اخيــر بــه تكنيكــي رايــج جهــت مشخصــه يــابي فراينــد خــوردگي، پارامترهاي محافظت در برابــر خــوردگي و پوشــش هــا تبــديل شــده اســت. ايــن تكنيــك الكتروشــيميايي غير مخرب بــوده و مــي توانــد بــراي ارزيــابي ســينتيك خــوردگي در يــك محــيط خورنــده تســريع شــده به ويژه براي پوشش هــا بــه كــار گرفتــه شــود . در ايــن روش پتانســيل كــوﭼكي بــه صــورت متغيــر بــا زمــان بــه نمونــه اعمــال شــده و جريــان انــدازه گيــري شــده و امپــدانس سيســتم و زاويــه ي امپــدانس اندازه گيري مي شــود. ايــن كميــت هــا در ارتبــاط يــا فراينــد هــاي الكتروشــيميايي، شــيميايي و فيﺰيكــي پيل تفسيرميشوند. بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 54 ﻓﺼﻞ 4 : نتايج و بحث 1-4- همدقم در اين فصل نتايج تعيين مشخصهها و آزمايش هاي الكتروشيميايي ارائه ميشود. 4-1-1- آناليز اشعه ي فروسرخ شكل)1-4 (طيف ATR-FTIR الكترود PANI/VACNTs عامل دار شده با گروه هاي كربوكسيل براي مشـاهدهي گروههاي عاملي CNT-OH از اشـعهي فرو سـرخ اسـتفاده گرديد. طيف FTIR نانولولهها لحم رد كيپ كي يواح−1cm9156 اســت كه به پيوند دوگانهي كربن-كربن نســبت داده مي شــود. حضــور همزمان پيك پهن واقع در −1cm 0333 كه معرف گروه هيدروكســيل اســت و پيك واقع در −1cm 2317 كه به گروه كربونيل نسـبت داده ميشـود نشـاندهندهي وجود كربوكسـيل بر روي سـطح نانولولهها ميباشــد. پيك واقع در −1cm 1270 به پيوند يگانهي كربن- تــسا طوبرم نژيــسكا. آناليﺰ فروســرخ همچنين تا حد زيادي قادر به تشــخيص گروههاي پلي آنيلين نيﺰ بوده اســت. پيك −1cm 2921 مربوط بـه گروهC-H ، پيـك٩٦٥١ مربوط بـه گروه C=C و پيـك 1223 مربوط بـه گروهC-N بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 55 ميباشد. ٢-١-٤- يشبور ينورتكلا پوكسوركيم ريواصت شـكل )2-4 ( تصـاوير به دسـت آمده از ميكروسـكوپ الكتروني روبشـي را نشـان مي دهد. قطر متوسـط آرايه هـا بين 50 تـا 100 نـانوومتر و طول آن هـا نيﺰ حـدودا 80 تـا 100 ميكرومتر اســـت. انـدازه ي قطر آرايـه هـا ـبا اندازه ي آنﺰيم قابل مقايسه است، در نتيجه براي اتصال كوواﻻنسي آنﺰيم به سر آرايه ها مناسب هستند. ح0 و شكل )2-4 يواصت (ر ميكروسكوپ الكتروني روبشي از )الف و ب( سطح مقطع ، )ج و د( روي سطح VACNTs ٣-١-٤-آناليز طيف سنجي رامان نتايج طيفسـنجي رامان نانولوله هاي كربني عامل هدـش راددر شـكل)2-4 ( تـسا هدـش هداد ناـشن. آناليﺰ رامان انجام گرفته از نمونه هايي كه براي سـاخت الكترود مورد اسـتفاده قرار گرفتند به منظور مطالعه ي سـاختار و خلوص آنها در شــكل زير آورده شــده ا .دنبطور كلي پيك هاي VACNTs هدودحم رد1-cm٠٠٠٣-٠٠1 گﺰارش شـده اسـت. كه در اين روش سـنتﺰ شـدت باﻻتر و پيك قوي تر در1–cm ٦٧٥١ هب طوبرم ،باند G بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 56 تيفارگ، نسـبت به پيك در1–cm ٩٣٣١ ، مربوط به دنابD ناشـي از كربن آمورف، نشـانگر آن اسـت كه آرايه سنتﺰ شده داراي درصد باﻻتري از نانو لوله هاي نيمه هادي كريستاله با خلوص باﻻ مي باشد. براي مشـتقات پايه كربني همانند نانو لوله هاي كربني و گرافن يكي از مناسـب ترين روش ها براي شـناسـايي يپوكـسورتكپـسا يياـسانـش ياه شور رياـس رانك رد بيكرترامان ميباشـد. براي نانو لوله هاي كربني ظهور هر يك از قله هاي D ،Gو2D .نشـان از حضـور و يا عدم حضـور گونه هاي كربني و راندمان حضـور آنها دارد ظهور اين قله ها در نواحي فركانسـي خاص كه ناشـي از تاﺛير گونه هاي كناري بر فركانس ارتعاش ميباشـد ميتواند در شناسايي كيفي گونه بسيار موﺛر باشد. همچنين فاكتور موﺛر ديگري كه براي شناسايي در تكنيك رامان موﺛر است شدت قله هاي ياد شده است.قله D معموﻻ شـكسـتگي سـاختار و يا كامل نبودن فرآيند تشـكيل نانو لوله هاي كربني را نشـان ميدهد و نسـبت تدـش G/2D نشـان دهنده ميﺰان تشـكيل نانو لوله ها به صـورت مجﺰاسـت. افﺰايش مقدار G نشـان ميدهد تدـش شياﺰفا اما دنا هدرك اديپ عمجت دنا هدـش ليكـشت يبوخ هب اه هلولونان هكنيا اب هك 2D نشـان از تشـكيل نانو لوله هاي مجﺰا با سطح تماس باﻻ دارد. طيف رامان درج شــده در تحقيﻖ فوق نشــان ميدهد همراه با ماده ســنتﺰي مورد نظر مقداري ناخالصــي هم هلق رتــشيب تدــش اما دراد دوجو G نشــان از راندمان تشــكيل نانولوله ها در مقابل ســاختارهاي ناقص و شـكسـت ها دارد ) D/G 65/100 ( همچنين افﺰايش شـدت قله2D نسـبت به حالت اول نشـان از تشـكيل نانو لوله ها به صورت مجﺰا با افﺰايش زمان دارد. بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 57 شكل)3-4 ( طيف سنجي رامان الكترود VACNTs ٤-١-٤-طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي طيف ســنجي امپدانس الكتروشــيميايي براي بررســي رفتار انتقال الكترون و مقاومت الكترود قبل و بعد از اصـﻼح با پلي آنيلين انجام شـد. شـكل زير امپدانس الكترود PANI/VACNT و الكترود VACNT را در در ميدان هاي نوســان ٥8 مختلف نشــان مي دهد. با توجه به آنچه در شــكل مي بينيم، در فركانس هاي پايين، با اعمال پتانســـيل گونه هاي موجود در محلول به ســـمت الكترود با بار مخالف حركت مي كنند) گونه هاي مثبت به سـمت الكترود با بار منفي و گونه هاي منفي به سـمت الكترود با بار مثبت( تا زماني كه پتانسـيل به حدي برسد كه واكنش انجام شود و جريان ما به جريان از جنس فارادي تبديل شود. در فركانس هاي پايين، گونه ها فرصــت كافي را دارند تا به ســطح الكترود با بار مخالف برســند و واكنش ان جام شــود. در اينجا، امپدانس واربرگ٥9 خود را نشــان مي دهد و رابطه به صــورت تقريبا خطي مي شــود) بعد موهومي و بعد حقيقي مقاومت در يك رابطه ي خطي نسـبت به هم قرار مي گيرند(. در اينجا واكنش فارادي در حال انجام گرفتن اسـت. با باﻻ بردن فركانس، گونه ها زمان ﻻزم براي انجام واكنش در سـطح الكترود به صـورت كامل 58 Amplitude 59 Varberg بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 58 را ندارند. هرﭼه اين فركانس باﻻتر برود، واكنش كمتر انجام مي شـود تا جايي كه به مرحله اي مي رسـيم كه ،ﻻاب رايـسب سناكرف ليلد هبگونه ها فرصـت انجام واكنش در سـطح را پيدا نمي كنند، واكنش فارادي انجام نمي شـود و رابطه ي خطي بين بعد حقيقي و موهومي ديگر صـدق نمي كند. در اينجا به نيم دايره ي نمودار مي رسـيم. در اينجا خارن تشـكيل مي شـود و قبل از اينكه پتانسـيل به حدي برسـد كه واكنش انجام شـود ، جهت حركت گونه ها عوض مي شود، در نتيجه هيچ واكنش و جريان فارادي نخواهيم داشت. اين نرسيدن به مرحله ي واكنش مقاومت خازني بين مرز مشــترك60 الكترود و محلول را مشــخص مي كند. هرﭼه اين دايره كوﭼكتر باشـد، يعني مقاومت بين مرز مشـترك الكترود و محلول كمتر اسـت. در اين شـرا يط، سـيسـتم در فركانس هاي باﻻ هم مي تواند واكنش فارادي انجام دهد. با توجه به آنچه در شـكل مي بينيم، پس از اصـﻼح الكترود با پلي آنيلين، ميﺰان مقاوت خازني در برابر انتقال بار كمتر اسـت كه اين نشـان دهنده ي بهبود انتقال الكترون است. همچنين، قله ي نمودار نشان دهنده ي مقاومت در برابر انتقال الكترون 6١ است. پس از اصﻼح الكترود، مقاومت در براير انتقال الكترون نيﺰ به ميﺰان قابل توجهي كاهش يافته است. 60 Interface 61 Charge transfer resistant بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 59 igشكل)4-4( نتايج آزمايش امپدانس. a ( امپدانس واربرگ6٢ b ( امپداتس الكترود PANI/VACNTs (c امپدانس الكترود VACNTs ٢-٤-بررسي عملكرد زيست حسگري الكترود ١-٢-٤-بررسي عملكرد با استفاده از نمودار ولتامتري جهت بررسـي نمونه هاي مختلف آماده شـده و انتخاب بهترين نمونه، عملكرد آن ها جهت تشـخيص گلوكﺰ مورد بررسـي قرار گرفت. با توجه به شـكل، نمونه ي b نسـبت به نمونه هاي ديگر پتانسـيل فرمال بيشـتري را براي تشـخيص گلوكﺰ دارد، كه اين سـبب كاهش انتخاب پذيري الكترود مي شـود. مقادير باﻻي پتانسـيل فرمال سـبب كاهش انتخاب پذيري الكترود نسـبت به گلوكﺰ مي شـود، زيرا در اين پتانسـيل ها گونه هاي مداخله گر ديـسا كيبروكـسا ريظنو اوريك اسـيد توانايي اكسـيد شـدن پيدا مي كنند و همين موضـوع سـبب ايجاد پيك اضافي در نمودار ولتامتري و اختﻼل در تشخيص گلوكﺰ مي شود. بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 60 شكل )5-4 (بررسي عملكرد اﻟكترودهاي a,b,c,d جهت تشخيص زنآيم Fir14 جدول6 پتانســيل فرمال و مقدارجدايي پيكها )∆𝑬𝒑( پيكهاي اكســيد - تيبثت ميﺰنآ يايحاشــده روي نمونهها را با اسـتناد به ﻻابنشـان مي دهد. با توجه به جدول نمونه ي d نسـبت به سـاير نمونه اه∆𝑬𝒑 كمتر و در نتيجه فرايند اكســيد - تــشگرب ميﺰنآ يايحاپذيرتري دارد. پيك هاي آندي و كاتدي نمونه ي d نســبت به تــسا هدــش رهاظ يرت يفنم ليــسناتپ رد اه هنومن رياــس. عﻼوه بر اين، ميﺰان افﺰايش جريان فارادي براي تشـخيص گلوكﺰ اكسـيداز براي نمونه ي d تـسا رتـشيب اه هنومن رياـس زا جريان فارادي بيانگر تشـخيص آناليت توســط الكترود اســت، هر ﭼقدر ميﺰان جريان فارادي بيشــتر باشــد، قا بليت الكترود براي تشــخيص آناليت بيشتر است. همچنين،با درنظــرگرفتن نسبت جريان پيك آندي به جريان پيك كاتدي اين الكترود كه حدود يك است، مـــي تـــوان نتيجه گرفت فعاليت ريداكسي گلوكﺰ اكسيداز تثبيت شده روي اين الكترود شـبه برگشـت تـسا ريذپ. در نتيجه، نمونه ي d ناونع هب هنومني نهايي براي تثبيت آنﺰيم گلوكﺰ اكسـيداز و بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 61 .انجام ادامه ي آزمايشــات انتخاب شــدجدول 6 پتانســيل فرمال و مقدار جدايي پيكها )∆𝑬𝒑( پيكهاي اكسيد- تيبثت ميﺰنآ يايحاشده روي نمونه ها را با استناد به شكل )5-4 (نشان ميدهد جدول 6 . بررسي و م قايسه ي عملكرد الكترودهاي مختلف نمونﻪ پتانسيل فرﻣال )ولت( جﺪايي پيك ها)ﻣيلي (تلو B 2833/0- 0609/0 C 4691/0- 078/0 D 525/0- 059/0 تفاوت در عملكرد انواع مختلف آرايه هارا مي توان به قطر آرايه ها در واحد ســطح نســبت داد. با توجه به اينكه در همه ي موارد تنها طول ﺛابتي از آرايه ها پس از ســابيده شــدن در معرض عامل دار شــدن و تثبيت آنﺰيم قرار مي گيرد، پس تغيير در ارتفاع نمي تواند عامل تعيين كننده براي عملكرد الكترود باشـد.آرايه هاي با قطر ناــسكيو .دنداد ناــشن ميﺰنآ تيبثت لباقم رد ار يناــسكي دركلمع توافتم ياه لوطتغيير زمان ﻻيه نشـاني بخار شـيميايي عامل تغيير دهنده ي طول آرايه هاسـت. هر ﭼقدر زمان اين ﻻيه نشـاني بخار بيشـتر باشد، طول آرايه هاي حاصل نيﺰ بيشتر مي شود. از آنجا كه روش ﻻيه نشـاني براي تمام الكترودها يكسـان اسـت و تنها زمان ﻻيه نشـاني براي آرايه ها با توجه به طول و ﭼگالي آن ها متفاوت اسـت، اين عامل نيﺰ به طور مسـتقيم با طول و ﭼگالي آرايه ها متناسـب اسـت و در نتيجه نمي تواند عامل تعيين كننده باشد. ـسررب يارب هدننك نييعت لماعي آرايه ها، قطر آرايه ها و يا به عبارتي ﭼگالي آن ها در واحد سـطح مي باشـد. به طور كلي، كاهش اندازه ي قطر الكترود مي تواند به طور گســترده اي ســبب افﺰايش حســاســيت و بهبود انداره گيري هاي الكتروشـيميايي شـود. برتري اصـلي الكترودهايي با اندازه ي كو ﭼكتر مي تواند به تشـكيل سـريع ميدان انتشـار شـعاعي6٣ سـه بعدي و كاهش مقاومت اهمي نسـبت داده شـود كه همين سـبب افﺰايش 63 Radial diffusion field بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 62 سـرعت انتقال جرم، افﺰايش ﭼگالي جريان و همچين افﺰايش نسـبت سـيگنال به نويﺰ6٤ مي شـود. اين موا رد انگيﺰه ي اصـلي براي كاهش اندازه ي آرايه ها و حتي حركت از الكترودهايي با اندازه ي ميكرو به اندازه ي نانو مي باشد. دـشر رد يلـصا شلاﭼ VACNTs كنترل اندازه ذرات كاتاليسـت مي باشـد كه قطر و تعداد ديواره CNTs را تعيين مي كند. تاكنون تكنيك هاي زيادي براي كنترل اندازه ذرات كاتاليسـت اسـتفاده شـده اسـت. عﻼوه بر اين پيش مراقبت كاتاليست تاﺛير بسﺰايي بر روي رشد CNTs .دارد عوامل موﺛر در رشــد نانو لولههاي كربني بر اســاس روش CVD عبارتند از: پايه، كاتاليســت )نوع، تركيب، تظلغ و خرن ،اهزاگ بيكرت و عون لماـش نبرك عبنم ،(تارذ هزادنا و تماخـضپيش ماده ، دما و فشـار . قابل كنترلترين روش براي سـنت دشر و ﺰ CNT با تعداد ديواره هاي معين و مشخص، تنظيم مشخصات كاتاليست شـامل اندازه ذرات، تركيب، ضـخامت فيلم و همچنين بهينه كردن شـرايط سـنتﺰ شـامل دماي رشـد و سـرعت جريان گازهاي فرآيند مي باشد بـسانم يربز و هدرك يريگولج هيﻻ ريز لخاد هب ذوفن زا انيمولآ رفاب هيﻻ روـضح تياـس يارب يطيحم وهاي تياـس هتيـسناد .دنكيم داجيا تـسيلاتاك يياز هتـسههاي هسـته زايي تعيين كننده دانسـيته آرايه رشـد يافته اسـت بطوري كه مي تواند به توليد آرايه با دانســيته باﻻ كمك كند. بطور كلي ﻻيه پيوســته Fe تياــس هبهاي فعال نامﺰمه روط هب و هدـش هتـسكـش 2SiO موجود رويSi به جلوگيري از واكنش شـيميايي Si با كاتاليسـت كمك مي كند زيرا Si خالص ميتواند با كاتاليســتهاي مختلف واكنش دهد واحتماﻻ منجر به تشــكيل اتم C در كاتاليسـت سـيليكات و silicate-C دننام ييايميـش ظاحل زا رﺛا يب و يثنخ هيﻻ كي نياربانب .دوـش 2SiO به رشد آرايه MWCNTs .بلندتر با خلوص بيشتركمك مي كند اﺛر آلومينا به عنوان يك زير ﻻيه بررسـي شـده اسـت. گﺰارش شـده اسـت كه برهمكنش قوي بين 3O2Al و اـمومع) تـــسيلاـتاـك Fe ( منجر بـه رشـــد CNT هـايي بـا ارتفـاع زيـاد ،حـدود ميلي متر، و قطر كمتر ميشـــود. هيﻻ كي ناونع هب انيمولآ هكيروطبواســـطه موﺛر بين كاتاليســـت و زيرﻻيه براي رشـــد نانو لولههاي طويل ) super long CNTs ( عمل مي كند[11] از ديگر پارامترهاي بررسـي شـده براي كاهش قطر نانو لوله هاي رشـد يافته مي توان تغيير ضـخات ﻻيه آلومينا اشـاره كرد. گﺰارش شـده اسـت كه برهمكنش قوي بين 3O2Al امومع) تـسيلاتاك و Fe دـشر هب رجنم ( CNT 64 Signal to noise ratio بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 63 هايي با ارتفاعزياد ،حدود ميليمتر، و قطر كمتر مي شـود. بطوريكه آلومينا به عنوان يك ﻻيه ي واسـطه موﺛر بين كاتاليسـت و زيرﻻيه براي رشـد super long CNTs عمل ميكند [4] .رشـد بسـيار بيشـتر نانو لوله هاي كربني بر روي Fe/3O2Al/ 2Si/SiO لماــش اهنت هياپ هك يتلاح هب تبــسن Si/2SiO مي باشــد، گﺰارش شــده تسا. از ديگر تاﺛيرات حضور آلومينا به عنوان زير ﻻيه، تاﺛير آن بر سرعت رشد نانو لوله ها و طول بدست آمــده ي آنها ميباشد. بطوريكه در اين بررسي مشاهده شده است كه در طي 5 دقيقه واكنش، آرايــه ي ســنتﺰ شــده برروي كاتاليست حاوي آلومينا حدود m 490 طول دارد كه بسيار باﻻتر از كاتاليست بدون آلومينا بــوده كــه نشانگر سرعت باﻻتر رشد در حضور آلومينا مي باشد. همپنين حضور آلومينا منجر به تشكيل آرايه با دانســيته باﻻتر و منظم تر مي شود. مقدار بار الكتريكي جابجا شده در فرايند اكسايشي گلوكﺰ اكسيداز را مي توان با انتگرال گيري از سطح پيك آندي آن به دسـت آورد. مسـاحت سـطح پيك آندي الكترود d نسـبت به الكترودa وc .بيشـتر اسـت اين تفاوت رفتاري نشان دهنده هك تسا نآ يقطر كمتر از يــك ســو باعــث افــﺰايش ميﺰان جذب آنﺰيم و از سوي ديگر موجب تسريع و تسهيل شدن انتقال الكتـــرون بـــين مركﺰ فعال آنـــﺰيم و ســـطح الكترود شده اسـت. نياربانبكاهش قطر آرايه ها از يك سـو سـبب كاهش پتانسـيل فرمال و ∆Ep فرايند ريداكسـي گلوكﺰ اكسيداز و از سوي ديگر سبب بهبود انتقال الكترون از مركﺰ فعال آنﺰيم مي شود. ٢-٢-٤-بررسي عملكرد الكترود براي تثبيت آنزيم گلوكز اكسيداز با استفاده از آزمايش استاندارد براي بررسـي بيشـتر و اطمينان از انتخاب نمونه ي بهتر، از بررسـي با محلول اسـتاندارد اسـتفاده شـد. محلول اسـتاندارد اسـتفاده شـده، محلول 5 ميلي موﻻر 6Fe(CN)3K لولحم رد1/0 موﻻرKCl بود. دليل انتخاب اين ماده براي انجام تسـت اسـتاندارد سينتيك بسيار راحت ماده براي انتقال الكترون است. در نتيجه، هر بي نظمي در انتقال الكترون، در صـورت بهينه بودن شـرايط آزمايش و سـلول، مي تواند به الكترود نسـبت داده شـود. شـكل)6-4 ( نتايج يه دسـت آمده از آزمايش اسـتاندارد براي سـه نمونه الكترود موجود با مسـاحت يكسـان را نشان مي دهد. بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 64 شكل)6-4( تست استادارد براي نمونه هاي b, c, and d با اندازه ي قطر متفاوت نمودارهاي به دسـت آمده را مي توان اينگونه تفسـير كرد. در نمونه يb ، پتانسـيل فرمال به دسـت آمده مقدار بيشـتري نسـبت به ديگر نمونه ها دارد، در نتيجه در صـورت حضـور مداخله گرها در محيط، انتخاب پذيري پاييني نسبت به ساير الكترودها دارد. در نتيجه اين نمونه براي تشخيص گلوكﺰ عملكرد ضعيف تري را دارد. در بين نمونه هاي d وc ،پيك هاي آندي و كاتدي براي نمونه ي d نســبت به نمونه يc در مقادير منفي تري ظاهر شـده اسـت و همچنين ميﺰان∆𝑬𝒑 هنومن يارب هدمآ تـسد هب يd مفدار كمتري نسـبت به كميت مشـابه در c دارد. در نتيجه، نمونه ي d برگشـت پذيري بيشـتري نسـبت به نمونه ي c .درادنتايج به دسـت آمده گواهي بر درســتي اطﻼعات به دســت آمده از آزمايش ولتامتري و تاكيدي بر برتري نمونه ي d جهت انتخاب شدن به عنوان الكترود براي انجام ادامه ي آزمايشات است. جدول7 بررسي و مقايسه ي عملكرد الكترودهاي مختلف نمونه پتانسيل فرمال )ولت( )ميليولت( ∆𝑬𝒑 B 1675/0 185/0 C 025/0- 27/0 بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 65 D 027/0- 25/0 ٣-٤-تثبيت آنزيم بر روي سطح الكترود اصﻼح شده پارامترهاي شـيميايي و انتقال الكترون آنﺰيم گلوكﺰ اكسـيداز براي الكترود PANI/VACNT s در محلول 1/0 موﻻر بافر فسـفات با7PH= بررسـي مي شـود. براي اين كار، ولتاگرام الكترود كربن شـيشـه اي، الكترود اصﻼح شده ي آنﺰيمي و غير آنﺰيمي با هم مقايسه مي شوند. الكترود كربن شيشهاي با ظاهر براق و مقاومت مكانيكي باﻻ از لحاظ شـيميايي پايدار اسـت. اين الكترود به سـبب رفتار الكتروشـيميايي تكرارپذير و جريان زمينه پايين در گســتره وســيعي از پتانســيل ها به عنوان بســتر تثبيت در مطالعات الكتروشــيميايي و ســاخت تـــسيز رد دورتكلاحســـگرهـا بـه كـار ميرود. نمودار زير عملكرد الكترود كربن شـــيشـــه اي، الكترود PANI/VACNTs غير آنﺰيمي و الكترود PANI/VACNTs/GOx را در ســـرعـت روبش 50 ميلي ولـت بر ﺛانيه نشـان مي دهد. الكترود كربن شـيشـه اي و PANI/VACNTs هيچگونه فعاليت اكسـيد و احيايي را در محلول بافر ندارد. نداشـتن فعاليت الكتروشـيميايي نشـان دهنده ي اين اسـت كه هر پيكي كه پس از اضـافه شـده آناليت ايجاد شـود، صـرفا در اﺛر حضـور آناليت اسـت و هيچگونه ماده ي شـيميايي ديگري در تشـكيل آن .درادن تلاخد نمودار c كه مربوط به الكترود اصـﻼح شـده با پلي آنيلين اسـت، يك جفت پيك اكسـيد و ليـسناتپ رد ار ريذپ تـشگرب يايحا 525/0- نشـان مي دهد كه به مقدار ذكر شـده در مرجع]44 [ كه برابر 46/0- .نﺰديك است بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 66 شكل )7-4 (وﻟتاگرام a(اﻟكترود كربن شيشه اي برهنه b (اﻟكترود PANI/VACNTs c) PANI/VACNTs/ GOxدر محلول بافر فسفات اكسيژن زدايي شده با سرعت روبش 50 ميلي وﻟت بر ثانيه جريان الكترود اصــﻼح شــده ي PANI/VACNT s در مقايســه با الكترود شــيشــه اي كربن به ميﺰان قابل مﻼحظه اي افﺰايش يافته اسـت كه اين بيانگر حضـور نانولوله ها بر روي الكترود برهنه و افﺰايش ﭼشـمگير جريان در سـطح مشـترك الكترود و محلول اسـت كه به دليل رسـانايي باﻻي نانولولهها و همچنين افﺰايش سـطح مي باشـد. مقدار ∆𝑬𝒑 به دسـت آمده برابر 059/0 .تـسا رادقم هب هجوت اب ∆𝐸௣ براي اين دو الكترود و نسـبت جريان پيك آندي به كاتدي كه حدود يك اسـت، مي توان فعاليت اكسـايش-كاهش تيبثت ميﺰنآشـده روي اين الكترود را شبه تشگربپذير دانست. عيرـس نورتكلا لاقتنا يياناوت GOx در سـطح الكترود اصـﻼح اب هدـش PANI/VACNTs تـسيز هبسـازگاري تـهج ،بوخگيري منـاســـب GOx ، هـدايـت الكتريكي بـاﻻ و اﺛر هم افﺰايي PANI/VACNTs نســـبـت داده ميشود. بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 67 ٤-٤-تأتير سرعت روبش بر فعاليت الكترود اصﻼح شده براي بررسـي تثبيت مؤﺛر آنﺰيم GOx حطـس يور PANI/VACNTs ولتامتري ﭼرخهاي الكترود اصـﻼح شـده بـا GOx/PANI/VACNTs تـعرـــس ردهـاي روبش 540-520-500 -480-450-400 -380 -350 - 300-280 -250-230-200 -170-150-130 -100-80 -50-40-30 -20-10 را نشــــان مي دهـد همانطور كه مشـــاهده مي شـــود جريان الكترود )مجموع جريان خازني و جريان پيك( به ســـرعت روبش وابسـته اسـت و با افﺰايش آن افﺰايش مي يابد. دليل اين وابسـتگي تغيير ضـخامت ﻻيه ي نفوذ اسـت. در سـرعت روبش باﻻ، ﻻيهي نفوذ زمان كمتري براي رشـد و گسـترش داشـته و ضـخامت آن در مقايسـه با سـرعت روبش پايين كمتر خواهد بود. با كاهش ضـخامت ﻻيهي نفوذ، شـار بار الكتريكي به سـمت الكترود افﺰايش يافته )و با توجه به تعريف جريان كه عبارتست از مقدار بار انتقال يافته در واحد زمان( جريان افﺰايش مييابد.. هدودحم رد هك دهد يم ناــشن ريز ياهرادومن زا هدمآ تــسد هب جياتن 08/0 تا2/0 در شــدت جريان پيك اكسـايشـي و پيك كاهشـي با سـرعت روبش پتانسـيل )و نه با ريشـهي دوم آن( رابطه ي خطي دارند )شـكل7 - 4ب(. اين رابطهي خطي دليل بر آن است كه گونه حطس رد لاعفورتكلا يالكترود به طور موﺛري تثبيت شده و توسـط واكنشهاي سـطحي 6٥ كنترل ميشـود]38[ . از سـرعت هاي بعد از2/0 ولت بر ﺛانيه جريان پيكها بـا جـذر ســـرعـت روبش رابطـه خطي دارد كـه نشـــان مي ـهدد پـديـده نفوذ كنترل كننـده واكنش انتقـال الكترون تسا)شكل)8-4.(( 65 Surface control بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 68 شكل)4-8( الف(ولتاگرام الكترود GOx/PANI/VACNTS در سرعت هاي رشد10 تا540 ميلي ولت بر ثانيه.ب( وابستگي جريان پيك آندي و كاتدي الكترود GOx/PANI/VACNTS به سرعت روبش. پ( وابستگي جريان پيك آندي و كاتدي الكترود GOx/PANI/VACNTS .شبور تعرس رذج هب ٤-٥-تاثير pH بر فعاليت آنزيم گلوكز اكسيداز بـه منظور بررســـي تعـداد پروتون تبـادل شـــده بـه ازاي هر انتقـال الكترون اﺛر pH محلول بر ولتـاگرام الكترود GOx/PANI/VACNTs مورد بررسـي قرار گرفت. اين آزمايش در محدودهpH 8/7-8 /5 دربافر فسـفات Ia = 19.85v0.5 + 21.232 R² = 0.8534 Ic = -49.04v0.5 -5.315 R² = 0815 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 CURRENT(MA) SCAN RATE0.5(MV/S)0.5Ipa = 186.66v + 89.058 R² = 0.9739 Ipc = -195.05v -30.565 R² = 0.9891 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 CURRENT(ΜA) SCAN RATE(MV/S) بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 69 با7 pH= تظلغ و 1/0 موﻻر انجام شــد. هدودحم رد ،لكــش نيا هب هجوت اب pH بررســيشــده، پيكهاي اكسـيد - يايحا GOx ديده ميشـود. با افﺰايش pH، پتانسـيل فرمال به سـمت پتانسـيل هاي منفي جابجا ميشـود. ﻖباطم0 پتانسـيل فرمال باpH ،رادومن نيا بيـش .دراد يطخ هطبار𝑚𝑉𝑝𝐻ൗ 64- اسـت كه به مقدار تئوري ذكر شـده در مرجع ]45[ 𝑚𝑉𝑝𝐻ൗ 6/58- در25 درجه سـانتي گراد براي فرآيند اكسـيد - تـشگرب يايحاپذير 𝐻ଶ FAD/FAD ) با تعداد پروتون𝐻ା) ( و الكترون𝑒ି .( انتقالي مساوي، بسيار نﺰديك است بـا افﺰايش pH ،∆𝑬𝒑 هم كـاهش مييـابـد كـه بهبود ســـرعـت انتقـال الكترون و حركـت بـه ســـمـت فرآينـد تشگربپذير را نشان ميدهد. 1516 شكل)9-4 ( اثرpH محلول بافر بر ولتامتري چرخهاي الكترود GOx/PANI/VACNTs درسرعت روبش 50 ميلي .هيناث رب تلو بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 70 شكل)10-4( وابستگي پتانسيل فرمال الكترود به pH در بافر فسفات 1/0 موﻻر 6-٤-تشخيص گلوكز به روش آمپرومتري توسط الكترود اصﻼح شده در شــكل )١١-٤(، پاســخ كرونو آمپرومتري الكترود اصــﻼح شــده ي PANI/VACNTs به افﺰايش متوالي محلول گلوكﺰ بـه محلول بـافر فســـفـات بـا 7pH= در پتـانســـيـل بهينـه ي55/0- .ولـت مي بينيمجريـان الكتروكاتاليســتي حاصــل از اكســايش گلوكﺰ با افﺰودن متوالي آن به صــورت پله اي افﺰايش مييابد. در اين آناليﺰ، در واقع آب اكسـيژنهاي كه در اﺛر اكسـايش گلوكﺰ توليد مي شـود، تشـخيص داده ميشـود. با توجه با پاسـخ آمپرومتري، زمان ﻻزم براي رسـيدن به حالت تعادل پس از هر مرحله اضـافه كردن گلوكﺰ حدود 16 ﺛانيه استكه نشاندهندهي پاسخ نسبتا سريع و پايدار الكترود اصﻼح شده مي باشد بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 71 Figurشكل)11-4( پاسخ آمپرومتريالكترود GOx/PANI/VACNTs به افزايش متوالي محلول گلوكز به محلول بافر فسفات )1/0 موﻻر،0/7 pH= ( در پتانسيل55/0- : زا تسترابع رفاب لولحم نورد زكولگ تظلغ .تلو 10و20و30و35و40و45و50 و60و65و70 ميكروموﻻر در شـكل ) 12-4 ( نمودار درجهبندي غلظت گلوكﺰ نشـان داده شـده اسـت. جريان اكسـايش با غلظت گلوكﺰ در تظلغ هدودحم 5 تا65 ميكروموﻻر رابطه خطي دارد. از تقسيم شيب اين نمودار بر مساحت سطح الكترود، حسـاسـيت الكترود PANI/VACNTs برابر2µA/mM.cm898 به دسـت آمده اسـت كه عملكرد عالي الكترود براي تشخيص گلوكﺰ را نشان مي دهد. براي به دسـت آ وردن حد تشـخيص الكترود اصـﻼح شـده از رابطه ي 𝐷𝐿= 3 ఙ ௠ اسـتفاده مي شـود كه در آن σ ،ﺰكولگ ندرك هفاـضا زا شيپ يرتمورپمآ خـساپ درادناتـسا فارحنا m شـيب منحني درجه بندي غلظت گلوكﺰ و DL تــسا دورتكلا صيخــشت دح. هدــش هبــساحم درادناتــسا فارحنا نداد رارق اببرابر در راب طه، حد تشخيص 283/0 ميكروموﻻر بدست مي آيد كه مقدار بسيار پاييني است. I (µA) = 0.0395( µM)-2.1848 بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 72 شكل)12-4( نمودار درجه بندي غلظت گلوكز درون محلول بافر فسفات و معادله ي خط آن 7-٤-گزينﺶپذيري الكترود PANI/VACNTs نسبت بﻪ گلوكز در خون انسـان عﻼوه بر گلوكﺰ، گونههاي اكسـنده ي ديگري نظير اسـيد اوريك و اسـيد آسـكوربيك وجود دارند. يك ويژگي مهم زيســـت حســـگر گلوكﺰ، قابليت تشـــخيص گلوكﺰ در بين اين گونه تـــسا اه]46 [. ـكـــشل)13-4 ( پـاســـخ الكترود GOx/PANI/VACNTs بـه افﺰايش متوالي 0/2 ميليموﻻر گلوكﺰ و 1 /0 ميليموﻻر اســيد اوريك و اســيد آســكوربيك نشــان مي دهد. در اﺛر اكســايش گلوكﺰ يك جريان قابل توجه مشـاهده مي شـود در حالي كه افﺰايش اسـيد اوريك و اسـيد شياﺰفا رب يريﺛات كيبروكـسآجريان نداشـته اند. اين رخداد بيانگر گﺰينشپذيري خوب الكترود نسـبت به گلوكﺰ در برابر اجﺰاي مداخله گر اسـت. پتانسـيل بهينه براي انجام اين آزمايش 55/0- .ولت است بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 73 شكل)13-4 ( پاسخ آمپرومتري الكترود GOx/PANI/VACNTs به افزايش متوالي2 ميليموﻻر گلوكز، 1/0 ميليموﻻر آسكوربيك اسيد و 1/0 ميليموﻻر اوريك اسيد درون محلول بافر در پتانسيل 55/0- ولت 8-٤-پايﺪاري الكترود اصﻼح شﺪه با پلي آنيلي ﻦ شـكل)14-4 ( پايداري بلند مدت الكترود GOx/PANI/VACNTS را نشـان ميدهد كه با اندازه گيري پيك كاتدي آن حدود هر 5 روز اندازه گيري شـده اسـت. جريان كاتدي پس از گذشـت45 هب زور86/0 درصـد اوليه ي خود رسـيده اسـت. زاديـسكا ﺰكولگ ميﺰنآ هك تـسانعم نادب نيافعاليت اكسـايش- كاهش خود را به تــسا هدرك ظفح يبوخ. آرايه هاي نانو لوله ها ي كربن حطــس تحاــسم نتــشاد ليلد هبباﻻ، قابليت انتقال الكترون و برقراري برهمكنش منـاســـب بـا آنﺰيم، نقش مهمي در حفظ فعـاليـت آنﺰيم ايفـا مي كننـد. پـايـداري الكترود توسـط ولتامتري ﭼرخه اي نيﺰ بررسـي شـد. روظنم نيا هب 120 ولتامتري ﭼرخه اي با سـرعت50 ي هدودحم رد هيناﺛ رب تلو يليم 1- تا0 به صــورت پياپي اعمال و ميﺰان كاهش جريان پيك كاتدي اندازه بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 74 گيري شـد.همانطور كه از شـكل)15-4 ( قابل مشـاهده اسـت، پس از اين تعداد ﭼرخه، جريان پيك كاندي حدود 20 .درصد كاهش داشت شكل )14-4( پايداري جريان پيك كاتدي الكترود GOx/PANI/VACNTs بعد از گذشت 45 روز نسبت به جرياناوليه شكل )15-4 (a دورتكلا يرتماتلو ( PANI/VACNTs. b يرتماتلو (. PANI/VACNTs زا دعب160 چرخه ي متوالي بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 75 9-4- مقايسه عملكردي الكترود اصﻼحشده با پلي آنيلين پارامترهاي زيســت دورتكﻟا يرگــسح GOx/PANI/VACNTs و اﻟكترودهاي مشــابه آن، در جدول8 آورده شــدهاســت. با توجه به جدول مشــاهده مي شــود كه GOx/PANI/MWCNTs حســاســيت باﻻ، محدوديت شناسايي پايين، پايداري و گزينشپذيري خوبي نسبت به گلوكز دارد. جدول 8. مقايسهي عملكرد الكترود با ساير الكترودهاي مشابه حـد وركيم)صيخــشت- موﻻر( يــطــخ هدوﺪــحــﻣ )ﻣيليﻣوﻻر( حسـاﺳـيت )µ𝑨 𝒎𝑴.𝒄𝒎𝟐( ماده الكترودمرجع 50 001/0- 80 /0 18/4 Gox/Au and polyaniline nanocomposite ]47[ 25/0 16-1/0 2 /50 Gox/PANI/Patinium ] 48[ 5/4 5 /6-01/0 36 /5 GOx/Au-NPs/PANI ] 49[ 22/2 29 /1 -0067/0 47 /Graphe4O3 GOx/PANI/Fe ne ]50[ 283/0 065 /0- 005/0 988 GOx/PANI/VACNT ايـــــــن پژوهش بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 76 ﻓﺼﻞ 5 : نتايج و بحث 5-1- يريگ هجيتن در اين پژوهش آرايه هاي نانولوله هاي كربني به روش CVD سـنتﺰ شـده و به روش الكتروشـيميايي با پلي آنيلين پوشـانده شـده و جهت سـنجش ميﺰان گلوكﺰ اسـتفاده شـد دن. پس از زدودن سـر آرايه ها از پليمر و عامل دار كردن آن ها به روش پﻼسـما، گرو هاي عاملي كربوكسـيليك اسـيد در سـر آرايه ها ايجاد شـدند كه همين لاـصتا ثعابكوواﻻنسـي بهتر آنﺰيم بر سـر آرايه ها و افﺰايش پايداري الكترود مي شـود. نانو لو لههاي كربني توســـط پﻼســـمـاي بـا مـانع دي الكتريـك ) (DBD ياـمد رد اوه/بآراـخب طيحم رد ˚C 70 عـامـل دار شـــدنـد. بيشـترين گروه هاي عاملي در مدت زمان 4 دقيقه ايجاد شـدند. نمونه هاي مختلف با اندازه ي مختلف قطر آرايه ها براي تثبيت آنﺰيم به كار برده شــدند و در نهايت، پس از انجام آزمايش هاي الكتروشــيميايي، نمونه ي با ﭼگالي پايين تر به عنوان نمونه ي نهايي و براي انجام اندازه گيري هاي بعدي انتخاب شد. بـا انجـام آزمـايشهـاي ولتـامتري ﭼرخـه اي، افﺰايش جريـان و بهبود فراينـد انتقـال الكترون براي الكترود اصـﻼح هدـشبا پلي آنيلين نسـبت به الكترود اصـﻼح نشـده نشـان داده شـد نيلينآ يلپ روـضح .سـبب كاهش پتانسيل فرمال، افﺰايش ميﺰان برگشت پذيري و ميﺰان انتقال الكترون در واكنش اكسايش-كاهش آنﺰيم شـده شياﺰفا .دنا pH موجب انتقال پيكهاي ردوكسـي آنﺰيم به پتانسـيل هاي منفيتر شـد. به عبارت ديگر، عﻼوه بر الكترونها پروتونها نيﺰ در واكنش آنﺰيم شركت داشته اند.. نتايج آزمايشهاي ولتامتري ﭼرخه تعرـس رد ياهاي روبش مختلف، واكنش شـبه تـشگربپذير اكسـيد -احياي آنﺰيم را نشان دادهاست. همچنين اين نتايج نشان مي تعرس مامت رد هك دهدهاي روبش، واكنش هاي سطحي فراينـد انتقـال الكترون را كنترل مي كنـد. در نتيجـه، پـديـده نفوذ مواد از ســـطح الكترود بـه درون الكتروليـت و بالعكس، به سـرعت انجام مي شـود . بررسـي اﺛر pH روي ولتامتري ﭼرخهاي نمونه، نشـان مي دهد كه پيكهاي آندي و كاتدي آنﺰيم در محلول هاي اسـيدي فروكش ميكند. اين پديده، بيانگر غير فعال شـدن GOx درpH شياﺰفا اب .تـسا يديـسا ياه pH تـشگرب و نورتكلا لاقتنا تيـصاخ ،پذيري واكنش اكسـيد -احياي آنﺰيم بهبود مييـابـد. الكترود پـايـداري قـابـل توجهي را پس از تعـداد ﭼرخـه هـاي بـاﻻ نشـــان داد و همچنين پـايـداري بلند مدت آن پس ازگذشت مدت زمان هاي مشحص اندازه گيري شد. بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 77 آزمايشهاي كرونوآمپرومتري بيانگر حسـاسـيت باﻻي الكترود اصـﻼح شـده و حد تشـخيص پايين نسـبت به گلوكﺰ اســت. عدم تغيير محســوس جريان در برابر مداخلهگرهاي اســيد آســكوربيك و اســيد اوريك در آمپروگرامها، گﺰينشپذيري خوب اين الكترود را نسبت به گلوكﺰ نشان مي دهد. نتـايج آزمـايش امپـدانس بيـانگر كـاهش ﭼشـــمگير مقـاومـت الكترود در برابر انتقـال الكترون پس از اصـــﻼح يم ناشن نينچمه شيامزآ جياتن .تسا نيلينآ يلپ اب دورتكلا هك دهدرفتار خطي حتي در نوسان هاي باﻻ نيﺰ مشـاهده مي شـود كه اين بيانگر اين اسـت كه الكترود حاصـل شـده گﺰينه ي خوبي براي اندازه گيري امپدانس در نوسان هاي باﻻست و در محدوده ي خطي انتقال الكترون از مكانيﺰم پراكندگي تبعيت مي كند. بنابراين به طور كلي ميتوان نتيجه گرفت اناـسر رميلپعﻼوه بر بهبود تثب يت آنﺰيم گلوكﺰ اكسـيداز و پايداري آن، فرايند انتقال مسـتقيم الكترون را نيﺰ تسـريع و تسـهيل نموده اند .در واقع اين هرميلپا با فراهم آوردن ريﺰ محيط مناسب براي تيبثت گلوكﺰ اكسيداز، موجب حفظ فعاليت ريداكسي آن در بلند مدت شده اند. 5-2-پيشنهادها به منظور ادامهي اين پژوهش، مي توان پيشنهادهاي زير را مورد توجه قرار داد: 1. .به منظور بهبود خصوصيات الكترود، از پليمرهاي رساناي ديگري نظير پلي پيرول استفاده شود 2. به جاي اسـتفاده از تنها يك پليمر رسـانا، در صـورت امكان از تركيبي از پليمرهاي رسانا استفاده شود و نتايج مقايسه شوند. 3. تﻼش براي بيشتر كردن ﭼگالي آرايه ها در واحد سطح قبل از اصﻼح و بررسي نتايج بررسي الكترودهاي اصﻼح شده با آرايه هاي عمودي نانولوله هاي كربني عاملدار شده به وسيله ي پﻼسما به عنوان الكترود تسيز كولگ رگسحﺰ 78