تشخيص بهتر، پيشگيري و درمان بسياري از بيماريها، نيازمند ابزارهايي با عملكرد سريع و دقت كافي براي تعيين توالي DNA مي¬باشد. شناسايي نقص¬هاي ژنتيكي به كمك ابزارهاي زيستي در آزمايشگاههاي تشخيص طبي، مستلزم صرف وقت و هزينه زياد است. در نتيجه، در اين اختراع كه در زمينه نانو زيست فناوري مي¬باشد، مبادرت به ساخت زيست¬حسگر با استفاده از سيستم پيل سوختي ميكروبي(MFC) شده است كه در جهت بدست آوردن اطلاعاتي در مورد توالي يك ژن خاص در مقايسه با روش¬هاي دورگه سازي مرسوم، ساده تر، قابل حمل، سريعتر و ارزانقيمت تر مي¬باشد. سيستم MFC، متشكل از دو محفظه آندي و كاتدي مي¬باشد كه بوسيله يك غشاي مبادله كننده آنيون و كاتيون از هم جدا شده اند و از ميكروارگانيسم¬ها براي توليد الكتريسيته استفاده مي¬شود. اين زيست حسگر، با اتصال DNAي عاملدار شده بوسيله تيول، بعنوان كاوشگر بر سطح الكترود گرافيت اصلاح شده با نانو ذرات طلا در خانه كاتدي ساخته شده است. از يك مولتي متر ديجيتالي هم براي اندازه گيري اختلاف جريان قبل و بعد از دورگه سازي استفاده مي گردد. گزينش پذيري اين زيست حسگر با استفاده از توالي¬هاي هدف مكمل و غير مكمل و همچنين توالي هدف حاوي تك باز اشتباه، مورد بررسي قرار گرفته است. بعد از تخمين حد تشخيص، از اين زيست حسگر جهت تعيين مقدار توالي DNAي هدف در سرم خون انسان استفاده شده است.

گاباپنتين يك داروي ضد تشنج است كه در تركيب با داروهاي ديگر براي پيشگيري از تشنج در افرادي كه مبتلا به اختلالات تشنج هستند تجويز مي شود. اخيرا روش هاي الكتروشيميايي در زمينه تجزيه و تحليل داروها به دليل سادگي، هزينه كم و زمان تجزيه و تحليل نسبتا كوتاه آنها در مقايسه با تكنيك هاي ديگر توسعه يافته اند. در بررسي سطح فعال الكتروشيمايي زيست حسگر طراحي شده گرافيت مدادي اصلاح شده با نانو مواد آلفا- اكسيد آهن (III) و سولفيد موليبدن مي¬باشد كه پس از آن DNA به عنوان كاوشگر به روش قطره گذاري بر سطح الكترود تثبيت شد. حسگر آماده شده در محلول نمونه هدف قرار داده مي¬شود تا واكنش بين كاوشگر و داروي گاباپنتين انجام گيرد. يك دستگاه الكتروشيميايي كه براي تشخيص حضور يا عدم حضور داروي گاباپنتين در نمونه هدف، كه با DNA متصل شده روي سطح الكترود واكنش مي¬دهد، به كار برده شد. در اين حسگر از روش ولتامتري براي تشخيص برهمكنش استفاده گرديد. نتايج نشان داد كه حسگر طراحي شده داراي فعاليت خوبي براي تشخيص داروي گاباپنتين با گزينش پذيري خوب و كمترين حد تشخيص 88/8 ميكرومولار در نمونه¬هاي هدف واقعي است

اختراع حاضر، امكان به كارگيري يك زيست حسگر خودتوان مبتني بر MFC براي تشخيص آسيب DNA ناشي از BPA كه يك تركيب تخريب كننده ي سيستم غدد درون ريز است را بررسي مي كند. اين زيست حسگر از يك MFC ساده شامل دو محفظه و يك PEM ساخته شده است. عنصر سنجش اصلي در اين سيستم، الكترود كاتد است كه با استفاده از موادي كه رسانايي بسيار بالايي دارند، ساخته شده است. رابطه ي خطي بين غلظت BPA و ΔP، براي محاسبه ي كمترين حد تشخيص BPA مورد استفاده قرار گرفت. همچنين، زيست حسگر خودتوان طراحي شده، گزينش پذيري بسيار خوبي نسبت به BPA نشان داده و تداخلات از سوي ديگر تركيبات شيميايي آلي و غيرآلي ناچيز و قابل چشم پوشي بودند. بنابراين، مي توان نتيجه گرفته كه دستگاه ساخته شده، پتانسيلي خوبي براي كاربردهاي عملي دارد.

خواص منحصر به فرد اكسيد فلزي فسفات روي، كه در سايز نانو ايجاد مي¬شود و كاربردهاي آن در زمينه¬هاي مختلف همچون كاربرد در صنايع الكتريكي، تحويل دارو، در سيمان¬هاي دندان پزشكي، استفاده به عنوان ماده ضد خوردگي و ماده آنتي¬ باكتريال مورد توجه قرار گرفته است. از ميان روش¬هاي مختلفي كه براي سنتز نانوذرات در فسفات روي وجود دارد، روش بيولوژيكي به دليل سازگاري آن با محيط و انسان، ارزان بودن و سادگي آن¬ها در مقايسه با روش¬هاي فيزيكي و شيميايي، بسيار مورد توجه قرار گرفته¬اند. از اين¬رو در اين پژوهش سنتز بيولوژيكي نانوذرات فسفات روي با استفاده از باكتري انتروباكترآئروژنز PTCC1221 به كار گرفته شد. تجزيه وتحليل XRD، FTIR، FESEM و EDS براي شناسايي پودر حاصله به كار گرفته شد. همچنين مطالعه اثر ضدخوردگي نانوذرات در محيط خورنده هيدروكلريك اسيد، با استفاده از آزمون تافل انجام گرفت، كه خواص ضدخوردگي نانوذرات توليد شده را تاييد كرد. به علاوه فعاليت ضد ميكروبي نانوذرات در برابر باكتري¬هاي اشرشياكولي، استافيلوكوكوس ¬اورئوس و استرپتوكوك ¬موتانس مورد بررسي قرار گرفت.

پيل سوختي ميكروبي يك دستگاه مناسب براي تصفيه بيولوژيكي انواع فاضلاب¬ها با استفاده از ميكروارگانيسم¬ها است كه مي¬تواند در كنار حذف آلاينده¬ها، از فاضلاب به عنوان سوخت زيستي استفاده كند و به¬طور هم¬زمان الكتريسيته نيز توليد كند. اختراع ادعايي، يك طراحي جديد از پيل سوختي ميكروبي تك محفظه¬اي كاتد هوا بدون غشاي تبادل پروتون را ارائه مي¬دهد كه به تصفيه فاضلاب¬ در كنار توليد بيوالكتريسيته مي¬پردازد و مربوط به زمينه انرژي¬هاي تجديدپذير مي¬باشد. هدف از اين اختراع، رفع نقايص ساختاري و بهبود عملكرد پيل¬هاي سوختي ميكروبي ساخته شده در مطالعات پيشين بوده است. از ويژگي¬هاي برجسته اين اختراع مي¬توان به استفاده حداكثري از مساحت سطح خارجي بدنه پيل براي طراحي هشت كاتد هوا جهت دسترسي همه جانبه به اكسيژن، استفاده حداكثري از فضاي داخل محفظه پيل با نصب افقي و عمودي الكترودهاي آند ساخته شده در ژئومتري سينوسي و قابليت اجرا به صورت سيستم پيوسته و ناپيوسته بدون نياز به ايجاد كوچك¬ترين تغييري در ساختمان پيل اشاره نمود. هم¬چنين، اختراع ادعايي قابليت حذف درصد بالايي از COD (بيش از 90%) تحت عمليات ناپيوسته و پيوسته را دارد. به منظور بومي¬سازي و كاهش هزينه¬ها، در ساخت اين دستگاه سعي بر آن شد تا از مواد ارزان¬قيمت و فرآيندهاي ساده استفاده شود.

طراحي و ساخت نانو زيست حسگر الكترو شيميايي بر پايه DNA جهت تعيين غلظت داروي ضد ميگرن ريزا تريپتان بنزوات در نمونه هاي بيولوژيكي بدن انسان در زمينه ي فني: بخش ج: شيمي ـ متالورژي زيربخش: شيمي بيماري ميگرن يك سردرد شديد است كه مي تواند ناتوان كننده باشد. داروي ريزاتريپتان بنزوات در بين داروهاي گروه تريپتان داراي سريع ترين عمل در كوتاه ترين زمان مي¬باشد، لذا در حين درمان مبتلايان به ميگرن با داروي مذكور، تعيين غلظت دارو در خون داراي اهميت مي‌باشد. بدين منظور طراحي نانوزيست‌حسگرهاي الكتروشيميايي به منظور افزايش حساسيت و انتخاب‌پذيري براي تعيين داروي مذكور مورد توجه بوده است. براي ساخت نانو زيست‌حسگر پس از انتخاب الكترود كار مناسب، اصلاح‌گر مناسب ، DNA ي دو رشته تيموس گوساله بر سطح الكترود كارتثبيت مي گردد. عملكرد نانوزيست حسگر الكتروشيميايي به شدت تحت تاثير فرآيند تثبيت DNA مي¬باشد. در اين بررسي فرض برآن شد كه چنانچه بر همكنشي بين داروي ضد ميگرن ريزاتريپتان بنزوات و DNA ي دو رشته تيموس گوساله رخ دهد، نانوزيست‌حسگر الكتروشيميايي را ميتوان بر پايه DNA ي دو رشته تيموس گوساله جهت شناسايي بهتر و دقيق تر داروي ضد ميگرن ريزاتريپتان بنزوات طراحي كرد. جنبه هاي نوآوري اين اختراع را مي توان استفاده از الكترود كار از جنس خميركربن ، نانوكامپوزيت متشكل از نانوذره مغناطيسي نيكل فريت و نانوذره طلا در الكترودكار و جز زيستيDNAدو رشته تيموس گوساله در طراحي و ساخت نانوزيست‌حسگرالكتروشيميايي براي تعيين غلظت داروي ضد ميگرن ريزاتريپتان بنزوات نام برد.

براي پوشاندن جراحات ناشي از حوادث يا بيماري ها همواره از زخم پوش هايي استفاده مي شود كه ممكن است با مشكلاتي همانند تجمع اگزودا، ايجاد حساسيت، بروز عفونت و يا تعويض دردناك همراه باشد كه بدين ترتيب بكارگيري روش هاي نوين براي ساخت زخم پوش هايي كه فاقد معايب ذكر شده باشند توجه محققان را به خود جلب كرده است. يكي از روش هاي كارآمد ساخت زخم پوش بهره گيري از دانش نانو فناوري است و در اين ميان روش الكتروريسي به سبب خواص منحصر به فردي كه به همراه دارد از اهميت ويژه اي برخوردار است. در اين روش از پليمرهاي گوناگوني استفاده مي شود و در كنار پليمر هاي بكار رفته مي توان از عواملي براي بهبود خواص زخم پوش استفاده كرد. در پژوهش ها و طرح هاي ثبت شده از انواع مختلفي از پليمرها و نانو ذرات و يا عصاره هاي گياهي براي ساخت اين گونه زخم پوش ها استفاده شده است. در اين اختراع از پروتئين فيبروين ابريشم و عامل بهبود دهنده نانو ذرات منيزيم اكسيد براي ساخت زخم پوش به روش الكتروريسي استفاده شده است تا در بهبود و تسريع فرآيند ترميم جراحت مؤثر واقع شود. در ساخت اين محصول در ابتدا پروتئين فيبروين ابريشم از پيله هاي ابريشم جداسازي شده و پس از آماده سازي محلول الكتروريسي فرآيند مذكور صورت پذيرفت و در نهايت پوشش هاي نانو الياف بدست آمده مورد تيمار هايي قرار گرفت تا از نظر ويژگي هاي مكانيكي از سطح قابل قبولي برخوردار شود. زخم پوش هاي ساخته شده مورد انواع بررسي هاي ساختاري قرار گرفته و عملكرد آن بر روي نمونه هاي جانوري نيز مورد آزمايش قرار گرفت.

پيل سوختي بيولوژيكي دستگاهي مي باشد كه انرژي بيوشيميايي را به انرژي الكتريكي تبديل مي نمايد. اساس اين نوع پيل ها اينگونه مي باشد كه سوبسترا توسط يك ميكرو ارگانيسم با آنزيمي اكسيد مي گردد و بواسطه اين فرايند جريان الكتريسيته توليد مي گردد. ساكرومايسيس سرويسيا به عنوان يك بيوكاتاليست زنده و گلوگز به عنوان سوبسترا در پيل سوختي بيولوژيكي مورد استفاده قرار گرفته اند. تغييرات رشد مصرف منبع كربني پس از تلقيح به سيستم هر 4 ساعت مورد بررسي قرار گرفته است. اين مكروارگانيزم توانايي خوبي براي رشد در شرايط بي هوازي از خود نشان داده است و توانسته ظرف مدت 36 ساعت تمامي گلوكز موجود در سيستم را مصرف نمايد. پيل ساخته شده جريان و ولتاژي به ترتيب به اندازه هاي 24 ميكروآمپر و 0/43 ولت را توليد نموده است.

انرژي جزء جدايي¬ناپذير زندگي انسان است و فناوري پيل سوختي ميكروبي (MFC) از روش¬هاي نوين شناخته شده توليد انرژي همزمان با تصفيه فاضلاب هستند. پساب¬هاي صنعتي و خانگي علي¬رغم اينكه داراي مواد خطرناك و آلوده براي محيط¬زيست و سلامت عموم مي¬باشند، منبع نهفته اي از آب و انرژي به حساب مي¬آيند. اجزاي اصلي پيل سوختي ميكروبي عبارتند از: محفظه آند، محفظه كاتد، سوبسترا، ميكروارگانيسم، غشاي تبادل يون و الكترود كه غشاي تبادل يون، قلب پيل سوختي ميكروبي محسوب مي شود. استفاده از چارچوب آلي ـ فلزي MIL-100(Fe) سولفونه شده براي اولين بار در ساختار پليمر پلي¬سولفون علاوه بر توليد غشاي دوستدار محيط زيست و زيست تخريب پذير، سبب بهبود هدايت پروتون غشا در اين طرح شده است و عملكرد پيل سوختي ميكروبي در كاهش بار آلودگي پساب و افزايش توان توليد الكتريسيته با استفاده از غشاي ساخته شده نسبت به غشاي تجاري نفيون بطور چشمگيري بهبود يافته است. در مطالعه حاضر، پس از سولفون¬دار كردن پليمر پلي¬سولفون توسط كلروسولفونيك اسيد به ميزان تقريبا 42 درصد، غشاي نوين از تركيب 7 درصد چارچوب آلي ـ فلزي MIL-100(Fe) سولفونه شده و پليمر پلي¬سولفون سولفونه شده به¬ منظور بهبود هدايت پروتون و توليد الكتريسته، با روش فاز معكوس سنتز شده است به گونه¬اي كه ساختار آلي ـ فلزي ذكر شده به دليل گروه¬هاي عاملي، نقش اصلاح¬¬كننده دارد و غشاي داراي 7 درصد ذرات سولفونه¬شده، هدايت پروتون حدود ۴ ميلي زيمنس بر سانتي متر و جذب آب 54 درصد را دارد كه در مقايسه با غشاي تجاري نتايج بهتري را نشان داده است. پس از مشخصه¬يابي و تاييد صحت محصول بدست آمده توسط آناليزهاي تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، طيف¬سنجي مادون¬قرمز (FT-IR)، طيف سنجي پراش انرژي پرتو ايكس (EDS) و آناليز توزين حرارتي (TGA) كارايي غشاهاي¬كامپوزيتي ساخته شده در پيل سوختي ميكروبي بررسي و مقايسه¬اي با توان توليدي غشاي تجاري نفيون 117 صورت گرفته است. علاوه براين، آزمون-هاي مرتبط با پيل سوختي ميكروبي و توانايي اين سيستم در تصفيه پساب تعيين شد و در نهايت با هزينه ¬اي كمتر موفق به ساخت غشاي با ويژگي¬هاي بهتر به منظور افزايش كارآيي پيل در توليد توان دست يافتيم كه مي تواند جايگزين غشاي تجاري و پرهزينه نفيون باشد.