از آنجا كه سطوح برهنه ي الكترود در بررسي الكتروشيمي پروتئين ها مناسب نيست و اين حالت نه تنها با كاهش سرعت انتقال الكترون بين الكترود و پروتئين منجر مي شود بلكه ممكن است به جذب برگشت ناپذير پروتئين روي سطح الكترود بيانجامد كه با تغييرات كنفورماسيون و از دست رفتن فعاليت پروتئين همراه است. از اين رو بايد روي سطح الكترود گروههاي لازم براي برقراري ارتباط فعال با ماكرومولكول ها را فراهم آورد. در اين پروژه ما به بررسي ساخت نانو كامپوزيت پليمر نافئين و مدييتور تولوئدين بلو (كه سبب كاتاليز واكنش اكسيد و احيا پروتئين مي شود) پرداخته و با اصلاح سطح الكترود امكان مشاهده واكنش ردكس متالوپروتئين ها را از طريق الكتروشيميايي ميسر ساخته كه در كاربردهاي بيوالكتروشيميايي مي تواند مفيد واقع شود. در اين پروژه در مرحله اول به اصلاح سطح الكترود با نانو كامپوزيت پليمر نافئين و تولوئدين بلو پرداخته شده است و به بررسي ساختمان نانو كامپوزيت حاصل با استفاده از روش هاي ولتامتري چرخه اي، كرونوامپرومتري DPV و داده هاي ميكروسكوپ الكتروني مي پردازيم كه داده هاي ما در اين مرحله تشكيل نانو ذرات نافئين - تولوئيدن بلو را در ابعاد 70 نانو متر تاييد مي كند و مشاهده شد كه تولوئيدين بلو توانسته پيك كاتدي انزيم كاتالاز را به ميزان mV 100 جا به جا كند. پس از اين مرحله با تثبيت آنزيم كاتالاز به بررسي اندازه گيري پراكسيد هيدروژن بعنوان سوبستراي اين آنزيم پرداخته و به معرفي اين بيوسنسوري با حد تشخيص μM28/0 مي پردازيم.

در اين بررسي براي اولين بار از كامپوزيت نافئين + نانو لوله هاي كربني + پروتئين هموگلوبين براي بررسي خاصيت انتقال الكتروني در طراحي بيوسنسور جديد جهت اندازه گيري خاصيت پراكسيدازي هموگلوبين مورد سنجش قرار گرفت. نافئين يك پليمر با هدايت الكتريكي بالايي است كه علاوه بر پايداري پروتئين روي سطح الكترود به انتقالات الكتروني كمك مي كند و بدين دليل سبب جابجايي پتانسيل فرمان هموگلوبين مي شود. افزايش غلظت هموگلوبين به محلول سبب افزايش پيك كاتدي و آندي آن مي شود. در اين سنسور ، نشان داده شد كه رابطه مستقيمي بين پيك هاي كاتدي و آندي هموگلوبين و غلظت آن در محلول مي باشد. ضريب بستگي و حد تشخيص به ترتيب 0/992 و 9 ميكرومولار مي باشد. لذا اين مشاهده نشان دهنده روشي براي اندازه گيري غلظت هموگلوبين در محلول است. عدم كاهش جريان در پيك كاتدي و آندي هموگلوبين بعد از تكرارهاي زياد در سيكل ها، نشان داد كه هموگلوبين بطور بسيار قوي بوسيله پليمر نافيون تثبيت شده است. منحني كاليبراسيون وابستگي خطي جريان پيك كاتدي را با غلظت H2O2 در محدوده 10 - 400 ميكرومولار نشان مي دهد. انحراف معيار استاندارد براي چهار بار تكرار در غلظت 100 ميكرومولار برابر 2/9 % و حد تشخيص برابر 5 ميكرومولار بود. اين نتايج يك بيوسنسور جديد حساس براي تعيين غلظت H2O2 را در محلول نشان مي دهد.

‏سنتز نانو ذره جديد ضد سوش قارچ كانديدا و باكتري سوش شيگلايي ZnO ‏خلاصه: ‏ازآنجاييكه هر ساله افرادي زيادي در دنيا بوسيله دو عامل بيماري زاي اسهال خوني و نيز قارچ پوستيكانديدا از بين مي رود، لذا بر اين اساس سنتز نانو ذرات جديد جهت نابودي اين دو عامل پاتوز زا امري مبرم به نظر مي رسد. طبق گزارش سازمان بهداشت جهاني عفونت شيگلا يك موضوع بهداشت عمومي در كشورهاي در حال توسعه است، با بيش از 160 ‏ميليون مورد ابتلا در سال كه در بيش از يك ميليون نفر منجر به مرگ مي شود. ‏در اين بررسي خواص آنتي باكتريال و ضد قارچي نانوذره ضد عفوني كنندد به ناو ZnO ‏بر عليه باكتري هاي شيگلا بخصوص شيگلا ديسانتري و نيز قارچ كانديدا و بخصوص گونه بيماري زايي آن يعني آلبيكانز مي باشد. نانو ذره Zn0 ‏روش هاي سنتز از پايين سنتز گرديدند (شكل ١ ‏). در تحقيقات اوليه، چگالي نوري( od) K. albikanese ‏و dysenteriae ‏ در حضور 0/05% از ZnO ‏مشاهده شد. در اين غلظت از نانو ذره تغييرات قابل توجهي در تعداد باكتري ها ايجاد نكردند اما در حضور غلظت 0/5% ‏و 1% ‏از نانومواد، كاهش قابل توجه اي در تعداد باكتري ها مشاهده شد. چگالي سوري محيط كشت K 5 dysenteriaeو albikanese ‏در حضور 1% ‏از ZnO ‏ به ترتيب 4/5مرتبه در مقايسه با گروه كنترل كاهش پيدا كرد(0.001‏> p ‏) در حالي كه در غلظت 0/5% از OD ,ZnO ‏براي K. albikanese ‏و s dysenteriae ‏به ترتيب 2/9 ‏مرتبه كاهش پيدا كرد. 0.05) OD ‏>p) (شكل ٣ ‏).

در اين بررسي خواص آنتي باكتريال دو نوع از نانوذرات ضدعفوني كننده به نام هاي نانوذرات CdO و TiO2 بر عليه باكتري هاي E. coli و S. areus مي باشد. در تحقيقات اوليه، چگالي نوري (OD)و E. coli و S. areus در حضور 0/01% از CdO و TiO2 مشاهده شد. در اين غلظت هر دوي نانوذرات تغييرات قابل توجهي در تعداد باكتري ها ايجاد نكردند اما در حضور غلظت 0/75% و 1/5% از نانومواد، كاهش قابل توجهي اي در تعداد باكتري ها مشاهه دش. چگالي نوري محيط كشت E. coli و S. areus در حضور 1/5% از TiO2 به ترتيب 4/5 و 6/3 مرتبه در مقايسه با گروه كنترل كاهش پيدا كرد (0.001>P) در حالي كه در غلظت 0/75% از OD, TiO2 براي E. coli و S. areus در حضور 1/5% از CdO در مقايسه با گروه كنترل (در اين محيط كشت باكتري ها بدون هيچ نانوموادي كشت داده مي شوند) به ترتيب 3/3 و 4/2 مرتبه كاهش پيدا كرد (0.001>P) در حالي كه در حضور 0/75% كاهش به ترتيب 1/5 و 2/3 مرتبه مي رسد (0.05>P). نانوذرات TiO2 نيز در مقايسه با CdO داراي درجه تأثيرگذاري بيشتري روي هر دو نوع باكتري مي باشد.

نانو ذرات نقره از توانايي بالاي در انتقال الكترون و تسهيل انتقال آن از مركز ردكس پروتئين به سطح الكترود برخوردار مي باشند. و نيز امروزه روش هاي الكتروشيمي از جمله شيوه هاي متداول در علوم زيستي هستند كه اين استفاده وسيع نتيجه توانايي اين روش ها در مطالعه مسائيل تروموديناميك و سينتيك است. در اين اختراع سطح غشاء نافئين - تولوئيدين بلو با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني نگاره SEM و ميكروسكوپ الكتروني گدازه TEM براي بررسي يكنواختي و خصوصيات ديگر مشاهده شد. تصاوير SEM از برش عرضي غشاء گرفته شد كه اينتركشن بين غشاء نافئين تولوئيدين بلو و سطح تماس را نشان مي دهد. در حقيقت تولوئيدين بلو اين توانايي را دارا مي باشد كه بطور بسيار قوي در سطح الكترود با اين روش تثبيت شود و هم چنين علاوه بر پايداري، وجود نانو ذرات تولوئيدين بلو سبب افزايش سطح به ميزان بسيار زياد در اين فيلم شده است. (شكل 1) در روش كار اين اختراع ، ابتدا الكترود طلا با قطر 1 ميلي متر را دو مرتبه با ذرات آلومينا به قطر 10 و 3 ميكرومتر صيقل داده شد و بعد از شتشو با اسيد نيتريك 10% براي چند دقيقه اولترا صونيكه شد. هم چنين پس از آن تحت ولتامتري چرخه اي در سولفوريك اسيد 0/3 مولار در محدوده پتانسيل بين 1/5 تا 0/2 ولت با سرعت روبش 100 ميلي ولت بر ثانيه تميز شد و پس از آن با آب مقطر دو مرتبه شسته شد. 2 ميكرومولار نافئين 5% بر روي سطح الكترود طلاي تميز شده قرار داده و به مدت 20 دقيقه در درجه حرارت اتاق خشك گرديد. سپس آن الكترود در داخل محلول تولوئيدين بلو 1 ميلي ليتر براي 10 دقيقه فرو برده شد و پس از آن با آب ديونيزه و دوبار تقطير شسته و در درجه حرارت 4 سانتي گراد نگهداري گرديد. ولتاموگرام هاي چرخه اي بدست آمده از الكترود مديفاي شده با نافئين نشان داد كه محدوده پتانسيل مورد بررسي هيچ پيك جريان ديده نمي شود اما در مورد الكترود مديفاي شده با نافئين - تولوئيدين بلو يك پيك ردكس بسيار واضح مشاهده شد. به طور كلي نتايج در اين تحقيق نشان داده شد كه نافئين قادر است تولوئيدين بلو را در سطح الكترود با پايداري بسيار بالا تثبيت نمايد و انتقال الكترون را به طور موثر سبب شود. آناليز TEM و اسپكتروسكوپي UV-Visible توليد نانو ذرات تولوئيدين بلو بوسيله پليمر نافئين را نشان داد. هم چنين نشان داده شد كه اين فيلم در محدوده PH بين 5 تا 9 پايدار مي باشد (شكل 2)

ليزين يك اسيد آمينه ي مهم در تغذيه ي حيوانات است. اين ماده به عنوان يك ماده افزودني غذايي براي تقويت ارزش غذايي مورد استفاده مي گيرد. طيور و دام ها قادر به سنتز اين اسيد آمينه نيستند. بنابراين، اين ماده بايد به مواد غذايي آنها اضافه شود تا يك رژيم مناسب را فراهم نمايد. اخيرا استفاده از انواع باكتري ها براي توليد مكمل هاي غذايي به عنوان شاخه اي از بيوتكنولوژي گسترش بسيار زيادي يافته و محصولات بسيار زيادي به صورت تجاري به بازار عرضه مي گردد. يكي از اين مواد اسيد آمينه ليزين مي باشد كه هم اكنون ايران به عنوان وارد كننده اين مكمل غذايي از كشورهاي اروپايي مي باشد. بعضي از باكتري ها منابع بسيار خوبي براي سنتز اين اسيد آمينه مي باشند از آن جمله مي توان باكتري Brevibacterium flavum را نام برد. گزارش شده است كه اين باكتري علاوه بر تولدي اين اسيد آمينه ضروري، اسيد آمينه هاي غيره ضروري نيز توليد مي نمايد. گزارش شده است كه اگر با ايجاد موتانت هاي زني سنتز اسيد آمينه هاي غيره ضروري و ارزان را متوقف نموده و به طور مصنوعي به محيط كشت اضافه نماييم. در اين اختراع ما به بررسي ماده موتان زاي ان -نيتروز - ان اتيل اوره بر روي سنتز اسيد آمينه ليزين در روي باكتري Brevibacterium flavum مي پردازيم.

در اين مطالعه با استفاده از روش الكتروشيميايي نانو ذرات اكسيد نيكل بر روي الكترود گارفيت رسوب داده شد. اين الكترود بدين طريق آماده گرديد كه نانو ذرات اكسيد نيكل با روش الكتروشيميايي بر روي الكترود گرافيت از محلولي كه شامل بافر استات با PH برابر 4 و 2 ميلي مول در ليتر نيترات نيكل بود و نيكل تحت ولتاژ 0.8 ولت به مدت 5 دقيقه از محلول بافر بر روي الكترود گرافيت در حضور امواج اولتراسونيك با فركانس 25KH2 رسوب داده شد. سپس الكترود Ni-Graphite در بافر فسفات با ph برابر 7 قرار داده شد و با روش پتانسيل چرخه اي بصورت الكترود گرافيتي كه ذرات نانو اكسيد نيكل روي آن رسوب داده شده تبديل گرديد. عكس هاي ميكروسكوپ الكتروني گذاره Transmission electroon microscopic نگاره Scanning electron microscopy ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) و اسپكتروفتومتري بيانگر وجود ساختارهاي هندسي متفاوت با قطر حدود 70- 180 نانو متر از نانو ذرات اكسيد نيكل بر روي اين الكترود بود. در ادامه مطالعات آنزيم كاتالاز را روي الكترود مديفاي شده با نانو ذرات اكسيد نيكل تثبيت نموده و نتايج حاكي از پايداري فعاليت ردكس اين آنزيم بر روي الكترود مديفاي شده مي باشد كه بيانگر قابليت استفاده اين الكترود در طراحي نسنسورها و بيوسنسورها مي باشد.

آلودگي محيط زيست با فلزات سنگين و سمي كه از استخراج معادن متالوژي وساير صنايع شيميايي حاصل مي شود به خاطر تجمع يافتن آن ها در زنجيره هاي غذايي و بعلت ماندگاري فلزات در اكوسيستم يك مسئله جدي محيط زيست و سلامت افراد در سراسر جهان مي باشد. در اين مطالعه امكان استفاده از جلبك دوناليلا ار براي زدايش زيستي (بيورميداسيون) بعنوان روش جايگزين عمليات هاي مرسوم براي حذف فلزات سنگين ارائه مي شود. ازآنجايي كه زدودن غلظت هاي پايين فلزات (كمتر از50 ميلي گرم) از آب هاي الوده بوسيله عمليات هاي شيميايي مرسوم مثل رسوب با آهك و يا روش تعويض يون از نظر اقتصادي و بازدهي آن مقرون به صرفه نيست انتظار مي رود اين جلبك بتواند با بازدهي بالايي فلزات را از آب حذف كند. به علاوه در بيشتر روش هاي مرسوم بر پايه فيزيكي و شيميايي رسوبات سمي آن ها بر جا مي ماند. در حالي كه در بيورميداسيون رسوب سمي توليد نشده و نياز به مرحله انتقال آن ها از محيط و فرايندهاي اضافي نمي باشد. در اين مطالعه ما به بررسي ميزان زيست پالايشي يا بيورميديشن عناصر سرب (pb) كادميوم (cd) و جيوه (Hg) در غلظت ها و شرايط متفاوت توسط جلبك دوناليلا پرداخته شده است.

نانو ذرات نقره از توانايي بالايي در انتقال الكترون و تسهيل انتقال آن از مركز ردكس پروتئين به سطح الكترود برخوردار مي باشند. از اين رو، در اين تحقيق با استفاده از اختلاف پتانسيل 1 ولت، محلول حاوي نانو ذرات نقره (يون هاي نقره) روي سطح الكترود گرافيتي رسوب داده شدند. نانو ذرات ترتيب شده با قطر 70 تا 150 نانومتر، با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني نگاره بر روي سطح الكترود گرافيتي مشاهده گرديدند. بعد از اصلاح اين الكترود با نانو ذرات نقره، پيك هاي ردكس آنزيم هيدروژن پراكسيداز به خوبي مشاهده مي شوند و پيك هاي كاتدي و آندي اين آنزيم به ترتيب در نواحي 180 و 325 ميلي ولت قرار مي گيرند. اين افزايش غلظت آنزيم هيدروژن پراكسيداز در محلول سبب افزايش پيك كاتدي و آندي آن مي شود. ضريب همبستگي و حد تشخيص به دست آمده براي اين آنزيم به ترتيب 0/997 و 3 مكيورمولار مي باشند. پس از تثبيت اين آنزيم توسط پليمر نافيون، پيك هاي كاتدي و آندي اين آنزيم در نواحي 78 و 282 قرار مي گيرند و مشاهده مي شود كه با افزايش پراكسيد هيدروژن پيك كاتدي اين آنزيم نيز افزايش مي يابد. به اين ترتيب، وابستگي خطي جريان پيك كاتدي با غلظت H2O2 در محدوده 15 و 330 ميكرومولار مشاهده مي شود در حالي كه انحراف معيار استاندارد براي چهار بار تكرار در غلظت 30 ميكرومولار پراكسيد هيدروژن برابر 28% ميكرومولار و حد تشخيص برابر 7 ميكرومولار بودند. بنابراين، آزمايشات انجام شده و مشاهدات موجود در اين تحقيق نشان دهنده روشي براي اندازه گيري غلظت اين آنزيم در محلول است به طوري كه اين روش، بيوسنسوري جديد و حساس جهت اندازه گيري غلظت H2O2 در محلول معرفي مي نمايد.