هدف ها: ضايعه نخاعي به دليل عدم امكان بازسازي رشته هاي عصبي معمولا باعث فلج دائمي اندام ها و كاهش حس در نواحي پايين محل آسيب مي گردد. رشته هاي عصبي يا آكسونها داراي قابليت رشد مجدد دارند، اما از آنجايي كه آنها به وسيله بافتهاي هم بندي scar tissue اطراف ضايعه مسدود مي شوند، قادر به انجام اين كار نيستند . اهداف مورد نظر از اين پژوهش: 1- كامپوزيت نافئين - نانو لوله هاي كربني به صورت يك مسير جايگزين موجب برقراري مجدد ارتباط اعصاب قطع شده متعاقب ضايعه نخاعي گردد. 2- اين كامپوزيت بتواند اعمال حسي و حركتي را در موش مبتلا به ضايعه نخاعي بهبود بخشد.

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.

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.