محققان دانشگاه صنعتی اصفهان نانوحسگر غیرآنزیمی جدیدی طراحی نموده‌اند که در اندازه‌گیری میزان گلوکز خون بسیار کاربردی است. نتایج این طرح می‌تواند نیاز بیمارستان‌ها و آزمایشگاه‌های تشخیص طبی به یک حسگر ارزان، سریع و دقیق برای اندازه‌گیری قندخون افراد را برطرف کند.
به گزارش گروه دانش خبرگزاری دانا (دانا خبر) در حال حاضر، حسگرهای تجاری تشخیص گلوکز، شامل گونه‌های الکتروشیمیایی آنزیمی است. با این حال، موانع اجتناب‌ناپذیری همانند فرایند پیچیده و چندمرحله‌ای ساخت آن‌ها، ناپایداری شیمیایی و حرارتی و نیز وابستگی پاسخ به pH محیط، سبب شده است که محققان به ساخت حسگرهای غیرآنزیمی روی آورند. تلاش پژوهشگران در این طرح نیز تهیه یک نانوحسگر ارزان به منظور اندازه‌گیری قند خون بوده که در ساخت آن از آنزیم استفاده نشده است.
به گفته دکتر علی اصغر انصافی، عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی اصفهان، در ساخت این حسگر الکتروشیمیایی، از نانوکامپوزیت جدیدی بر پایه سیلیکون متخلخل استفاده شده است. نکته جالب این است که نانوذرات مس به روش گالوانیک (خود به خود) بر روی سطح این نانوکامپوزیت تثبیت شده است. حسگر حاصل گزینش‌پذیری خوبی در اندازه‌گیری گلوکز در حضور گونه‌های مزاحم نظیر دوپامین، اسیدسیتریک و اسید اوریک دارد. از جمله ویژگی‌های دیگر این محصول می‌توان به پایداری مناسب و پاسخ تکرارپذیر آن اشاره کرد.
انصافی دیگر فواید نتایج این طرح را این‌گونه عنوان کرد: «با توجه به اینکه هم اکنون دو روش گران قیمت و وقت‌گیر شامل حسگرهای الکتروشیمیایی آنزیمی و روش‌های طیف‌سنجی برای اندازه‌گیری‌های رایج قند خون مورد استفاده قرار می‌گیرند، بنابراین حسگر ارائه شده، یک روش ارزان و سریع است که می‌تواند نقش چشم‌گیری در کاهش هزینه‌ها و زمان داشته باشد.»
در طی این مطالعات، سیلیکون متخلخل به روش شیمیایی تهیه شد. نانوذرات مس نیز با روش ساده‌ی گالوانیک (خود به خود) و بدون نیاز به اعمال پتانیسل الکتریکی و یا استفاده از ماده احیا کننده، بر روی بستر سیلیکون متخلخل تثبیت شدند تا نانوکامپوزیت سیلیکون متخلخل-مس ساخته شود. نانوکامپوزیت حاصل با روش‌های مختلف از جمله میکروسکوپ روبشی الکترون، پراش پرتو ایکس و طیف سنجی مادون قرمز مشخصه‌یابی گرفت. همچنین رفتار الکتروشیمیایی نانوکامپوزیت حاصل با استفاده از آزمون ولتامتری چرخه‌ای در محیط‌های مختلف (اسیدی, بازی و خنثی) بررسی شد. در انتها حسگری اصلاح شده از نانوکامپوزیت مس- سیلیکون متخلخل ساخته شد و اثر الکتروکاتالیستی آن بر روی اکسایش گلوکز مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین شرایط بهینه برای اندازه‌گیری گلوکز از جمله pH و پتانسیل اعمالی به دست آمد. گزینش پذیری حسگر ساخته شده نیز برای اندازه‌گیری گلوکز در حضور گونه‌های مزاحم احتمالی نظیر اسید اوریک و اسیدآسکوربیک بررسی شد.
انصافی معتقد است به علت مساحت فوق العاده زیاد سیلیکون متخلخل و افزایش محل‌های فعال برای قرار گرفتن نانوذرات مس، تبادل الکترون بین این نانوذرات و گلوکز افزایش یافته و در نتیجه حساسیت این حسگر نسبت به گونه‌های مشابه بسیار بیشتر است. از طرفی به علت وجود دافعه الکتروستاتیکی بین بار منفی نظیر اسید اوریک و اسیدآسکوربیک با بار منفی گروه‌های هیدروکسیل موجود بر روی سطح حسگر در محیط قلیایی، اثر مزاحمت این گونه‌های موجود در خون به صورت خودبخودی حذف می‌شود.
نتایج این تحقیقات که در مجله Electochemica Acta ( جلد 123، شماره 1، ماه ژانویه، سال 2014، صفحات 219 تا 226) منتشر شده است، حاصل همکاری دکتر علی‌اصغر انصافی، دکتر بهزاد رضایی- اعضای هیات علمی دانشگاه صنعتی اصفهان- و مهدی مختاری ابرقویی-دانشجوی دکتری- است.
به گفته دکتر علی اصغر انصافی، عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی اصفهان، در ساخت این حسگر الکتروشیمیایی، از نانوکامپوزیت جدیدی بر پایه سیلیکون متخلخل استفاده شده است. نکته جالب این است که نانوذرات مس به روش گالوانیک (خود به خود) بر روی سطح این نانوکامپوزیت تثبیت شده است. حسگر حاصل گزینش‌پذیری خوبی در اندازه‌گیری گلوکز در حضور گونه‌های مزاحم نظیر دوپامین، اسیدسیتریک و اسید اوریک دارد. از جمله ویژگی‌های دیگر این محصول می‌توان به پایداری مناسب و پاسخ تکرارپذیر آن اشاره کرد.
انصافی دیگر فواید نتایج این طرح را این‌گونه عنوان کرد: «با توجه به اینکه هم اکنون دو روش گران قیمت و وقت‌گیر شامل حسگرهای الکتروشیمیایی آنزیمی و روش‌های طیف‌سنجی برای اندازه‌گیری‌های رایج قند خون مورد استفاده قرار می‌گیرند، بنابراین حسگر ارائه شده، یک روش ارزان و سریع است که می‌تواند نقش چشم‌گیری در کاهش هزینه‌ها و زمان داشته باشد.»
در طی این مطالعات، سیلیکون متخلخل به روش شیمیایی تهیه شد. نانوذرات مس نیز با روش ساده‌ی گالوانیک (خود به خود) و بدون نیاز به اعمال پتانیسل الکتریکی و یا استفاده از ماده احیا کننده، بر روی بستر سیلیکون متخلخل تثبیت شدند تا نانوکامپوزیت سیلیکون متخلخل-مس ساخته شود. نانوکامپوزیت حاصل با روش‌های مختلف از جمله میکروسکوپ روبشی الکترون، پراش پرتو ایکس و طیف سنجی مادون قرمز مشخصه‌یابی گرفت. همچنین رفتار الکتروشیمیایی نانوکامپوزیت حاصل با استفاده از آزمون ولتامتری چرخه‌ای در محیط‌های مختلف (اسیدی, بازی و خنثی) بررسی شد. در انتها حسگری اصلاح شده از نانوکامپوزیت مس- سیلیکون متخلخل ساخته شد و اثر الکتروکاتالیستی آن بر روی اکسایش گلوکز مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین شرایط بهینه برای اندازه‌گیری گلوکز از جمله pH و پتانسیل اعمالی به دست آمد. گزینش پذیری حسگر ساخته شده نیز برای اندازه‌گیری گلوکز در حضور گونه‌های مزاحم احتمالی نظیر اسید اوریک و اسیدآسکوربیک بررسی شد.
انصافی معتقد است به علت مساحت فوق العاده زیاد سیلیکون متخلخل و افزایش محل‌های فعال برای قرار گرفتن نانوذرات مس، تبادل الکترون بین این نانوذرات و گلوکز افزایش یافته و در نتیجه حساسیت این حسگر نسبت به گونه‌های مشابه بسیار بیشتر است. از طرفی به علت وجود دافعه الکتروستاتیکی بین بار منفی نظیر اسید اوریک و اسیدآسکوربیک با بار منفی گروه‌های هیدروکسیل موجود بر روی سطح حسگر در محیط قلیایی، اثر مزاحمت این گونه‌های موجود در خون به صورت خودبخودی حذف می‌شود.
نتایج این تحقیقات که در مجله Electochemica Acta ( جلد 123، شماره 1، ماه ژانویه، سال 2014، صفحات 219 تا 226) منتشر شده است، حاصل همکاری دکتر علی‌اصغر انصافی، دکتر بهزاد رضایی- اعضای هیات علمی دانشگاه صنعتی اصفهان- و مهدی مختاری ابرقویی-دانشجوی دکتری- است.
