ساخت آپتاحسگر الکتروشیمیایی حساس برای اندازه‌گیری یون جیوه(II) با استفاده از نانومواد بر پایه گرافن

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

دانشکده علوم و فناوری‌های نوین، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

مقادیر اندک جیوه برای سلامت انسان و محیط زیست بسیار مضر است. حداکثر مقدار مجاز یون جیوه که توسط آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا و سازمان بهداشت جهانی تعیین شده است به ­ترتیب 10 و 30 نانومولار می­باشد. بنابراین به روشی فوق العاده حساس برای اندازه­گیری آن نیاز است. روش­های سنتی نظیر طیف سنجی و کروماتوگرافی با وجود کارامد بودن، به دلیل هزینه­های بالا و زمان طولانی آنالیز و نیاز به افراد متخصص مقرون به­صرفه نیستند. از این رو یکی از چالش­های مهم و اساسی در این زمینه پیدا کردن روش­ها و حسگرهای مناسب برای اندازه گیری مقادیر بسیار اندک یون جیوه است. از این­رو، در کار حاضر، یک آپتاحسگر الکتروشیمیایی حساس برای اندازه گیری کارآمد یون جیوه (II) طراحی شده است. در این راستا،. اکسید گرافن احیاشده (rGO) به روش هامر سنتز شد و  نانوکامپوزیت کیتوسان/ اکسید گرافن احیا شده (rGO-Chit) برای تثبیت مولکول­های آپتامر در سطح الکترود کربن شیشه ای به کار گرفته شد. از روش­های طیف­سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و اسپکروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی جهت مشخصه­یابی مواد و بررسی رفتار آپتاحسگر استفاده شده است. تحت شرایط بهینه، آپتاحسگر مبتنی بر امپدانس الکتروشیمیایی بسیار حساسی با حد تشخیص 94/0 نانومولار و گستره خطی 250-5/0 نانومولار ساخته شد. بررسی ها نشان دادند که آپتاحسگر ساخته شده در مقایسه با سایر آپتاحسگرها، دارای کارایی بسیار مناسبی است و توانایی اندازه گیری یون جیوه در نمونه های حقیقی را دارا است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Highly Sensitive Electrochemical Aptasensor for Determination of Mercury Ion Based on Graphene-Chitosan

نویسندگان [English]

  • Leila Rashidi
  • Abdollah Noorbakhsh
چکیده [English]

Mercury is one of the most harmful pollutants.  It is very dangerous for human health and environment even in very low concentration. The maximum allowable concentrations of mercury ions reported by the United States Environmental Protection Agency and world health organization are 10 and 30 nM, respectively. So, an ultra- sensitive method is required for mercury level measurement. Traditional methods such as chromatography and spectroscopy, despite of being practical, pose well-known problems. These methods are expensive and time-consuming. So, finding the new methods for determination of mercury ion is one of the most challenges for fabrication of sensitive mercury sensors. In the present work, very sensitive electrochemical aptasensor was fabricated for determination of mercury (II) ion. For this propose graphene oxide was synthesis by the modified hummer method and chitosan-reduced graphene oxide nanocomposite(Chit-rGO) were used for immobilization of mercury aptamer molecules on the surface of  modified electrode.Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM) and electrochemical impedance spectroscopy were used for characterization of synthesized materials and investigation of aptasensor. Under optimal conditions, very sensitive aptasensor with detection limit of 0.94 nM and linear range of 0.5-250 nM was fabricated. Results show that fabricated aptasensor can be used for determination of mercury ion in real sample

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biosensor
  • Mercury ion
  • Electrochemical impedance spectroscopy
  • Reduced graphene oxide
  • Electrode

 

الف

[1] M. Li, H. Gou, I. Al-Ogaidi, N. Wu, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 1 (2013) 713.

[2] C.H. Chung, J.H. Kim, J. Jung, B.H. Chung, Biosensors and Bioelectronics, 41 (2013) 827.

[3] Z. Zhao, X. Zhou, Sensors and Actuators B: Chemical, 171 (2012) 860.

[4] J.K. Virtanen, T.H. Rissanen, S. Voutilainen, T.-P. Tuomainen, The Journal of nutritional biochemistry, 18 (2007) 75.

[5] D.R. Laks, Medical hypotheses, 74 (2010) 698/

[6] Y.-S. Lin, G. Ginsberg, J.L. Caffrey, J. Xue, S.V. Vulimiri, R.G. Nath, B. Sonawane, Environment international, 70 (2014) 88.

[7] X. Lou, T. Zhao, R. Liu, J. Ma, Y. Xiao,Analytical chemistry, 85 (2013) 7574.

[8] M. Lönne, G. Zhu, F. Stahl, J.-G. Walter, Springer, 2013, pp. 121.

[9] D.C. Marcano, D.V. Kosynkin, J.M. Berlin, A. Sinitskii, Z. Sun, A. Slesarev, L.B. Alemany, W. Lu, J.M. Tour, ACS nano, 4 (2010) 4806.

[10] V. Loryuenyong, K. Totepvimarn, P. Eimburanapravat, W. Boonchompoo, A. Buasri, Advances in Materials Science and Engineering, 2013 (2013).

[11] E.-Y. Choi, T.H. Han, J. Hong, J.E. Kim, S.H. Lee, H.W. Kim, S.O. Kim, Journal of Materials Chemistry, 20 (2010) 1907.

[12] H. Wang, Y. Wang, S. Liu, J. Yu, W. Xu, Y. Guo, J. Huang, RSC Advances,4 (2014) 60987.

[13] Y. Pan, H. Bao, L. Li, ACS applied materials & interfaces, 3 (2011) 4819.

 [14] X. Feng, X. Wang, W. Xing, B. Yu, L. Song, Y. Hu, Industrial & Engineering Chemistry Research, 52 (2013) 12906.

[15] Z. Zhang, X. Fu, K. Li, R. Liu, D. Peng, L. He, M. Wang, H. Zhang, L. Zhou, Sensors and Actuators B: Chemical, 225 (2016) 453.

[16] S.M. Silva, C.R. Braga, M.V. Fook, C.M. Raposo, L.H. Carvalho, E.L. Canedo, engineering and technology. Croatia: InTech, (2012) 43.

[17] S.-J. Liu, H.-G. Nie, J.-H. Jiang, G.-L. Shen, R.-Q. Yu, Analytical chemistry, 81 (2009) 5724.

[18] Z. Lin, X. Li, H.-B. Kraatz, Analytical chemistry, 83 (2011) 6896.

[19] H. Park, S.-J. Hwang, K. Kim, Electrochemistry Communications, 24 (2012) 100.

[20] S. Liu, M. Kang, F. Yan, D. Peng, Y. Yang, L. He, M. Wang, S. Fang, Z. Zhang, Electrochimica Acta, 160 (2015) 64.