Skip to main content
SUPERVISOR
Ali asghar Ensafi,Mohammad Saraji
علی اصغر انصافی (استاد مشاور) محمد سراجی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Neda Bagheri
ندا باقری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1393

TITLE

Development of new paper-based (bio)sensors for the determination of cyanide, selenium(IV), copper(II) ions and butyrylcholinesterase enzyme in water and biological samples
In the first study, a simple, cost-effective, instrumental free and user-friendly analytical method based on the combination of paper-based headspace extraction and digital image analysis was developed for the sensitive detection of cyanide in water and wastewater samples. The method relied on chloramine-T/pyridine-barbituric acid reaction, which is a well-known process for measuring cyanide in standard analytical methods. During the reaction, cyanide was converted to cyanogen chloride, which was extracted and collected on a paper impregnated with pyridine-barbituric acid. The color appeared on the paper was used to quantify the analyte using a scanning-assisted image processing software. The calibration curve was linear in the range of 3.0-100 g L - 1 with the detection limit of 0.7 µg L -1 . In the second study, a method combining headspace single-drop microextraction with a paper-based colorimetric assay was developed. Headspace single-drop microextraction using a microdrop containing unmodified gold nanoparticles (Au) as both the extractant and the colorimetric probe was used for determination of Se(IV). The method relied on the color change of the microdrop solution caused by the adsorption of in situ-generated hydrogen selenide on the surface of Au. Following extraction, the microdrop was spotted onto cellulose paper, and scanometric-assisted digital image analysis was used for quantification. The analytical variables affecting the method sensitivity were studied. The dynamic range was in the range of 15-100 ?g L -1 with the limit of quantification of 12 ?g L -1 . In the third study, a 96-well paper-based and laboratory setup-free optical platform was reported for the detection of butyrylcholinesterase enzyme (BChE) activity in human serum. Chromatographic paper was used to realize a novel analytical tool exploiting its porous structure for reagentless synthesize Prussian blue nanoparticles (, the sensing element), as well to load all the reagents required for the measurement. The principle of BChE activity detection relied on the reaction between the enzymatic by-product thiocholine and Prussian blue, giving the Prussian white with subsequently Prussian blue's fading, detected by a common office scanner supported by ImageJ software. Using this novel paper-based optical platform, BChE activity was linearly detected in the 2–15 U/mL range with a detection limit down to 0.8 U mL -1 . In the final study, a holistic use of paper-based substrate was described to detect copper ions in bodily fluid. Filter paper was highlighted to i) synthesize Au without the use of reductants and/or external stimuli, ii) print the electrodes, iii) pre-load the reagents for the assay, iv) filter the gross impurities, and v) pre-concentrate the target analyte, i.e. copper. With the regard to the last point, it represented the first application of paper-based substrate to pre-concentrate metals and improving the sensitivity of stripping analysis. Without the use of reagents/treatments by the end users, copper ions were detected down to 3 ?g L -1 , linearly from 10 to 400 ?g L -1 . The developed platform was applied towards the detection of copper ions in un-diluted sweat samples.
در تحقیق اول، یک روش ساده، ارزان، بدون نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی و با کاربری آسان بر مبنای ترکیب روش استخراج از فضای فوقانی مبتنی بر کاغذ و پردازش تصویر دیجیتالی، به منظور اندازه‌گیری کمی سیانید در نمونه‌های آبی و پساب ارائه شد. در این روش، یون سیانید تحت شرایط اسیدی، توسط کلرامین-تی به سیانوژن‌کلرید، اکسید و به فضای فوقانی نمونه استخراج شد و با معرف پیریدین-باربیتوریک اسید که روی کاغذ بارگذاری شده بود واکنش داد. رنگ ظاهر شده بر روی کاغذ، جهت اندازه گیری کمی سیانید توسط نرم افزار پردازش تصویر دیجیتالی به کمک اسکنر، به کار گرفته شد. محدوده خطی روش، 3 تا 300 میکروگرم بر لیتر با حد تشخیص 7/0 میکروگرم بر لیتر به دست آمد. در تحقیق دوم، یک روش جدید، بر پایه ی ترکیب ریزاستخراج قطره آویزان در فضای فوقانی مبتنی بر نانوذرات طلا، با روش رنگ سنجی مبتنی بر کاغذ ارائه شد. قطره حاوی نانوذرات طلا، به عنوان استخراج کننده و ردیاب رنگ سنجی برای اندازه گیری سلنیم(IV) استفاده شد. روش ارائه شده، بر مبنای تغییر رنگ محلول قطره در اثر جذب هیدروژن سلنید، ناشی از کاهش درجای سلنیم، بر سطح نانوذرات طلا بود. پس از استخراج، قطره حاوی نانوذرات طلا، بر روی کاغذ قرار داده شد و پردازش تصویر دیجیتالی به کمک اسکنر، جهت اندازه گیری کمی به کار گرفته شد. ناحیه خطی روش، بین 15 تا 100 میکروگرم بر لیتر با حد اندازه گیری کمی 12 میکروگرم بر لیتر به دست آمد. در تحقیق سوم، به کمک تکنیک چاپ موم، یک سامانه رنگ سنجی عاری از تجهیزات آزمایشگاهی، مبتنی بر یک صفحه کاغذی 96-چاهک برای تشخیص آنزیم بوتیریل کولین استراز (BChE) در سرم انسان ارائه شد. کاغذ کروماتوگرافی برای سنتز عاری از معرف نانوذرات آبی پروس (عنصر حس کننده) و همچنین بارگذاری تمام معرف های مورد نیاز برای اندازه گیری، به کار رفت. تشخیص فعالیتBChE ، بر مبنای واکنش بین محصول واکنش آنزیمی (تیوکولین) با نانوذرات آبی پروس و به دنبال آن کاهش رنگ آبی پروس بود. از اسکنر همراه با نرم افزار ایمیج جی جهت اندازه گیری کمی استفاده شد. با استفاده از سامانه ارائه شده، فعالیت BChE در ناحیه خطی 2 تا 15 واحد بر میلی لیتر، با حد تشخیص 8/0 واحد بر میلی لیتر اندازه گیری شد. در تحقیق آخر، یک کاربرد جامع از کاغذ، برای اندازه گیری یون های مس در نمونه عرق نشان داده شد. از کاغذ صافی برای 1) سنتز نانوذرات طلا بدون استفاده از عوامل کاهنده یا محرک های خارجی، 2) چاپ الکترودها، 3) پیش بارگذاری تمام معرف های مورد نیاز جهت اندازه گیری، 4) فیلتر کردن ناخالصی های نمونه و 5) پیش تغلیظ فلز هدف (مس)، استفاده شد. این تحقیق، اولین کاربرد بستر کاغذی برای پیش تغلیظ فلزات و افزایش حساسیت آنالیز برهنه سازی می باشد. توسط روش ولتامتری برهنه سازی آندی با روبش خطی، یون های مس با حد تشخیص 3 میکروگرم بر لیتر در ناحیه خطی 10 تا 400 میکروگرم بر لیتر، اندازه گیری شدند. حسگر ارائه شده، برای تشخیص یون های مس در نمونه های عرق رقیق نشده به کار رفت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی