ساخت حسگرهای الکتروشیمیایی و تلفیق آن با روش¬های استخراج مبتنی بر نانوذرات جهت اندازه¬گیری بعضی از آنتی¬بیوتیک¬ها، یون¬های جیوه و کادمیم

STUDENT

DEGREE

YEAR

In this research, five electrochemical sensors based on various modifiers were fabricated for sensitive and selective determination of some antibiotic compounds. In continues, A new method has been proposed based on liquid three-phase micro extraction and insitu differential pulse anodic stripping voltammetry for the micro extraction and quantificationof mercury(II) and cadmium(II) ions. At the first, the modified glassy carbon electrode activated with multiwall carbon nanotubes decorated MgFe 2 O 4 magnetic nanoparticles to determine ciprofloxacin. After optimization of several effective parameters, ciprofloxacin was determined in the range of 0.1-1000 ?mol L -1 and detection limit of 0.01 ?mol L -1 . At second, the modified glassy carbon electrode with multiwall carbon nanotubes decorated NiFe 2 O 4 magnetic nanoparticles was used to determin of cefixime. This sensor was optimized and used for determination of cefixime in the range of 0.1-600 ?mol L -1 with detection limit of 0.02 ?mol L -1 . At third, sotalol was determined, using multiwall carbon nanotubes decorated NiFe 2 O 4 magnetic nanoparticles modified glassy carbon electrode. Under the optimum conditions, sotalol, after optimization, was determined in the range 0.5-1000 ?mol L -1 with detection limit of 0.09 ?mol L -1 . Multiwall carbon nanotubes decorated with MgCr 2 O 4 magnetic nanoparticles was used to selective and sensitive determination of azithromycin. Under the optimum conditions, it was determined in the range of 0.25-10 ?mol L -1 with detection limit of 0.07 ?mol L -1 . In continue, the modified glassy carbon electrode with multiwall carbon nanotubes decorated FeCr 2 O 4 magnetic nanoparticles was used to determin of amoxicillin. This sensor was optimized and used for determination of amoxicillin in the range of 0.1-70 ?mol L -1 with detection limit of 0.05 ?mol L -1 . Some techniques such as differential pulse voltammetry and linear sweep voltammetry were used for sensitive determination of above compounds. All of these modified electrodes were successfully applied to the determination of biological compounds in real samples such as drug, serum and urine samples. In the next section,In-situ differential pulse anodic stripping voltammetry combined with liquid-three phase micro extraction for determination of mercury and cadmium using Au-nanoparticles sol-gel modified Pt-wire in the range of 0.2-8.0 nmol L -1 with detection limit of 0.06 nmol L -1 for mercury and 1.0-250.0 nmol L -1 with detection limit of 0.1 nmol L -1 for cadmium, after optimization. Different factors affecting the liquid–three phases micro extraction, including organic solvent, pH of the donor and acceptor phases, concentration of the complexing agent, extraction time, and stirring rate were investigated and the optimal extraction conditions were established. Finally these electrochemical sensors were used to selective and sensitive quantitative determination of the targets in real biologiacal samples.

در این رساله پنج حسگر الکتروشیمیایی با بکارگیری انواع روش های اصلاح سطح به منظور ارتقای حساسیت و انتخاب پذیری در اندازه گیری گونه های هدف، همچنین کوپل روش استخراج مایع سه تایی با روش ولتامتری عریان سازی پالس تفاضلی بر روی الکترود سیم پلاتین اصلاح شده با سل ژل –نانوذرات طلا برای اندازه گیری یون های جیوه و کادمیم طراحی و ساخته شد. در این مطالعه از روش های ولتامتری چرخه ای، آمپرومتری، ولتامتری پالس تفاضلی و امپدانس الکتروشیمیایی رفتار الکتروشیمیایی الکترودهای اصلاح شده در محلول های آبی استفاده شده است. در مرحله اول آنتی بیوتیک های سیپروفلوکساسین، سفیکسیم، آزیترومایسن، آموکسی سیلین و سوتالول با اصلاحگرهایی مانند فریت های نیکل و آهن و کرومیت های آهن و منیزیم نشانده شده بر نانولوله های کربنی چند دیواره با استفاده از مکانیزم اثر تقویتی آنالیز شده اند. در این راستا حسگر داروی سیپروفلوکساسین با اصلاح سطح الکترود کربن شیشه ای توسطMgFe 2 O 4 نشانده شده بر روی نانولوله های کربنی فعال شده ساخته و پس از انجام مطالعات رفتاری و بهینه سازی پارامترهای موثر در جریان، جهت اندازه گیری سیپروفلوکساسین در ناحیه 7- 10×0/1 تا 3- 10×0/1 مولار و با حد تشخیص 8- 10×0/1 مولار بکار رفت. الکترود کربن شیشه ای توسط NiFe 2 O 4 نشانده شده بر روی نانولوله های کربنی فعال شده پس از انجام انواع بهینه سازی های غلظتی و دستگاهی به طور موفقیت آمیزی برای اندازه گیری سفیکسیم در ناحیه 7- 10×0/1 تا 4- 10×0/6 مولار و با حد تشخیص 8- 10×0/2 مولار بکار رفت. با اصلاح سطح الکترود کربن شیشه ای توسط NiFe 2 O 4 نشانده شده بر روی نانولوله های کربنی فعال شدهنیز پس از انجام انواع بهینه سازی های غلظتی و دستگاهی به طور موفقیت آمیزی برای اندازه گیری سوتالول بکار رفت. کلیه پارامترهای موثر در حساسیت و انتخاب پذیری حسگر حاصل بهینه سازی و سوتالول در ناحیه 7- 10×0/1 تا 3- 10×0/3 با حد تشخیص 8- 10×0/9 مولار اندازه گیری شد. چهارمین حسگر، برپایه بکارگیری نانولوله های کربنی آراسته شده توسطMgCr 2 O 4 نشانده شده بر روی نانولوله های کربنی فعال شده، برای اندازه گیری آزیترومایسن ساخته شد و پس از انجام مطالعات رفتاری و بهینه سازی های متداول در ناحیه 7- 10×5/2 تا 5- 10×0/1 مولار و با حد تشخیص 8- 10×0/7 مولار برای اندازه گیری آزیترومایسن بکار رفت. پس از آن با بکارگیری FeCr 2 O 4 نشانده شده بر روی نانولوله های کربنی فعال شده، حسگری برای اکسایش آموکسی سیلین طراحی شد. این حسگر پس از انجام کلیه بهینه سازی های متداول برای اندازه گیریآموکسی سیلین در ناحیه 7- 10×0/1 تا 5- 10×0/7 مولار و با حد تشخیص 8- 10×0/5 مولار بکار رفت. در بخش دوم، از ادغام روش ریزاستخراج فاز مایع سه تایی و روش ولتامتری به منظور استخراج یون های جیوه و کادمیم استفاده شد. برای استخراج یون جیوه با روش ریزاستخراج فاز مایع با فیبر توخالی، ابتدا منافذ فیبر متخلخل پلی‌پروپیلنی به طول 0/5 سانتی‌متر توسط فاز آلی پر ‌شد. حجم داخلی فیبر توخالی توسط سولفوریک اسید 0/1 مولار، پتاسیم نیترات 6/0 مولار، EDTA01/0 مولار به عنوان محلول پذیرنده پر گردید. فیبر به درون نمونه آبی حاوی بافر فسفات با 0/7‌=pH با غلظت 1/0 ‌مولارغوطه‌ور شده و آنالیت‌ به داخل فاز پذیرنده استخراج گردید. پارامترهای مؤثر بر استخراج سه‌فازی شامل نوع حلال آلی، pH محلول دهنده، غلظت سولفوریک اسید در محلول گیرنده، مقدارغلظت لیگاند، سرعت همزدن نمونه، زمان استخراج بررسی شدند. بهترین راندمان استخراج یون جیوه با حلال پروپیل بنزوات حاوی 1/0 درصد PAN، سرعت همزدن 700 دور در دقیقه، مدت زمان استخراج 20 دقیقه در دمای اتاق بدست آمد. جیوه در ناحیه 10- 10×0/2 تا 8- 10×0/3 مولار و با حد تشخیص 11- 10×0/6 مولار اندازه گیری شد. فاکتور غنی‌سازی برای آنالیت 277 بود. در نهایت از این روش برای آنالیز نمونه‌های حقیقی آب، ماهی و گوشت استفاده شد. برای استخراج یون کادمیم با روش ریزاستخراج فاز مایع سه تایی با غشا، ابتدا منافذ غشا متخلخل تفلونی به قطر 0/1 سانتی‌متر توسط فاز آلی پر ‌شد. در ادامه وسیله تفلونی ساخته شده به درون نمونه آبی حاوی بافر فسفات با 0/8=pH با غلظت 1/0 ‌مولار غوطه‌ور شده و آنالیت‌ به داخل فاز پذیرنده استخراج گردید. پارامترهای مؤثر بر استخراج سه‌فازی بررسی شدند. بهترین راندمان استخراج یون کادمیم با حلال پروپیل بنزوات حاوی 1/0 درصد PAN، محلول نمونه در بافر فسفات با 0/8=pH با غلظت 1/0 ‌مولار، محلول پذیرنده شامل نیتریک اسید 2/0 مولار و سدیم کلرید 01/0 مولار، سرعت همزدن 700 دور در دقیقه، مدت زمان استخراج 20 دقیقه بدست آمد. کادمیم در ناحیه 9- 10×0/1 تا 7- 10×5/2 مولار و با حد تشخیص 10- 10×0/1 مولار اندازه گیری شد. فاکتور غنی‌سازی برای آنالیت 15 بود. در نهایت از این روش برای آنالیز نمونه‌های حقیقی آب، ماهی و گوشت استفاده شد.