ساخت نانوحسگرهای دقیق حساس به یون نیترات در دانشگاه شیراز

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، یکی از بزرگ‌ترین دغدغه‌های فعلی بشر، شیوع انواع سرطان است که سالانه منجر به مرگ میلیون‌ها نفر در سرتاسر جهان می‌شود. از این ‌رو تحقیقات گسترده‌ای پیرامون شناسایی عوامل ایجادکننده و نحوه درمان این بیماری مهلک صورت می‌گیرد. یون‌های نیترات موجود در آب، یکی از عوامل بالقوه ایجاد سرطان و بیماری‌های مختلف است که به علت حلالیت بالا در آب، می‌توانند موجب آلودگی آب شود. چنانچه مقدار این یون در بدن انسان بیش ‌از حد معینی باشد، می‌تواند یکی از علل سرطان مثانه و سرطان معده شود. بنابراین اطمینان از عدم آلودگی آب و غذای مصرفی به این یون خطرناک از اهمیت بالایی برخوردار است.

به گفته مهندس بنیانی، محقق طرح، هدف از این تحقیق، طراحی حسگری مناسب با استفاده از نانوذرات نقره، جهت تشخیص سریع یون‌های نیترات موجود در آب بوده است. برای این منظور نمونه‌هایی از یک نانوکامپوزیت طراحی‌شده و عملکرد آن در تعیین و اندازه‌گیری میزان یون‌های نقره موجود در آب مورد ارزیابی قرار گرفته است.

وی با بیان اهمیت بهبود عملکرد حسگرها در شناسایی یون‌های نیترات موجود در آب گفت: «غلظت بسیار پایین یون‌های نیترات موجود در آب‌های مصرفی معمولاً به‌اندازه‌ای نیست که بتوان به‌راحتی آن‌ها را به‌طور مستقیم مورد آنالیز قرار داد. همچنین در شناسایی این ترکیبات، حسگر مورد استفاده باید از انتخاب پذیری بالایی برخوردار باشد. این بدان معنی است که حسگر مورد استفاده باید فقط به یون‌های نیترات حساسیت نشان می‌دهد و نسبت به حضور سایر گونه‌های تداخلگر همچون یون‌های کلر، کلسیم، پتاسیم و سدیم موجود در آب، پاسخ قابل‌توجهی نشان ندهد. از این ‌رو امروزه بسیاری از حسگرهای موجود به دلیل قابلیت انتخاب پذیری ضعیف، قابل استفاده نیستند».

طبق نتایج آزمایش‌های صورت گرفته به کمک حسگرهای نانوکامپوزیتی طراحی شده توسط این محققان، سرعت تشخیص گونه‌های نیترات موجود در آب، به دلیل افزایش سطح ویژه ناشی از حضور نانوذرات نقره بهبود یافته است. این بدان معنی است که میزان بازده این حسگرها بیشتر است و سبب کاهش هزینه فرایند در مقایسه با حسگرهای الکتروشیمیایی رایج می‌شود.

بنیانی با اشاره به نحوه ساخت و عملکرد حسگرهای حاضر، افزود: «به ‌منظور ساخت نانوحسگرها، در ابتدا نانوذرات نقره در داخل پلی متاکریلیک اسید که پلی اسیدی بسیار ارزان و زیست‌سازگار است، قرار داده شد و با استفاده از نور UV نانوکامپوزیت‌های AgNPs/PMA تشکیل شد. نتایج حاصل از آزمون ولتامتری سیکلی نشان داد که عملکرد الکترودهای اصلاح‌شده توسط نانوذرات نقره به میزان نقره موجود در آنها بستگی دارد.

آزمون‌های عملکردی نشان می‌دهد که تشکیل ساختارهای دندریتی نقره روی سطح الکترود، باعث تشخیص بهتر یون‌های نیترات، نسبت به نانوذرات آگلومره می‌شود. این امر ناشی از مکان‌های بهتر و بیشتر روی ساختارهای دندریتی بوده که در نتیجه پراکندگی مناسب نانوذرات نقره در زمینه پلیمری به ‌دست ‌آمده بود».

این پژوهش حاصل همکاری‌ مریم بنیانی، دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد دانشگاه شیراز، علی میرزایی از فارغ‌التحصیلان همین دانشگاه و پژوهشگرانی از دانشگاه مسینای کشور ایتالیا است.