طراحی حسگر الکتروشیمیایی جدید برای شناسایی سریع و ارزان نیکوتین

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، دوز دارو‌های مربوط به بیماری‌های عصبی تأثیر زیادی بر سینتیک مایعات بدن دارد. درمان بیماری‌های عصبی مانند پارکینسون و آلزایمر وابسته به دوز دارو است. به این ترتیب، تجزیه و تحلیل کمی دارو‌های عصبی برای تنظیم عملکرد‌های زیستی مایعات بدن ضروری است.

به تازگی محققان حسگری ساختند که می‌تواند میزان نیکوتین را شناسایی کند. پژوهشگران یک فیلم هیبریدی دوبعدی MXene/گرافن (MX/Gr) را برای تهیه مبدل الکتروشیمیایی شناساگر نیکوتین مورد استفاده قرار دادند.

علاوه بر این، از این نانوکامپوزیت هیبریدی MX/Gr برای اصلاح الکترود کربن شیشه‌ای (GCE) برای تشخیص نیکوتین در محلول بافر فسفات (PBS) استفاده شد. حسگر مبتنی بر MX/Gr/GCE پاسخ خطی در برابر نیکوتین از غلظت‌های ۱ تا ۵۵ میکرومول و ۳۰ تا ۵۰۰ میکرومول با محدودیت تشخیص (LOD) به ترتیب ۲۹۰ و ۰٫۲۸ نانومول نشان داد.

این الکترود هیبریدی اصلاح شده با فیلم MX/Gr نسبت به نیکوتین حساس و انتخابی بوده قابلیت تکرارپذیری بالا دارد. محققان کاربرد عملی این حسگر طراحی شده برای تشخیص نیکوتین را در نمونه‌های بزاق مصنوعی و بزاق انسان بررسی کردند.

نیکوتین یک آلکالوئید سمی مشتق شده از گیاه است که هنگام مصرف سیستم عصبی مرکزی را مختل می‌کند و منجر به اختلالات عصبی مانند پارکینسون و بیماری آلزایمر می‌شود. تنباکو حدود ۱ تا ۳ درصد نیکوتین دارد و سیگار کشیدن می‌تواند باعث مشکلات تنفسی، سکته مغزی، حمله قلبی و حتی آسیب شدید مغزی شود.

وجود نیکوتین در محدوده غلظتی بین ۵۰۰ تا ۸۰۰ نانومول در مایعات بدن منجر به آسیب فیزیولوژیکی می‌شود. بنابراین، تشخیص غلظت نیکوتین در مایعات بدن انسان، نمونه‌های سم شناسی و دارو‌ها بسیار مهم است.

اگرچه تشخیص نیکوتین با استفاده از کروماتوگرافی گازی-طیف‌سنجی جرمی، الکتروفورز مویرگی (CE) و کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) انجام می‌شود، اما این‌ها دستگاه‌های گران‌قیمت و با تاخیر زمانی هستند و به پرسنل فنی بسیار ماهر نیاز دارند.

دراین پروژه الکترود‌های مبتنی بر نانومواد برای شناسایی نیکوتین استفاده شده است. سوسپانسیون MXene و گرافن از طریق یک روش از بالا به پایین سنتز شد. حضور گروه‌های عاملی روی سطح گرافن باعث افزایش پایداری سوسپانسیون شد. روش‌های تحلیلی، از جمله طیف‌سنجی رامان، TEM، HR-SEM، XPS و XRD، تشکیل فیلم هیبریدی MX/Gr را تایید کردند.

بنا بر اعلام ستاد نانو، الکترود اصلاح شده با فیلم هیبریدی MX/Gr دارای فعالیت الکتروکاتالیستی بالایی در برابر اکسیداسیون نیکوتین در PBS در pH ۷.۴ بود. در این پروژه، الکترولیت PBS به شبیه‌سازی شرایط فیزیولوژیکی در طول سنجش الکتروشیمیایی نیکوتین کمک کرد.

مطالعات تجربی روی انتخاب‌پذیری، تکرارپذیری و پایداری حسگر مبتنی بر فیلم هیبریدی MX/Gr نشان داد که این حسگر علی‌رغم وجود مولکول‌های مزاحم، گزینش‌پذیری بالایی با پایداری طولانی‌تر دارد.