طراحي حسگرهاي شيميايي رنگسنجي و فلورساني جديد براي شناسايي و اندازهگيري گزينشپذير برخي كاتيونها، آنيونها و آمينواسيدها و كاربردهاي آنها در نمونههاي تجزيهايي و بيولوژيك طراحي و بررسي بيوحسگرهاي شيميايي جديد، بر پايه مخلوط ليگاندها با كاربرد به عنوان حسگرهاي غذايي و بيولوژيكي در محيط آبي

Design of Novel and selec‎tive Chromogenic and Fluorogenic Chemosensors for the Detection and Determination of some Cations, Anions and Amino Acids and Analytical and Biological Applications Design and Analysis Novel Chemical Biosensors Based on Mixed Ligands for Food and Biological Sensor, Applications in Aqueous Medium

دكترا

شيمي-تجزيه

پيام نور شيراز

دي ماه 1399

1399/10/30

بسيارخوب

404ص

توللي،حسين

كريمي،محمدعلي-پرهامي،ابوالفتح

ص402-382

كروموژنيك، فلوئوروژنيك، كموسنسور، كمپلكس، آنيون، آمينواسيد، 4-(2-پيريديلآزو) رزورسينول، رودامين بي، مخلوط ليگاندها، سولفيت، فسفات، مس، كادميوم، كروم، L- آرژنين، L- آسپارتيك اسيد، رگرسيون چندگانه، منطق مولكولي

در بخش اول اين پژوهش از يك پذيرنده ساده رنگسنجي (ليگند4- (2-پيريديلآزو)رزورسينولPAR)) با توانايي شناسايي كاتيون كروم با گزينش پذيري بالا در حضور ساير كاتيونها مانند Cd2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+, Al3+، با چشم غير مسلح و به طور مستقيم با روشي كم هزينه و ارزان در محيطهاي آبي استفاده شد؛ به نحوي كه منجر به دستيابي به اطلاعات كمي و كيفي بدون استفاده از ابزار گران قيمت گرديد. همچنين اين حسگر قادر به تشخيص كاتيون كروم در نمونههاي زيست محيطي بود. اين موارد مديون سادگي، حساسيت بالاي تجزيهايي و در دسترس بودن 4-(2-پيريديلآزو) رزورسينول (PAR) خالص ميباشد. اين روش داراي حساسيت كافي براي شناسايي كاتيون كروم (III) در حد g.L-1µ بدون نياز به فرايندهاي پيچيده و آمادهسازي اوليه جهت تشخيص و ابزار گران قيمت است. در بخش دوم اين تحقيق با تشكيل كمپلكس بين ليگاند 4-(2-پيريديلآزو) رزورسينول (PAR) و فلزات مس و كادميوم به طور جداگانه، حسگرهاي رنگ سنجي مناسب جهت شناسايي آنيونهاي سولفيت و فسفات در محيطهاي آبي به دست آمد. كاربرد اين روش آسان بوده به نحوي كه وجود آنيونهاي سولفيت و فسفات در محيط آبي (در حضور ساير آنيونها) با چشم غير مسلح به راحتي قابل تشخيص ميباشد و اطلاعات كمي و كيفي اين آنيونها بدون نياز به ابزار پيچيده، قابل استخراج است؛ به عبارتي روش ارزان وكم هزينه است. از مزاياي اين روش ميتوان به موارد زير اشاره نمود: (1) شناسايي و اندازهگيري هم زمان آنيونهاي سولفيت و فسفات در محيط آبي (2)گزينش پذيري بالا نسبت به اين آنيونها در حضور ساير آنيونها در محيط حسگر PAR-Cd با هر دو آنيون واكنش داده ونسبت به سولفيت و فسفات به ترتيب داراي حد تشخيصµmol.L-1 41/0و µmol.L-1 11/0 ميباشد. در حالي كه حسگر PAR-Cu فقط با آنيون سولفيت واكنش ميدهد و حد تشخيص آن نسبت به سولفيت µmol.L-1 2/1 است. جهت شناسايي و تعيين ميزان اين دو آنيون ابتدا با افزايش حسگر PAR-Cd به يك نمونه، توسط روش پيشنهادي پاسخ حسگر به هر دو آنيون اندازهگرفته ميشود؛ هم زمان به طور جداگانه حسگر PAR-Cu به يك نمونه آب ديگر اضافه شده و ميزان آنيون سولفيت (به دليل گزينشپذيري بالاي اين حسگر به آنيون سولفيت) موجود در نمونهها اندازهگيري ميشود. با مقايسه نتايج حاصل از استفاده از دو حسگر PAR-Cd و PAR-Cu نسبت به اين دو آنيون، ميزان آنيون فسفات به دست ميآيد. نتايج به دست آمده با استفاده از اين روش در نمونههاي آب آشاميدني، آب دريا، سركه سيب و آب پرتقال ترش قابل مقايسه با ساير روشها است. در بخش سوم با استفاده از مخلوط دو ليگاند 4-(2-پيريديلآزو) رزورسينول (PAR) و رودامين بي(RhB) و كاتيون مس(PAR-RhB-Cu)، حسگري به دست آمد كه قادر به شناسايي ميزان آنيون سولفيت در محيط آبي در مدت زمان كوتاهي شد. حد تشخيص روش در مقايسه با حسگر PAR-Cu (بخش دوم تحقيق) در تعيين ميزان سولفيت كمتر بود. هم چنين ثابت تشكيل كمپلكس ايجاد شده ميان پذيرنده PAR-RhB-Cu و آنيون سولفيت بيشتر از ثابت تشكيل كمپلكس ميان پذيرنده PAR-Cu و سولفيت (فصل چهارم)به دست آمد. در نهايت كمپلكس مخلوط دو ليگاند PAR و RhB و كاتيون مس موجب شناسايي بهتر آنيون سولفيت گرديد. نمودار جذب در پايان تيتراسيون توسط آنيون سولفيت، مشابه نمودار جذب رودامين بي است. بنابراين انتظار ميرود كمپلكس تشكيل شده در اثر تيتراسيون با آنيون سولفيت ميان ليگاند PAR، كاتيون مس و آنيون سولفيت بوده و ليگاند رودامين- بي در محيط آزاد شده باشد؛ هم چنان كه در نمودار نشر فلورساني مشاهده مي‌شود در پايان تيتراسيون بيش از 8/97 درصد از نشر بازيافت شده است. از نتايج حاصل از اندازه‌گيري‌ جذب و آناليز رگرسيون چندگانه انتظار ميرود ساختار كمپلكس به دست آمده صورت [PAR-Cu]-[RhB]+ ‌باشد. هم چنين بر اساس نوسانات جذب و نشر گيرنده PAR-RhB در حضور كاتيون مس و آنيون سولفيت، نتايج مدارهاي منطقي به ترتيب به صورت توابع INHIBIT و IMPLICATION به دست آمد. نتايج حاصل از كاربرد اين روش در نمونههاي واقعي ، قابل مقايسه با ساير روشها است. در بخش چهارم يك حسگر رنگ سنجي و فلورساني بر پايه مخلوط دو ليگاند 4-(2-پيريديلآزو) رزورسينول و رودامين بي و كاتيون كروم (PAR-RhB-Cr) جهت شناسايي و اندازهگيري L- آرژنين در محيط آبي ارائه شد. طراحي اين حسگر ساده بوده و در محيط آبي از حساسيت و گزينش پذيري بالايي در برابر L- آرژنين نسبت به ساير آمينواسيدها و يونهاي رقيب برخوردار است؛ به نحوي كه در مدت زمان كوتاهي (حدودا 1 دقيقه) قادر به تشخيص اين آمينواسيد در محيط آبي ميباشد. يونهاي Cr(III) موجب تغيير رنگ محلول مخلوط دو ليگاند (از نارنجي به صورتي) ميشوند؛ اين تغيير رنگ به راحتي با چشم غير مسلح قابل تشخيص است. حد تشخيص گيرنده در برابر كروم، در آزمايشهاي جذب و نشر به ترتيب µmol.L-122/0 و µmol.L-102/0 بود. محدوده خطي جذب و نشر كروم (III) نيز به ترتيب µmol.L-1 010/17 - 999/0 و µmol.L-1 260/31 - 999/0 به دست آمد. نسبت استوكيومتري بين كروم و گيرنده 1:1 بود. بر اساس نتايج حاصل از رگرسيون چندگانه به روش Linest ساختار كمپلكس احتمالا به صورت [PAR-Cr]-[RhB]+ ميباشد. در ادامه با استفاده از اين كمپلكسL- آرژنين در محيط آبي در حضور ساير يونها و آمينواسيدها به طور گزينشپذير شناسايي و اندازهگيري شد. حد تشخيص حسگر در روش جذب µmol.L-169/0 و در روش نشر فلورساني µmol.L-1 89/0 و محدوده خطي آزمايشهاي جذب و نشر به ترتيب µmol.L-1 461/38 - 999/0 و µmol.L-1 620/224 - 160/4 به دست آمد. نتايج حاصل از كاربرد حسگر پيشنهادي در نمونههاي واقعي قابل مقايسه با ساير روشها بود. علاوه بر اين بررسي مدار منطقي مولكولي نشان داد كه حسگر پيشنهاد شده با وروديهاي Cr(III) و L- آرژنين به صورت تابع IMPLICATION ميباشد. در بخش پنجم ويژگيهاي حسگر رنگ سنجي و فلورساني PAR-RhB-Cd و گزينشپذيري آن در برابر آنيونها و آمينواسيدها در محيط آبي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل مشخص نمود كه اين حسگر به طور گزينشپذير قادر به شناسايي آسپارتيك اسيد (در مدت زمان 2 دقيقه) در حضور ساير آمينواسيدها و يونهاي رقيب ميباشد. حدود تشخيص آن در روشهاي جذب و نشر فلورساني به ترتيب µmol.L-1 26/0 و µmol.L-1 051/0 بود. جذب محلول مخلوط دو ليگاند (PAR-RhB) در طول موج nm412 و نشر فلورساني آن در طول موج nm 573 ، در حضور كادميوم كم شده (ON-OFF) و با افزايش آسپارتيك اسيد جذب و نشر مجددا افزايش مييابد (OFF-ON). با توجه به ترتيب حضور Cd(II) و آسپارتيك اسيد در محلول مخلوط دو ليگاند، حسگر (PAR-RhB) در حضور Cd(II) و آسپارتيك اسيد به عنوان ورودي مشابه قفل و كليد مولكولي الكترونيكي عمل ميكند.

1403/05/02

75769