طراحی الکترود با نانو ذرات گرافن اکسید/اکسیدآهن /زیرکونیوم جهت اندازه گیری یون نیتریت در سوسیس
Design of electrode containing Graphene oxide/Iron oxide and Zirconium nano composite to detection of nitrite ions in susage
مجریان: پروین دهقان
خلاصه روش اجرا: جهت ارزیابی میزان نیتریت، الکترودی بر اساس نانو ذرات گرافن اکسید/ اکسید آهن /زیرکونیوم طراحی خواهد شد. به این منظور، ابتدا نانو ذرات گرافن اکسید، نانو ذرات اکسید آهن و زیرکونیوم سنتز خواهد شد. در مرحله بعد خواص ساختاری نانو ذره سنتز شده با استفاده از تصاویر XRD, SEM و TEM ارزیابی و در صورت تایید، نانوذره بر روی الکترود مورد نظر نشانده خواهد شد و سپس رفتار الکتروکاتالیتیکی الکترود حاصله با استفاده از روش ولتامتری ارزیابی و در نهایت ویژگی و میزان حساسیت الکترود طراحی شده در اندازه گیری میزان نیتریت در نمونه های غذایی ارزیابی خواهد شد
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 62022 |
| عنوان فارسی طرح | طراحی الکترود با نانو ذرات گرافن اکسید/اکسیدآهن /زیرکونیوم جهت اندازه گیری یون نیتریت در سوسیس |
| عنوان لاتین طرح | Design of electrode containing Graphene oxide/Iron oxide and Zirconium nano composite to detection of nitrite ions in susage |
| نوع طرح | طرح - پایان نامه |
| اولویت طرح | کنترل کیفیت مواد خوراکی و آشامیدنی |
| نوع مطالعه | طراحی / ارزشیابی تستها |
| تحقیق در نظام سلامت | بلی |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | بله |
| مقطع پایان نامه | کارشناسی ارشد |
| مدت اجرا - ماه | 12 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | وجود ترکیبات شیمیایی و میکروارگانیسمها در مواد غذایی منجر به ایجاد بیماری حاد و مزمن ناشی از غذا می گردد.یکی از شایعترین بیماریهای مزمن سرطان ها هستند که رتبه دوم مرگ و میر را در کشورهای توسعه یافته و رتبه سوم را در کشورهای در حال توسعه به خود اختصاص داده است. اخیرا نقش ترکیبات شیمیایی به عنوان یکی از عوامل تاثیر گذار در ایجاد این بیماری پر رنگتر شده است. نیتریت و نیتراتها از جمله ترکیبات شیمیایی هستند که نقش آنهادر ایجاد سرطان ها کاملا محرز گردیده است. نیترات از طرق مختلفی وارد بدن می شوند که عمده تر ین آنها، مصرف آب آشامیدنی و سبزیجات و فرآوردههای گوشتی حاوی افزودنی نیتریت می باشد. نیتریت به عنوان افزودنی غذایی برای فعالیت ضد میکروبی و کاهش فعالیت اکسیداتیو به طور گسترده ای در صنایع غذایی مورد استفاده قرار میگیرد امروزه با تغییر الگوی زندگی و افزایش مصرف غذاهای فرآوری شده و استفاده بی رویه از ترکیبات شیمیایی حاوی نیترات جهت تامین غذای مصرفی جمعیت، میزان دریافت نیترات و نیتریت از طریق غذا افزایش یافته است. طبق گزارش WHOحضور سطح بالاتر از حد مجاز نیتریت میتواند منجر به آسیب طحال،کلیه ها و سیستم عصبی گردد و در سطوح بالاتر از mg/l 5/4 میتواند منجر به سرطان شود. نیترات میتواند در بدن به نیتریت و در صورت ترکیب با آمینه های نوع اول و دوم، نیتروزآمینها را تولیدکند که باعث سرطان و افزایش فشار خون می شود. با توجه به نقش نیتریتها و نیتراتها در ایجاد بیماری مزمن و حساسیت بالای سازمان های ذیربط در تعیین مقادیر این ترکیبات در منابع غذایی، شناسایی و تعیین مقادیر آنها بطور سریع، دقیق و اقتصادی مورد توجه قرار گرفته است. ارزیابی میزان نیتریت با روشهای متفاوتی نظیر اسپکتروفتومتری، کروماتوگرافی، الکتروفوروز، الکتروشیمی قابل انجام است. هریک از روشهای مذکور دارای محاسن و معایبی هستند . روشهای نامبرده علی رغم قابل اعتماد بودن، بسیار وقت گیر، پیچیده، گران و نیازمند اپراتور آموزش دیده جهت کار با دستگاههای مربوطه می باشد. در حال حاضر روش متداول در اندازه گیری نیتریت و نیترات بر طبق استاندارد ایران، روش رنگ سنجی با استفاده از اسپکتروفتومتر میباشد. این روش به ویژه برای ارزیابی نیترات روشی زمانبر بوده(تقریبا 4-5 ساعت) ، امکان ایجاد مخاطره برای کارشناس (استفاده از کادمیوم به صورت گرانوله با ظرفیت اسمی 25 میلی لیتر)، نیاز به دستگاه و اپراتور آموزش دیده دارد. در بین روشهای بالا روش الکتروشیمیایی نسبتا ارزان، دارای حساسیت بالا و زمان پاسخ دهی سریع می باشد و نیاز به اپراتور آموزش دیده ندارد. یکی از متدهای نوین جهت طراحی الکترودهای اصلاح شده استفاده از تکنولوژی نانو در طراحی حسگرهای الکتروشیمیایی می باشد. اخیرا اکسیدفلزی نیمه هادی مثل ZrO2.TiO2.MnO2.Fe2O3 و NiO2 به دلیل استحکام، پایداری شیمیایی و حرارتی، ارزان بودن ، سازگاریهای زیستی و همچنین هدایت الکترونیکی نسبتا بالا مورد توجه بسیاری هستند. از بین اکسیدهای فلزی فوق، Fe2O3 و ZrO2 جایگاه ویژه ای دارند. استفاده از ورقه های گرافنی به همراه اکسیدهای فوق، انتقال الکترون بین الکترود و آنالیت را تسریع نمایند، سطح را افزایش می دهد در نتیجه اکسیداسیون نیتریت تسریع میشود.مطالعات اخیر حاکی از کاربرد الکترودهای اصلاح شده با مواد کربنی به عنوان سنسورهای الکتروشیمیایی برای تعیین نیتریت می باشد . تفاوت الکترودها طراحی شده در نوع نانو ذرات کاربردی، ویژگی، حساسیت، سرعت و قدرت تشخیص می باشد. اغلب نانو ذرات کاربردی در مطالعات اخیر برپایه طلا و نقره می باشد. با توجه به اینکه فلز طلا، فلزگران قیمتی می باشد و الکترود طراحی شده از لحاظ هزینه بالا می باشد. طراحی الکترودهایی با نانوذرات کم هزینه و دردسترس (/اکسیدآهن /زیرکونیوم دارای قیمت پایین و در دسترس) می تواند قابلیت تجاری سازی این الکترودها را افزایش دهد. با توجه موارد مذکور و فقدان طراحی الکترودی با ترکیبی از سه نانوذره نامبرده(گرافن اکسید/اکسیدآهن و زیرکونیوم) جهت شناسایی نیتریت در نمونه های غذایی بر طبق مرور بر متون انجام یافته (نواوری طرح)، این مطالعه با هدف طراحی الکترود با نانو ذرات گرافن اکسید/اکسیدآهن /زیرکونیوم جهت اندازه گیری یون نیتریت در سوسیس طراحی گردید. |
| اهداف اختصاصی | سنتز نانو ذرات گرافن اکسید/اکسید آهن /زیرکونیوم جهت اندازه گیری نیتریت -بررسی ویژگی های ساختاری نانو ذرات سنتز شده گرافن اکسید/ اکسید آهن /زیرکونیوم -بررسی رفتار الکتروکاتالیتیکی الکترود حاوی گرافن اکسید/اکسیدآهن/ زیرکونیوم -ارزیابی حساسیت و ویژگی الکترود حاوی گرافن اکسید /اکسیداهن /زیرکونیوم |
| چکیده انگلیسی طرح | .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... |
| کلمات کلیدی | نیتریت: نیتریت یک ماده بسیار واکنش پذیر است که می تواند در واکنش های شیمیایی متعددی شرکت کند. نیتریت به عنوان افزودنی در گوشت عمل اوری شده به منظور ایجاد رنگ مشخص گوشت عمل آوری شده، جلوگیری از اکسیداسیون چربی ها،خاصیت ضد میکروبی و ایجاد طعم مناسب، استفاده می شود(6(21) گرافن اکسید(Graphene oxide): گرافن ورقه ای دو بعدی از اتم های کربن در یک پیکر بندی شش ضلعی میباشد که اتم ها با هیبریداسیون SP2 به هم متصل شده اند.در یک صفحه گرافن، هر اتم کربن با3 کربن دیگر پیوند داده می شود و زاویه انها با یکدیگر 120 درجه می باشد(11.12.13). از جمله خصوصیات ان میتوان به دانسیته بالای الکتریکی، قابلیت ارتجاعی بالا، آبگیری بالا در مقیاس نانومتری،مساحت سطح بالا اشاره کرد(14.15.16) اکسیداهن (Iron oxide): نانو ذرات اکسید آهن به دلیل داشتن خواص متنوعی مانند غیر سمی بودن.پایداری شیمیایی.خواص مغناطیسی و قیمت پایین تا حد زیادی مورد توجه قرارگرفته اند که در این بین مگنتیت(Fe3O4) در مقیاس نانو دارای یک خاصیت ابر پارا مغناطیسی میباشد و این خاصیت کاربردهای متنوعی از جمله تهیه حسگرهای زیستی و کاربردهای الکترونیکی و شیمیایی را به وجود اورده است (9). زیرکونیوم((Zirconium: زیر کونیوم ماده اکسید شده فلزی می باشد که دارای مقاومت نسبتا بالایی به اسیدها و قلیا دارد. زیرکونیوم به دلیل ثبات حرارتی، ثبات شیمیایی وعدم سمیت یکی از موارد مهم صنعتی میباشد که در طیف های وسیعی کاربرد پیدا کرده است(8) کامپوزیت:ترکیبی از حداقل دو ذره متفاوت که میتواند خصوصیات را بهبود بخشد و نقاط ضعف را تقویت کند، از جمله خصوصیات فیزیکی ویژه، خصوصیات شیمیایی، ترمودینامیکی، خصوصیات مغناطیسی، الکتروشیمیایی(22) SEM (Scanning electron microscope) : میکروسکوپ الکترونی روبشی یا SEM نوعی میکروسکوپ الکترونی است که قابلیت عکسبرداری از سطوح با بزرگنمایی ۱۰ تا ۵۰۰۰۰۰ برابر با قدرت تفکیکی کمتر از ۱ تا ۲۰ نانومتر (بسته به نوع نمونه) را دارد(23-25) XRD(X-ray powder diffraction) : پراش اشعه ایکس یا همان XRD تکنیکی قدیمی و پرکابرد در بررسی خصوصیات کریستالها میباشد. در این روش از پراش اشعه ایکس توسط نمونه جهت بررسی ویژگیهای نمونه استفاده میشود(22) TEM (Transmission electron microscopy): میکروسکوپ الکترونی عبوری یا TEMنوعی میکروسکوپ الکترونی است که در آن پرتویی از الکترونها از یک نمونه فوقالعاده نازک عبور میکنند و در اثر تعامل الکترونهای عبوری با نمونه تصویر تشکیل میشود(23-25) دستگاه CV : منظور از دستگاه CV ، Cyclice Voltammetry میباشد که نتایج فرایند اکسایش-کاهش مولکول هدف را برروی نمودار ولتا گرام نمایش میدهد(7) |
| ذینفعان نتایج طرح | در صورتی که امکان طراحی الکترود با نانو ذرات گرافن اکسید/اکسیدآهن /زیرکونیوم جهت اندازه گیری یون نیتریت فراهم گردد و الکترود طراحی شده دارای حساسیت و ویژگی کافی جهت تعیین یون نیتریت باشد. می توان الکترود مذکور را به صورت انبوه طراحی و به عنوان یک ابزار ساده و در دسترس به سازمانهای ذیربط، بویژه واحدهای تولیدی که امکان تهیه دستگاه اسپکتوفوتومتر برای آنها وجودندارد معرفی کرد |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| پروین دهقان | استاد راهنمای اول (آموزشی ) |
| بهارک دیوبند | مشاور |
| آرزو اکبری | دانشجوی مالک پایان نامه |
| امیرحسین مرادی | همکار اصلی |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر متن خبر |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر سنسورهای الکتروشیمیایی اصلاح شده با نانوکامپوزیت اکسید گرافن/ اکسید آهن/ زیرکونیوم می تواند جایگزین روش اسپکتوفتومتری برای اندازه گیری نیتریت گردد.متن خبر با توجه به نقش نیتریتها و نیتراتها در ایجاد بیماریهای مزمن مانند سرطانها و حساسیت بالا سازمانهای ذیربط در تعیین مقادیر این ترکیبات در منابع غذایی، شناسایی و تعیین سریع، دقیق و اقتصادی مقادیر آنها، در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا، مطالعه ای با هدف طراحی سنسورهای الکتروشیمیایی اصلاح شده با نانوکامپوزیت اکسید گرافن / اکسید آهن / زیرکونیوم جهت اندازه گیری یون نیتریت (NO2-) در نمونه غذایی سوسیس طراحی شد. نتایج به دست آمده از بررسی رفتار الکتروشیمیایی الکترود نشان داد، الکترود اصلاح شده با نانوکامپوزیت اکسید گرافن / اکسید آهن / زیرکونیوم در غلظت 9 میکرومولار و 7=pH بهترین نتایج را در شناسایی نیتریت دارد. ماهیت جریان در سطح الکترود اصلاح شده از نوع انتشاری و دارای حساسیت عالی در شناسایی نیتریت در حضور گلوکز، نیترات پتاسیم و سولفات سدیم بود و هیچگونه تداخلی در نتایج الکتروشیمیایی در حضور ترکیبات مذکور مشاهده نگردید. حد تشخیص الکترود اصلاح شده برابر با 01/ 3 بود و نتایج حاصله از اندازه گیری یون نیتریت در نمونه واقعی (ppm24 ) قابل قیاس با روش استاندارد اسپکتوفتومتری (ppm25) بود. الکترود اصلاح شده دارای حساسیت و دقت بالا بود و میتواند روش جایگزین معرفی گردد. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
