ساخت زیست حسگر الکتروشیمیایی شناسایی اتانول با استفاده از الکترود پلاتین اصلاح شده

نویسندگان

1 گروه بیوتکنولوژی، دانشکدهی مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، مازندران

2 دانشکده ی مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی قوچان، قوچان، خراسان رضوی

چکیده

در این پژوهش، آنزیم الکل اکسیداز با استفاده از کیتوسان در سطح الکترود پلاتین تثبیت شد تا یک زیست حسگر الکتروشیمیایی دقیق و حساس برای شناسایی و اندازه گیری اتانول در فاز مایع طراحی شود. مطالعات آمپرومتری در محلول بافر فسفات M 1/0 حاوی اتانول انجام شد. باتوجه به نتایج به دست آمده، شرایط بهینه برای عملکرد زیست حسگر در دمای °C 35 و pH برابر با 8 حاصل شد. برای بهبود عملکرد زیست حسگر از نانوذرات طلا در ساخت آن استفاده شد و مقایسه ی نتایج حاصل از زیست حسگر قبل و بعد از افزودن این نانوذرات، افزایش چهار برابری در شدت جریان تولید شده از اکسایش اتانول را نشان داد. محدوده ی خطی زیست حسگر اصلاح شده با نانوذرات طلا، ثابت میکائیلیس- منتن و حساسیت آن نیز به ترتیب برابر با mM 0/016-2/66، mM 1 و µA/ mM cm2 2 محاسبه شدند.



[1] M. Das, P. Goswami, “Direct electrochemistry of alcohol oxidase using multiwalled carbon nanotube as electroactive matrix for biosensor application,” Bioelectrochemistry, 89, 19-25, 2013.

[2] Ş. Alpat, A. Telefoncu, “Development of an alcohol dehydrogenase biosensor for ethanol determination with toluidine blue O covalently attached to a cellulose acetate modified electrode,” Sensors, 10, 748-764, 2010.

[3] L. Zhao, Q. Liu, S. Yan, Z. Chen, J. Chen, X. Li, “Multimeric immobilization of alcohol oxidase on electrospun fibers for valid tests of alcoholic saliva,” Journal of biotechnology, 168, 46-54, 2013.

[4] D.W. Lachenmeier, R. Godelmann, M. Steiner, B. Ansay, J. Weigel, G. Krieg, “Rapid and mobile determination of alcoholic strength in wine, beer and spirits using a flow-through infrared sensor,” Chemistry Central Journal, 4,2010.

[5] J. Erfkamp, M. Guenther, G. Gerlach, “Hydrogel-based sensors for ethanol detection in alcoholic beverages,” Sensors, 19, 1199-1212, 2010. 

[6] B. Kuswandi, T. Irmawati, M. Hidayat, M. Ahmad, “A simple visual ethanol biosensor based on alcohol oxidase immobilized onto polyaniline film for halal verification of fermented beverage samples,” Sensors, 14, 2135-2149, 2014.

[7] A. Aziz, H. Lim, S. Girei, M. Yaacob, M. Mahdi, N. Huang, A. Pandikumar, “Silver/graphene  anocomposite-modified optical fiber sensor platform for ethanol detection in water medium,” Sensors and Actuators B: Chemical, 206, 119-125, 2015.
[8] M. Hnaien, F. Lagarde, N. Jaffrezic-Renault, “A rapid and sensitive alcohol oxidase/catalase conductometric biosensor for alcohol determination,” Talanta, 81, 222-227, 2010.

[9] J. Shi, P. Ci, F. Wang, H. Peng, P. Yang, L. Wang, Q. Wang, P.K. Chu, “Pd/Ni/Simicrochannel-plate-based amperometric sensor for ethanol detection,” Electrochimica Acta, 56, 4197- 4202, 2011.

[10] G. Wen, Z. Li, M.M. Choi, “Detection of ethanol in food: A new biosensor based on bacteria,” Journal of food engineering, 118, 56-61, 2013.

[11] A. Sassolas, L.J. Blum, B.D. Leca-Bouvier, “Immobilization strategies to develop enzymatic biosensors,” Biotechnology advances, 30, 489-511, 2012.

[12] J. Schlatter, F. Chiadmi, V. Gandon, P. Chariot, “Simultaneous determination of methanol,
acetaldehyde, acetone, and ethanol in human blood by gas chromatography with flame ionization detection,” Human & experimental toxicology, 33, 74-80, 2014.

[13] S. Cinti, M. Basso, D. Moscone, F. Arduini, “A paper-based nanomodified electrochemical biosensor for ethanol detection in beers,” Analytica chimica acta, 960, 123-130, 2017.

[14] H. Susanto, A. Samsudin, N. Rokhati, I. Widiasa, “Immobilization of glucose oxidase on chitosan-based porous composite membranes and their potential use in biosensors,” Enzyme and microbial technology, 52, 386-392, 2013.

[15] I. Leceta, P. Guerrero, K. De la Caba, “Functional properties of chitosan-based films,” Carbohydrate polymers, 93, 339-346, 2013.
[16] Y.C. Yeh, B. Creran, V.M. Rotello, “Gold nanoparticles: preparation, properties, and applications in bionanotechnology,” Nanoscale, 4, 1871-1880, 2012.

[17] P. Alexandridis, “Gold nanoparticle synthesis, morphology control, and stabilization facilitated by functional polymers,” Chemical Engineering & Technology, 34, 15-28, 2011.

[18] S. Zeng, K.T. Yong, I. Roy, X.Q. Dinh, X. Yu, F. Luan, “A review on functionalized gold nanoparticles for biosensing applications,” Plasmonics, 6, 491-506, 2011.

[19] H. Bisswanger, “Enzyme assays,” Perspectives in Science, 1, 41-55, 2014.

[20] H. Zare, G.D. Najafpour, M. Jahanshahi, M. Rahimnejad, M. Rezvani, “Highly stable biosensor based on glucose oxidase immobilized in chitosan film for diagnosis of diabetes,” Romanian Biotechnological Letters, 22, 12611-12619, 2017.

[21] L. Barhoumi, O.M. Istrate, L. Rotariu, M.B. Ali, C. Bala, “Amperometric determination of ethanol using a novel nanobiocomposite,” Analytical Letters, 51, 323-335, 2018.
 
[22] M. Bilgi, E. Ayranci, “Biosensor application of screen-printed carbon electrodes modified with nanomaterials and a conducting polymer: Ethanol biosensors based on alcohol dehydrogenase,” Sensors and Actuators B: Chemical, 237, 849-855, 2016.

[23] G.A. Tığ, “Highly sensitive amperometric biosensor for determination of NADH and ethanol based on Au-Ag nanoparticles/poly (Lcysteine)/reduced graphene oxide nanocomposite,” Talanta, 175, 382-389, 2017.