حسگر نوری نانوذره‌های نقره/ نانوالیاف سلولز باکتریایی برای تعیین ۲- مرکاپتوبنزاکسازول

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی کاربردی، دانشکده شیمی، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

چکیده

در این پژوهش‌، حسگر نوری بر پایه نانوکامپوزیت نانوذره‌های نقره/ نانوالیاف سلولز باکتریایی ساخته و برای تعیین ۲- مرکاپتوبنزاکسازول (MBO) به عنوان ماده سمی و آلاینده آب استفاده شد. به منظور ساخت نانوکامپوزیت، عامل‌های مؤثر بر فرایند ساخت، همچون pH محلول، غلظت نقره نیترات و نسبت جرمی آن با نانوکاغذ، دما و مدت زمان واکنش، بهینه شدند. نتیجه‌های به دست آمده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM)، طیف بینی پراکنش انرژی پرتوی X (EDS)، آنالیز وزن­ سنجی گرمایی (TGA) و طیف­ بینی فرابنفش- مرئی، به خوبی وجود نانوذره‌های نقره و تثبیت آن‌ها در بافت نانوالیاف سلولز باکتریایی را نشان دادند. تغییر در جذب قله پلاسمون سطحی موضعی نانوذره‌های نقره نسبت به افزایش غلظت آنالیت به عنوان علامت تجزیه­ ای در نظر گرفته شد. حسگر تهیه شده دارای گستره خطی µg/mL1۵0-25/17 و حد تشخیص  µg/mL۷2/۱ برای اندازه­گیری MBO می ­باشد. برای بررسی گزینش پذیری حسگر، عملکرد آن در حضور گونه­ های مزاحم مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین به منظور بررسی کارایی عملی حسگر مورد نظر در اندازه ­گیری MBO، نمونه حقیقی از آب رودخانه تجن مورد ارزیابی قرار گرفت. با توجه به داده ها، حسگر مورد نظر در حضور بیش‌تر یون­ های احتمالی مزاحم گزینش­ پذیر و برای اندازه ­گیری نمونه­ های حقیقی مناسب است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Parham H., Khoshnam F., Solid Phase Extraction–Preconcentration and High Performance Liquid Chromatographic Determination of 2-Mercapto-(Benzothiazole, Benzoxazole and Benzimidazole) using Copper Oxide Nanoparticles, Talanta, 114: 90-94 (2013).
[2] Bussolotti F., D’Addato S., Allegretti F., Dhanak V., Mariani C., Molecular Orientation of 2-Mercaptobenzoxazole Adsorbed on Cu (100) Surface, Surf. Sci., 578: 136–141 (2005).
[3] Parham H., Aibaghi B., Ghasemi J., Simultaneous Square Wave Voltammetric Determination of 2-Mercaptobenzothiazole and 2-Mercaptobenzoxazole by Partial Least Squares Method in Water Samples, J. Hazard. Mater., 151: 636-641 (2008).
[4] Kermannezhad K., Chermahini A.N., Momeni M.M., Rezaei B., Application of Amine-Functionalized MCM-41 as pH-Sensitive Nano Container for Controlled Release of 2-Mercaptobenzoxazole Corrosion Inhibitor, Chem. Eng. J., 306: 849-857 (2016).
[5] Fukuhara G., Analytical Supramolecular Chemistry: Colorimetric and Fluorimetric Chemosensors, J. Photoch. Photobio C: Photoch. Rev., 42: 100340 (2020).
[6] وحید ب.، اندازه‌گیری حساس آفلاتوکسین B1 با استفاده از فلوئورسانس کامپوزیت نقطه‌های کوانتومی روی اکسید ـ پلیمر قالب مولکولی،  نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران،  (4)37: 211 تا 222 (1398).
[7] Wang N., Liu Y., Li Y., Xie M., Fluorescent and Colorimetric Sensor for Cu2+ Ion based on Formaldehyde Modified Hyperbranched Polyethylenimine Capped Gold Nanoparticles, Sensor Actuat. B: Chem., 255: 78-86 (2019).
[8] شقاقی  م.، رشتبری س.، دهقان غ.ر.، سید مهدوی اقدم س.ه.، اندازه‌گیری حساس، ساده و مستقیم داروی بتا- بلوکر کارودیلول در مقدارهای بسیار کم در نمونه‌های زیستی با استفاده از میله سنجش نانو حسگر لومینسنت تربیوم- فنانترولین- نانو ذره‌های نقره، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)39: 137 تا 151 (1399).
[9] Wang X., Hou J., Lan S., Shen C., Huo D., Ji Z., Ma Y., Liu H., Zhang S., He Q., Hou C., MoS2 QDs-based Sensor for Measurement of Fluazinam with Triple Signal Output, Anal. Chim. Acta., 1108: 152-159 (2020).
[10] Farrera C., Torres Andón F., Feliu N., Carbon Nanotubes as Optical Sensors in Biomedicine, ACS Nano, 11(11): 10637-10643 (2017).
[11] Sun X., Lei Y., Fluorescent Carbon Dots and their Sensing Applications, TrAC Trend. Anal. Chem., 89: 163-180 (2017).
[12] GK M.S., Rounaghi G.H., Chamsaz M., A Selective and Sensitive Optode for Determination of Hg2+ Ion based on Covalent Immobilization of Thiazole Yellow on Triacetyl Cellulose Films, Sens. Actuat. B: Chem., 256: 968-975 (2018).
[13] Sabela M., Balme S., Bechelany M., Janot J.M., Bisetty K., A Review of Gold and Silver Nanoparticle-based Colorimetric Sensing Assays, Adv. Eng. Mater., 19(12): 1700270 (2017).
[14] Oliveira L.C., Lima A.M.N., Thirstrup C., Neff H.F., “Surface Plasmon Resonance Sensors: A Materials Guide to Design, Characterization, Optimization, and Usage”, 70: Springer (2019).
[15] Špačková B., Wrobel P., Bocková M., Homola J., Optical Biosensors Based on Plasmonic Nanostructures: A Review, Proc. IEEE, 104(12): 2380-2408 (2016).
[16] Hong Y., Huh Y. M., Yoon D.S., Yang J., Nanobiosensors based on Localized Surface Plasmon Resonance for Biomarker Detection, J. Nanomater., 2012: 111 (2012).
[17] Sun J., Lu Y., He L., Pang J., Yang F., Liu, Y., Colorimetric Sensor Array based on Gold Nanoparticles: Design Principles and Recent Advances, TrAC Trend. Anal. Chem., 112: 115754 (2019).
[18] Zhou J., Yang T., Chen J., Wang C., Zhang H., Shao Y., Two-Dimensional Nanomaterial-based Plasmonic Sensing Applications: Advances and Challenges, Coord. Chem. Rev., 410: 213218 (2020).
[19] Kedem O., Vaskevich A., Rubinstein I., Critical Issues in Localized Plasmon Sensing, The J. Phys. Chem. C, 118(16): 8227-8244 (2014).
[20] Barhoum A., Li H., Chen M., Cheng L., Yang W., Dufresne A., “Emerging Applications of Cellulose Nanofibers”, Handbook of Nanofibers, Springer, 1131-1156 (2019).
[21] Li Y., Zho H., Gu H., Dai H., Fang Z., Weadock N.J., Guo Z., Hu L., Strong Transparent Magnetic Nanopaper Prepared by Immobilization of Fe3O4 Nanoparticles in a Nanofibrillated Cellulose Network, J. Mater. Chem. A, 1: 15278-15283 (2013).
[22] Wang X., Yao C., Wang F., Li Z., Cellulose-Based Nanomaterials for Energy Applications, Small, 13(42): 1702240 (2017).
[23] Zhuang S., Wang J., Removal of Cesium Ions using Nickel Hexacyanoferrates-Loaded Bacterial Cellulose Membrane as an Effective Adsorbent, J. Mol. Liq., 294: 111682 (2019).
[24] Moradi M., Tajik H., Almasi H., Forough M.,  Ezati P., A Novel pH-Sensing Indicator Based on Bacterial Cellulose Nanofibers and Black Carrot Anthocyanins for Monitoring Fish Freshness. Carbohydrate Polymers, 222: 115030 (2019).
[25] Sukhavattanakul P., Manuspiya H., Fabrication of Hybrid Thin Film based on Bacterial Cellulose Nanocrystals and Metal Nanoparticles with Hydrogen Sulfide Gas Sensor Ability, Carbohydrate Polymers., 230: 115566 (2020).
[26] Lv P., Yao Y., Li D., Zhou H., Naeem M. A., Feng Q., Huang J., Cai Y., Wei Q., Self-Assembly of Nitrogen-Doped Carbon Dots Anchored on Bacterial Cellulose and their Application in Iron Ion Detection, Carbohydrate Polymers, 172: 93-101 (2017).
[27] Yao J., Ji P., Wang B., Wang  H., Chen S., Color-Tunable Luminescent Macrofibers based on CdTe QDs-Loaded Bacterial Cellulose Nanofibers for pH and Glucose Sensing, Sens. Actuat. B: Chem., 254: 110-119 (2018).
[28] Zor E., Silver Nanoparticles-Embedded Nanopaper as a Colorimetric Chiral Sensing Platform, Talanta, 184: 149-155 (2018).
[29] Picheth G.F., Pirich C.L., Sierakowski M.R., Woehl M.A, Sakakibara C.N, de Souza C.F., Martin A.A., daSilva R., de Freitas R.A., Bacterial Cellulose in Biomedical Applications: A Review, Int. J.Biol. Macromol., 104: 97-106 (2017).
[30] Khamra M., Banerjee S.L., Paul S., Ghosh A.K., Sarkar P., Kundu P.P., A Mussel Mimetic, Bioadhesive, Antimicrobial Patch based on Dopamine-Modified Bacterial Cellulose/rGO/Ag NPs: A Green Approach Toward Wound-Healing Applications, ACS Sustain. Chem. Eng., 7(14): 12083-12097 (2019).
[31] Van Zyl E.M., Coburn J.M., Hierarchical Structure of Bacterial-Derived Cellulose and its Impact on Biomedical Applications, Curr. Opin. Chem. Eng., 24: 122-130 (2019).
[32] Liu X, Liu M, Xu W, Zeng M, Chang C, Dong  Z.,  An Environmentally Benign and Efficient Synthesis of Substituted Benzothiazole-2-Thiols, Benzoxazole-2-Thiols, and Benzimidazoline-2-Thiones in Water, Green Chem., 19: 5591-5598 (2017).
[33] Vilela D, González M C, Escarpa A., Sensing Colorimetric Approaches based on Gold and Silver Nanoparticles Aggregation: Chemical Creativity Behind the Assay. A Review, Anal. Chim. Acta, 751: 24-43 (2012).
[34] Farah A.A., Alvarez-Puebla R.A., Fenniri H., Chemically Stable Silver Nanoparticle-Crosslinked Polymer Microspheres, J. Colloid Interface Sci., 319: 572-576 (2008).
[35] Nishimura S., Mott  D.,  Takagaki A., Maenosono S., Ebitani K., Role of Base in the Formation of Silver Nanoparticles Synthesized using Sodium Acrylate as a Dual Reducing and Encapsulating Agent, Phys. Chem. Chem. Phys., 13: 9335-9343 (2011).
[36] Barud H.S., Barrios C., Regiani T., Marques R.F., Verelst M., Dexpert-Ghys J., Messaddeq Y., Ribeiro S.J.L., Self-Supported Silver Nanoparticles Containing Bacterial Cellulose Membranes, Mater. Sci. Eng. C, 28(4): 515-518 (2008).
[37] Mashkour M., Tajvidi M., Kimura F., Yousefi H., Kimura T., Strong Highly Anisotropic Magnetocellulose Nanocomposite Films Made by Chemical Peeling and In-Situ Welding at the Interface using an Ionic Liquid, ACS Appl. Mater. Interfaces, 6: 8165–8172 (2014).
[38] Yousefi H., Faezipour M., Hedjazi S., Mousavi M.M., Azusa Y.,  Heidari A.H., Comparative Study of Paper and Nanopaper Properties Prepared from Bacterial Cellulose Nanofibers and Fibers/Ground Cellulose Nanofibers of Canola Straw, Ind. Crops Prod., 43: 732-737 (2013).
[39] Guan F., Chen S., Yao J., Zheng W., Wang H., ZnS/Bacterial Cellulose/Epoxy Resin (ZnS/BC/E56) Nanocomposites with Good Transparency and Flexibility, J. Mater. Sci. Technol., 32(2): 153-157 (2016).
[40] Bigotto A., Pergolese B., Surface-Enhanced Raman Spectroscopic Studies of 2-Mercaptobenzoxazole on Silver Sols, J. Raman Spectros., 32(11): 953-959 (2001).
[41] González A.L., Noguez C., Beránek J., Barnard A.S., Size, Shape, Stability, and Color of Plasmonic Silver Nanoparticles, J. Phys. Chem. C, 118(17): 9128-9136 (2014).
[42] Skoog D.A., West D.M., Holler F.J., Crouch S.R., “Fundamentals of Analytical Chemistry”, Cengage learning, (2013). 
[43] Zhang  X.B., Peng J., He C.L., Shen G.L., Yu R.Q., A Highly Selective Fluorescent Sensor for Cu2+ based on 2-(2′-Hydroxyphenyl) Benzoxazole in a Poly (Vinyl Chloride) Matrix, Anal. Chim. Acta, 567(2): 189-195 (2006).
[44] Pergolese B., Muniz-Miranda M., Bigotto A., Surface-Enhanced Raman Scattering Investigation of the Adsorption of 2-Mercaptobenzoxazole on Smooth Copper Surfaces Doped with Silver Colloidal Nanoparticles, J. Phys. Chem.  B, 110(18): 9241-9245 (2006).
نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
دوره 41، شماره 1 - شماره پیاپی 103
اردیبهشت 1401
صفحه 259-274

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار