فصلنامه نانو مواد
پیاپی 54 (تابستان 1402)

در این مطالعه، اثر نانوذرات دی اکسید تیتانیوم سنتز شده توسط باکتری باسیلوس بر کاهش بیان ژن های clbB و clbN باکتری اشرشیا کلی عامل ایجاد سرطان کولورکتال بررسی گردید. سنتز نانوذرات دی اکسید تیتانیوم توسط باکتری باسیلوس تکوییلنسیس انجام شد. تشکیل نانوذرات دی اکسید تیتانیوم با پیک جذبی در nm 350 بوسیله طیف سنجی فرابنفش-مریی و XRD نشان داده شد. اندازه و مورفولوژی نانوذرات توسط SEM تعیین شد، بر اساس آنالیز SEM ذرات دارای ساختار کروی با اندازه حدود nm 17/78 - 76/35 می باشند که وجود نانوذرات را تایید می کند. آزمون ضدباکتریایی نانوذرات نشان داد که با افزایش غلظت نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و با گذشت زمان از تکثیر باکتری اشرشیاکلی جلوگیری می کنند که نشان دهنده رابطه معناداری بین گذشت زمان و کاهش رشد باکتری همراه با افزایش میزان غلظت نانوذرات است. بررسی تاثیر نانوذرات بر روی بیان ژن clb باکتری اشرشیاکلی از روش Real Time PCR در مقایسه با کنترل، کاهش میزان بیان ژن در باکتری تیمار را نشان داد که این کاهش از لحاظ آماری معنی دار است. توکسیسیته نانوذرات بر روی رده سلولی HEK293 با روش MTT پس از گذشت 48 و 72 ساعت بررسی گردید و نتایج نشان داد که نانوذرات اثر توکسیسیته وابسته به دوز و زمان داشته و میزان آن بطور معنی داری بعد از 72 کاهش یافت. بیشترین میزان فعالیت حیاتی سلول ها بعد از 72 ساعت مربوط به غلظت lµ/gµ 100 به میزان 91/89% می باشد. نانوذرات با اثر بر کاهش رشد و کاهش بیان ژن clb باکتری اشرشیاکلی و سمیت پایینی که روی سلول های HEK293 داشت می تواند جهت درمان سرطان کولورکتال مورد توجه قرار گیرد.

در این پژوهش، از آلیاژ تجاری و پرکاربرد A356 با 7 درصد سیلیسیم و 3/0 درصد منیزیم به عنوان زمینه فلزی نانوکامپوزیت استفاده شد، همچنین نانوذرات SiC با اندازه nm 100 و دو درصد وزنی به منظور فاز دوم استفاده شده است. در این تحقیق تاثیر نیروی برشی اعمالی بر ریزساختار نانوکامپوزیت های ساخته شده به روش های ریختگی سنتی، کوبشی و کامپوکست مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدای این پژوهش تاثیر نانوذرات بر مورفولوژی بازوهای دندریتی ریختگی نیمه جامد که در اینجا کاملا کروی شده اند مورد بررسی قرار گرفته و تاثیر آن بر مکانیزم های کوچکتر شدن دندریت ها توضیح داده شده است. در ادامه تاثیر نوع ریختگی در درصد حجمی فاز یوتکتیک در این نوع نانوکامپوزیت ها که هدف اصلی این تحقیق بوده بطور مفصل مورد بحث قرار گرفته است، نتایج نشان می دهد که در حالت ریخته گری کوبشی فاز یوتکتیک در حدود دو برابر ریختگی در حالت سنتی می باشد. همچنین در ریختگی در حالت نیمه جامد درصد فاز یوتکتیک نسبت به ریختگی در حالت سنتی بیشتر و از ریختگی در حالت کوبشی کمتر می باشد که دلایل آن بطور کامل در این پژوهش بحث شده است. همچنین شرایط برای بررسی در حالت تعادلی و غیرتعادلی در این نوع کامپوزیت مقایسه شده است. در نهایت درصد تخلخل در شرایط مختلف ریختگی محاسبه شده و دلایل افزایش درصد تخلخل در موارد ریخته گری سنتی و کوبشی نسبت به ریخته گری در حالت نیمه جامد توضیح داده شده است.

سطوح ابرآبگریز مسی با روش دو مرحله ای شامل اچ قلیایی و سپس پوشش سطحی پلیمری تهیه شدند. مرحله اچ قلیایی به منظور ایجاد ناهمواری سطحی انجام شد و زمان قرارگیری نمونه در محلول اچ به عنوان متغیر انتخاب شد و نمونه ها در زمان های 2، 5، 10، 20، و 30 دقیقه اچ شدند. در مرحله بعد پوشش دهی پلیمر پلی پروپیلن بر روی سطح نمونه ها با استفاده از روش غوطه وری با سرعت خروج از محلول mm/s 8 در دمای C° 110 انجام شد. بررسی مورفولوژی سطح نمونه ها با تصاویر حاصل از SEM و مطالعه ناهمواری سطح با AFM انجام شد و در نهایت برای بررسی رفتار ترشوندگی از آزمون اندازه گیری زاویه تماس ایستا و پویا استفاده شد. نتایج نشان داد که در مرحله اچ کردن ابتدا فاز CuO تشکیل شده و با افزایش زمان اچ این ترکیب به فاز Cu2O تبدیل می شود. نتایج AFM افزایش میانگین ناهمواری با افزایش زمان اچ را تایید کرد، به گونه ای که ریشه میانگین مجذور ناهمواری ها از حدود nm 95 برای زمان اچ 2 دقیقه به nm 182 در زمان اچ 30 دقیقه افزایش یافت. زاویه تماس ایستا نیز با افزایش زمان اچ از 2 تا 30 دقیقه از حدود 93 تا C° 132 افزایش یافت. به علاوه پوشش پلیمری نیز باعث بهبود رفتار ابرآبگریزی نمونه ها شد. زاویه تماس ایستای نمونه اچ شده به مدت 30 دقیقه و پوشش داده شده با پلیمر برابر با °6/1±6/149 بدست آمد. در واقع، اچ کردن با ایجاد ناهمواری و پوشش پلیمری با کاهش انرژی سطحی باعث افزایش زاویه تماس قطره با سطح شد. نمونه با زمان اچ 30 دقیقه و پوشش داده شده با پلیمر بهترین رفتار آبگریزی را داشت. زاویه پیشروی و پسروی بدست آمده از آزمون اندازه گیری زاویه تماس پویا برای این نمونه به ترتیب برابر با °6/2±6/146، °2/3±9/145 بدست آمد. زاویه پسماند نزدیک صفر و زاویه لغزش پایین برای این نمونه نشان از چسبندگی کم قطره به زمینه دارد، که امکان استفاده از آن را برای کاربردهای خود تمیزشوندگی فراهم می کند.

در این پژوهش از سیلیس موجود در سبوس برنج برای سنتز نانوویسکر و نانوذرات SiC استفاده شده است. نانوویسکر و ذرات SiC به روش احیای کربوترمال سیلیس در دمای °C 1450 در اتمسفر آرگون با موفقیت سنتز شدند. طول و قطر ویسکرهای سنتز شده به ترتیب در حدود μm 30-5 و μm 2/1-2/0 بوده و با توجه به نتایج بدست آمده نسبت ذرات به ویسکرها 3 به 1 می باشد. در ادامه ویسکر و ذرات SiC به عنوان تقویت کننده با درصدهای مختلف 0، 10، 20، 30 و 40 درصد حجمی به زمینه ی ZrB2 افزوده شده و نمونه های مورد نظر به روش زینتر بدون فشار در دمای °C 2100 ساخته شدند. سپس ریزساختار، خواص فیزیکی و مکانیکی نانوکامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل شده از تمامی نمونه ها در ترکیبات مختلف نشان می دهند که بالاترین چگالی نسبی مربوط به نمونه ی با 20 درصد حجمی SiC با چگالی نسبی 45/97% می باشد. با بررسی ریزساختاری و اندازه گیری خواص مکانیکی نمونه ها بالاترین سختی و چقرمگی شکست به ترتیب برابر GPa 5/21 و MPa.m1/2 36/6 در نمونه حاوی 20 درصد حجمی ویسکر و ذرات SiC مشاهده شد.

در این پژوهش، سنتز نانوکامپوزیت اکسید آهن/نیمه‏رسانا با خواص مغناطیسی و فتوکاتالیستی برای تجزیه آلاینده آلی می‏باشد. این نانوکامپوزیت علاوه بر داشتن کاربرد مناسب فتوکاتالیستی برای تخریب آلاینده ‏های آلی رنگی، قابلیت بازیابی و تکرارپذیری نیز به دلیل خاصیت مغناطیسی دارد. از این رو نانوکامپوزیت اکسید آهن/سولفید روی  با خاصیت فلویورسنت و سوپرپارامغناطیس سنتز و مشخصه‏ یابی شد. در مرحله اول نانوذرات اکسید آهن مغناطیسی به کمک آهن کلراید 4 و 6 آبه تهیه شد و سپس نانوکامپوزیت اکسید آهن/سولفید روی  با روش هم‏رسوبی سنتز شد. به منظور تایید فازهای تشکیل شده و محاسبه اندازه میانگین کریستالی نمونه‏های سنتز شده XRD انجام شد، نتایج این آنالیز حضور هم زمان فازهای مکعبی اکسید آهن و سولفید روی  را تایید کرد. بررسی مورفولوژی نمونه‏ های سنتز شده با کمک SEM انجام پذیرفت، تصویر SEM نانوکامپوزیت اکسید آهن/سولفید روی  را با مورفولوژی کروی نشان می‏دهد، قطر نانوکامپوزیت سنتز شده بین 50 تا nm 150 متغیر است. با بررسی تصویر میکروسکوپ فلویورسانس نانوکامپوزیت اکسید آهن/سولفید روی  تحت تابش نور UV، نور آبی رنگی از آن مشاهده شد که مشخصه خاصیت فلویورسنت نانوکامپوزیت سنتز شده است. خاصیت مغناطیسی نمونه‏ های سنتز شده توسط VSM بررسی شد. نتایج آنالیز مغناطیسی خاصیت سوپرپارامغناطیس بودن نانوکامپوزیت سنتز شده را نشان داد. با استفاده از طیف نورسنج UV-Vis کاهش پیک جذبی آلاینده رنگی مورد ارزیابی قرار گرفت و درصد حذف رنگ محاسبه شد. بعد از مدت زمان تابش لامپ UV-C (300 دقیقه) حدود 90% از رنگ ردامین-بی از محلول آبی حذف شد.

در این پژوهش، الکترود گلسی کربن (GCE) با نانوالیاف گلوکز اکسیداز (GOx)/کیتوسان (CS)/گرافن اکساید (GO) الکتروریسی شده به منظور شناسایی گلوکز اصلاح شده است. در این راستا، GOx ما بین دو لایه از نانوالیاف CS/GO محصور شده است. با توجه به خصوصیات الکتروشیمیایی و شرایط تولید، مقادیر بهینه بدست آمده برای GOx و GO در لایه وسط قرار گرفته شده به ترتیب 20 میلی گرم بر میلی لیتر و 20 درصد وزنی است. بررسی اثرات pH، زمان اکسیژن دهی در محلول آزمایش و سرعت اسکن بر رفتار الکتروشیمیایی نشان داد که جریان پیک با افزایش زمان اکسیژن دهی تا 20 دقیقه و مقادیر سرعت اسکن افزایش یافته است. با این حال، فرآیندهای ردوکس ساختار آندی و کاتدی متقارن تر را در سرعت اسکن پایین می توان مشاهده کرد. همچنین، بالاترین جریان در 4/7= pH بدست آمده است. نتایج نشان می دهد که فرآیند الکتروشیمیایی GOx از طریق تبدیل دو پروتون و دو الکترون رخ می دهد. علاوه بر این، با توجه به نتایج می توان اظهار کرد که استفاده از ساختار نانولیفی و حبس کردن گلوکز اکسیداز در میان دو لایه نانولیف CS/GO بطور چشم گیری خصوصیات الکتروشیمیایی را به دلیل نفوذ مولکول های گلوکز محلول در آب در لایه های نانولیف متخلخل افزایش می دهد، که بطور موثری بر کاتالیزوری اکسیداسیون گلوکز و انتقال مستقیم الکترون به GOx کمک می کند. الکترود اصلاح شده تولید شده حساسیت بالای 68/6 میکروآمپر بر میلی مولار در سانتی مترمربع و حد تشخیص 02/0 میلی مولار را با دامنه خطی وسیع 20-05/0 میلی مولار نشان داده است که در مقایسه بیوسنسورهای پیشین تکرار پإیری بالا و حد تشخیص قابل قبولی را داراست.