نویسندگان:

کیوان آصف پور وکیلیان

تعیین غلظت نیترات در نمونه‌های مایع دارای کاربرد فراوانی در حوزه‌های محیط زیست، کشاورزی و گیاه‌شناسی است. تاکنون، بیوسنسورهای مختلفی ارائه شده‌اند که توانائی قابل قبولی در تعیین غلظت نیترات دارند. اما این روش‌ها به طور عموم شامل پروتکل پیچیده و عملیات سرویس و نگهداری دشوار که شامل آماده‌سازی مجدد الکترود/آنزیم پیش از هر آزمایش می‌شود، هستند. در نتیجه، پیاده‌سازی این روش‌ها نیاز به متخصصین شیمی تجزیه داشته و به صورت قابل حمل و تجاری مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. در این تحقیق، یک بیوسنسور قابل حمل شامل واحدهای الکتروشیمیایی و طیف‌سنجی معرفی شده است که می‌تواند غلظت نیترات در نمونه‌ها را بدون نیاز به آماده‌سازی الکترود در هر آزمایش با دقت مناسبی پیش‌بینی کند. در این طرح، از یک سامانه یادگیری ماشین به منظور پیش‌بینی میزان نیترات در نمونه‌های مایع استفاده شده است. این سامانه، غلظت نیترات در نمونه‌ها را با توجه به شرایط نگهداری آنزیم تثبیت شده بر روی الکترود به همراه ویژگی‌های الکتروشیمیایی و طیف‌سنجی نمونه پیش‌بینی می‌کند. ویژگی‌های الکتروشیمیایی، طیف‌سنجی و کارکردی به ترتیب شامل نتایج ولتامتری چرخه‌ای در یک سامانه سه الکترودی، جذب طیفی در بازه ۱۵۰ تا ۱۰۰۰ نانومتر، و دما و مدت‌زمان نگهداری الکترود/آنزیم آماده‌شده است. نتایج نشان می‌دهد که بیوسنسور قابل حمل ارائه شده در این تحقیق قابلیت استفاده تا ۱۰ روز پس از آماده‌سازی الکترود/آنزیم و پیش‌بینی غلظت نیترات در بیش از ۳۰۰ نمونه را با ضریب تبیین ۹۷/۰ دارد. همچنین، یک سامانه استنتاج فازی برای مدل‌سازی اثر pH بر پاسخ ولتامتری بیوسنسور به هنگام اندازه‌گیری نیترات در نمونه‌های به دست آمده از عصاره گیاهان گلخانه‌ای طراحی شد که نتایج نشان داد مدل معرفی شده توانایی پیش‌بینی نیترات در نمونه‌ها در یک دامنه وسیع pH بین ۶ تا ۹ را دارد. بیوسنسور ارائه شده در این تحقیق که از هوش مصنوعی برای پیش‌بینی غلظت نیترات در نمونه‌ها بهره می‌گیرد، می‌تواند به عنوان نسل جدیدی از بیوسنسورهای تجاری که روش‌های زیستی پیچیده آزمایشگاهی را در قالب یک دستگاه قابل حمل ارائه می‌کنند، در نظر گرفته شود.

بیوسنسور آنزیمی، نیترات‌ردوکتاز، واحد الکتروشیمیایی، واحد طیف‌سنجی، هوش مصنوعی.

برای لینک‌دهی به این مقاله از آدرس زیر استفاده نمایید:

برای ارجاع در منابع از عبارت زیر استفاده کنید:
آصف پور وکیلیان، کیوان، 1398، طراحی، ساخت و ارزیابی یک بیوسنسور مجتمع برای اندازه‌گیری یون نیترات در گیاهان گلخانه‌ای، دومین جشنواره ملی کتاب و پایان نامه برتر توسعه پایدار شهری (تپش)، https://con.daneshpajoohan.ac.ir/fa/archive_index.php?c=usdb2&aid=58589