تعیین مقادیر اندک مواد اعتیادآور در خون به کمک گرافن در دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، نیکوتین یک ترکیب شیمیایی نیتروژن‌دار است که بیشتر در گیاهانی مانند تنباکو و در اندازه‌های کمتر در گوجه‌فرنگی، سیب‌زمینی، بادمجان و فلفل سبز یافت می‌شود. این ماده‌ یک زهر اثرگذار بر سامانه عصبی است که در بسیاری از حشره‌کش‌ها به کار می‌رود. کافئین نیز یک ماده‌ شیمیایی و خوردنی است که در گیاهان مختلفی از جمله قهوه، کاکائو، کولا و چای یافت می‌شود و نوعی داروی محرک است که می‌تواند از خوابیدن جلوگیری کند. نیکوتین و کافئین در مقادیر کم موجب افزایش هوشیاری، حافظه و فعالیت می‌شوند و مقادیر زیاد آنها افزایش تپش قلب، فشارخون و استرس را در پی دارد. همچنین مصرف این دو ماده اعتیادآور است. ازاین‌رو تعیین مقادیر اندک و کنترل آنها امری ضروری به نظر می‌رسد.

دکتر رویا مجیدی ضمن اشاره به نانوساختارهای دوبعدی نظیر گرافن، هدف از انجام این طرح را این‌گونه بیان کرد: «در میان نانوساختارهای کربنی مختلف، صفحات گرافن به دلیل ساختار دوبعدی خاص و خواص الکترونی منحصربه‌فرد خود گزینه مناسبی برای تولید حسگرها به شمار می‌روند. در این پژوهش، امکان استفاده از صفحات گرافن به‌عنوان حسگری برای تشخیص کافئین و نیکوتین مورد مطالعه قرار گرفته است».

وی در ادامه افزود : «استفاده از نتایج نظری این طرح و تعمیم آن به مطالعات تجربی و آزمایشگاهی منجر به ساخت حسگری با سرعت و حساسیت بالا جهت تعیین مقادیر اندک مواد اعتیادآور نیکوتین و کافئین خواهد شد».

در این طرح قابلیت سه نوع ساختار گرافنی از جمله ساختار گرافن کامل، گرافن دارای نقص هندسی و گرافن متخلخل در جذب مولکول‌های کافئین و نیکوتین مورد ارزیابی قرار گرفته است. این نانوساختار به دلیل برخورداری از خواص الکترونی منحصربه‌فرد قادرند مولکول‌های نیکوتین و کافئین را هرچند در مقادیر اندک، شناسایی کرده و بر روی سطح خود جذب کنند.

مطالعات نظری روی انرژی جذب، ساختار جذب، انتقال بار و ساختار نوار الکترونی نشان‌دهنده جذب قوی شیمیایی مولکول‌های نیکوتین و کافئین روی صفحات گرافن است. همچنین نتایج نشان داده که استحکام پیوند مولکول‌های مذکور روی گرافن کامل نسبت به گرافن متخلخل و نقص دار بیشتر است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر رویا مجیدی و دکتر علی‌رضا کرمی، اعضای هیأت علمی دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی است.