مطالعه جذب DNA بر حسگر زیستی گرافن- اکسید روی با استفاده از نظریه تابعی چگالی

مقدمه: حسگرهای زیستی ابزارهای آنالیتیکی هستند که با بهره گیری از هوشمندی مواد بیولوژیک، ترکیبات را شناسایی می-کنند[1]. آنزیم، آنتی بادی، میکروارگانیک ها و DNA از جمله مواد تشخیص دهنده در این حسگرها می باشند. بر اساس مطالعات منتشر شده جذب DNA بر گرافن خالص بعنوان ماده تشخیص دهنده در حسگر زیستی نسبتا ضعیف است و فرآیند تثبیت آن بر گرافن پس از طی فرآیندهای متعددی انجام می شود[2]. در این مقاله با آلاییده کردن گرافن به اکسید روی نانوساختار گرافن- اکسید روی برای ساخت حسگر زیستی بر پایه DNA مطالعه شده است[3].شرایط محاسبه: در این مجموعه از محاسبات، نانوساختار گرافن- اکسید روی شبیه سازی شد و جذب دو باز آدنین و گوانین تشکیل دهنده DNA بر آن مطالعه شد. هندسه اتمی، مکانیسم جذب و ساختار الکترونی این ساختارها بر پایه نظریه تابعی چگالی انجام شده است]4[. سیستم موردمطالعه ابر یاخته گرافنی با 98 اتم کربن است.نتایج و بحث: نتایج حاصل از محاسبات برای جذب آدنین و گوانین بر گرافن خالص، انرژی 11/0- الکترون ولت برای آدنین و 7/0- الکترون ولت برای گوانین را نشان داد]5[. برای گرافن- اکسید روی نشان داده شد که آدنین جذب نسبتا قوی بر این ساختار دارد. انرژی جذب در این حالت 58/1- الکترون ولت محاسبه شد که 14 برابر بیشتر از جذب بر گرافن خالص است. بر اساس این مجموعه محاسبات DNA به صورت افقی و از طریق هیدروژن بر نانوساختار گرافن- اکسید روی جذب می شود. تغییرات چگالی حالت های انرژی نیز این نتایج را تایید کرد. نتایج محاسبات فرآیند انتقال بار پس از جذب آدنین بر ساختار نیز نشان می دهد که باری معادل08/0الکترون از آدنین به گرافن- اکسید روی منتقل می شود که در مقایسه با گرافن خالص تغییری ندارد. بنابراین نتایج می توان نانوساختار گرافن–اکسید روی را برای ساخت نانوحسگر زیستی DNA برای شناسایی بیماری های مختلف و آلاینده های زیست محیطی معرفی کرد. همچنین از نانوساختار گرافن- اکسید روی برای شناسایی DNA می توان بهره برد.

کلیدواژه ها:

حسگر زیستی ، گرافن ، اکسید روی ، نظریه تابعی چگالی