لایه حساس متخلخل پلی(وینیل‌الکل)نانولوله کربن برای شناسایی زیست‌شناساگرهای سرطان ریه

فرضیه‌: ایجاد تخلخل در لایه حساس کامپوزیت پلیمری رسانا موجب بهبود متغیرهای عملکردی حسگر شناسایی گاز تهیه‌شده می‌شود.روش‌ها: در این پژوهش، از کامپوزیت متخلخل پلی(وینیل‌الکل)نانولوله کربن به‌عنوان لایه حساس برای شناسایی متانول، اتانول و آب (به‌عنوان زیست‌شناساگرهای سرطان ریه) استفاده شد. تخلخل در ماتریس پلیمری با روش جدایی فاز القایی با بخار ایجاد شد. محلول شامل %2 وزنی پلیمر در آب و %4 وزنی نانولوله کربن بود. فیلم تهیه‌شده از این محلول برای ایجاد تخلحل در معرض بخار استون قرار گرفت. شکل‌شناسی کامپوزیت متخلخل تهیه‌شده با آزمون‌های میکروسکوپی الکترونی پویشی (sem) و bet مطالعه شد. پاسخ لایه‌های حساس تهیه‌شده در برابر ماده مورد تجزیه هدف با دستگاه آزمون بخار بررسی شد.  یافته‌ها: عکس‌های sem ساختار متخلخل گره‌دار کامپوزیت ساخته‌شده را نشان داد. آزمون bet نیز حاکی از افزایش شایان توجه مقدار سطح ویژه کامپوزیت متخلخل در مقایسه با نمونه چگال بود. نتایج نشان داد، مقدار سطح ویژه تا 10.93m2/g برای کامپوزیت متخلخل افزایش یافت. نتایج آزمون شناسایی گاز نشانگر بهبود چشمگیر متغیرهای عملکردی حسگر مانند حساسیت و زمان پاسخ در کامپوزیت متخلخل در مقایسه با نمونه چگال بود. آستانه تشخیص (lld) نمونه چگال و کامپوزیت‌های متخلخل نسبت به بخار آب به‌ترتیب 50 و 1000ppm بود. دلیل افزایش را می‌توان به افزایش سطح ویژه کامپوزیت و در نتیجه افزایش دسترسی مولکول‌های ماده مورد تجزیه به موقعیت‌های حساس کامپوزیت پلیمری رسانا نسبت داد. همچنین، پاسخ‌ لایه حساس تهیه‌شده بر اساس عامل‌های ترمودینامیکی مختلف بررسی شد. نتایج نشانگر این بود که δa (جمع‌برداری اجزای پارامتر حل‌پذیری برهم‌کنش هیدروژنی و قطبی) به‌خوبی می‌تواند حساسیت کامپوزیت پلیمری رسانا تهیه‌شده را توجیه کند.

Porous Poly(vinyl alcohol)/Carbon Nanotube Sensitive Layer for Detection of Lung Cancer Biomarkers

Hypothesis: Introducing the porosity into the conductive polymer composite (CPC) sensitive layer improves the performance parameters of the prepared gas detectors. Methods: In this research, porous poly(vinyl alcohol)/carbon nanotube (CNT) composite was used as the sensitive layer for detecting methanol, ethanol, and water (as lung cancer biomarkers). Vaporinduced phase separation method was used for introducing the porosity into the polymer matrix. The solution consisted of 2% (by wt) polymer in water and 4% (by wt) CNT. The film was exposed to the acetone vapor for introducing the porosity. The morphology of the prepared porous composite was investigated by SEM and BET tests. The responses of prepared sensitive layers toward the target analytes were analyzed by a homemade apparatus.     Findings: The SEM images indicated the porous structure of the composite with nodular structures. Also, the BET test indicated the remarkable increase in the specific surface area of the porous composite in comparison with the dense one. The results showed that the specific surface area was increased to10.93 m2/g for porous composite. The final results illustrated the remarkable improvement in performance parameters such as response time and sensitivity in porous composites. The lower level of detection (LLD) of dense and porous composites toward water vapor was equal to 1000 and 50 ppm, respectively. Such enhancement was related to the increasing the specific surface area of the composite, and consequently, increasing the accessibility of analyte molecules to the sensitive sites of CPCs. Also, the response of the prepared sensitive layer was investigated based on the thermodynamic. The final investigations indicated that δa correctly explained the sensitivity of prepared CPCs.