ساخت زيست‌حسگر مقاومتي باكتري اي كولاي بر اساس نانوميله‌ها و نانوذرات اكسيد روي

Fabrication of Resistive E. coli Biosensor Based on ZnO Nanorods and Nanoparticles

در اين مقاله با استفاده از نانو­ميله­ ها و نانوذرات اكسيد روي، زيست­ حسگرهايي جهت تشخيص غلظت­ هاي مختلف باكتري اي كولاي موجود در آب ساخته شده است. نوآوري اين مقاله در طراحي و ساخت زيست­حسگرهاي باكتري اي كولاي از نوع مقاومتي مي باشد. براي ساخت اين حسگرها، الكترودها به صورت مدار چاپي (PCB) به شكل دندانه­ شانه­ اي طراحي و ساخته شده اند. نانوميله­ هاي اكسيد روي به روش هيدروترمال بر روي الكترودها رشد داده شدند. همچنين از روش لايه ­نشاني قطره ­اي جهت قراردادن نانوذرات اكسيد روي بر روي الكترودهاي مسي استفاده گرديده است. توسط زيست­ حسگر، غلظت­ هاي متفاوتي از باكتري اي كولاي موجود در آب اندازه ­گيري شده است. هنگامي كه زيست­ حسگر در معرض باكتري قرار مي­گيرد به دليل واكنشي كه با اكسيد روي رخ مي­دهد مقاومت بين الكترودها تغيير مي­يابد. خروجي زيست­ حسگر ولتاژ تقويت­ شده­اي است كه تابعي از تغيير مقاومت بين الكترود­هاي دندانه­ شانه اي است. غلظت باكتري توسط زيست­ حسگر در معرض نور فرابنفش اندازه­ گيري شده است و اثر غلظت نانوذرات اكسيد روي و ابعاد PCB بر روي ولتاژ و حساسيت زيست­ حسگر بررسي شده است. نتايج اندازه­ گيري توسط زيست­ حسگرهاي پيشنهادي با يكديگر مقايسه شده و بهترين زيست­ حسگر با بالاترين حساسيت معرفي گرديده است.

In this paper, a biosensor has been fabricated using ZnO nanorods and nanoparticles to detect different concentrations of the E. coli bacteria. The innovation of this paper lies in design and fabrication of the resistive type E Coli bacteria sensor. To make this biosensors, printed circuit board based electrodes are designed and made in an interdigitated shape. Both hydrothermal and drop cast methods have been used to grow zinc oxide nanorods and to form a layer of zinc oxide nanoparticles on copper electrodes, respectively. By using these biosensors, different concentrations of the E. coli bacteria in water are measured. When the sensor is in contact to the bacteria, the resistance is changed because of reactions with the zinc oxide. The biosensor output is provided as a voltage proportional to the resistance change between the interdigitated electrodes. The results have been measured for biosensors exposed to UV light. The effect of zinc oxide nanoparticles concentration and PCB dimensions on voltage and sensitivity of the biosensors are also investigated. The measurement results using the fabricated biosensors have been compared and the biosensor with the highest sensitivity has been introduced.