عنوان

توسعه زیست حسگر الکتروشیمیایی DNA تقویت شده با شبکه های پلیمروزومی و هیدروژلی برای تشخیص بیماری های قلبی از طریق شناسایی و اندازه گیری نشانگر زیستی میوگلوبین

Number

پ۲۶۹۶۴

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

توسعه زیست حسگر الکتروشیمیایی DNA تقویت شده با شبکه های پلیمروزومی و هیدروژلی برای تشخیص بیماری های قلبی از طریق شناسایی و اندازه گیری نشانگر زیستی میوگلوبین

First Statement of Responsibility

فاطمه آقازیارتی فراهانی

Name of Publisher, Distributor, etc.

مهندسی شیمی

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۲۳۵ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

شیمی و تجزیه

Date of degree

۱۴۰۰/۱۱/۲۳

Text of Note

در کار پژوهشی حاضر، دو نوع ترکیب پلیمروزوم (PS61-b-PAA596 و PS596-b-PAA61) به روش پلیمریزاسیون راديکالي کنترل شده از طریق فرآیند انتقال به زنجیر افزایشی- جدا شدنی برگشت پذیر سنتز شدند. بارگیری و رهایش شناساگر الکتروفعال متیلن بلو در پلیمروزوم مورد نظر در حلال¬هایDMF و THF مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، مقدار بارگیری و رهایش، در هر دو نوع ترکیب پلیمروزوم سنتز شده نیز بررسی گردید که پلیمروزوم با ترکیب PS61-b-PAA596 بهتر از PS596-b-PAA61 بود. سپس، پلیمروزوم حاوی متیلن بلو به طور موفقیت آمیز در توسعه آپتاحسگر طراحی شده برای شناسایی و اندازه‏گیری میوگلوبین با مقادیر خیلی پایین به کار برده شد. ارتفاع دماغه¬ی کاتدی در ولتامتری پالس تفاضلی برای متیلن بلو با لگاریتم غلظت میوگلوبین در محدوده غلظتی aM 1 تا µM 1 خطی بود و حد تشخیص این آپتاحسگر aM 74/0 به دست آمد. در ادامه، اثر هموگلوبین به عنوان شایع¬ترین گونه مزاحم در اندازه‏گیری میوگلوبین، مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده گردید حتی در حضور µM 1 هموگلوبین در نمونه آزمایشی، تغییر چندانی در علامت تجزیه¬ای مربوط به حضور fM 1 میوگلوبین، ایجاد نگردید و در نهایت، به علت عدم دسترسی به میوگلوبین افراد بیمار، از آپتاحسگر طراحی شده برای اندازه¬گیری میزان میوگلوبین در پلاسمای به دست آمده از خون افراد سالم با موفقیت استفاده گردید.در کار پژوهشی دوم، از هیدروژل نانو چند سازه¬ی حساس به pH زیست سازگار و زیست تخریب پذیر به منظور تقویت علامت الکتروشیمیایی برای دست¬یابی به پایین¬ترین حد تشخیص در اندازه¬گیری میوگلوبین استفاده شد. این هیدروژل بر پایه کیتوسان در حضور مونومر آکریلیک اسید و آغازگر گرمایی آمونیوم پر سولفات و با دو نوع شبکه ساز (متیلن بیس آکریل آمید و گلوتار آلدهید) و به دو روش پیش بارگیری و پس بارگیری سنتز گردید. مقدار بارگیری و رهایش در هر دو شیوه سنتز مورد بررسی قرار گرفت که مقدار بارگیری و رهایش در سنتز هیدروژل به روش پیش بارگیری به عنوان روش بهینه سنتز هیدروژل، در نظر گرفته شد. همچنین، مقدار بارگیری و رهایش هیدروژل¬های سنتز شده به روش پیش بارگیری توسط دو نوع شبکه ساز، متیلن بیس آکریل آمید و گلوتار آلدهید نیز مورد بررسی قرار گرفت که شبکه ساز متیلن بیس آکریل آمید، به عنوان شبکه ساز بهینه انتخاب گردید. به منظور بهینه سازی ساختار هیدروژل برای دست¬یابی به ساختار هیدروژل بهینه، از طراحی آزمایش تاگوچی استفاده گردید و ساختار A3 که حاویg 1 کیتوسان، mL 2 آکریلیک اسید، g 3/0 متیلن بلو، g 054/0 آمونیوم پرسولفات و g 024/0 متیلن بیس آکریل آمید بود، به عنوان ساختار بهینه هیدروژل در بارگیری و رهایش گونه الکتروفعال متیلن بلو انتخاب گردید. همچنین، به منظور بررسی قابلیت حساسیت هیدروژل به pH، میزان رهایش متیلن بلو از هیدروژل بهینه در محیط¬های اسیدی، خنثی و بازی بررسی گردید که در محیط اسیدی، بیشترین و در محیط بازی، کمترین رهایش گونه الکتروفعال متیلن بلو ظاهر شد. سپس، هیدروژل حاوی متیلن بلو به طور موفقیت آمیز در توسعه آپتاحسگر طراحی شده برای شناسایی و اندازه‏گیری میوگلوبین با مقادیر خیلی پایین به کار برده شد. ارتفاع دماغه¬ی کاتدی در ولتامتری پالس تفاضلی برای متیلن بلو با لگاریتم غلظت میوگلوبین در محدوده غلظتی aM 10 تاM µ 1 خطی بوده که حد تشخیص آن، aM 09/2 به دست آمد. اثر هموگلوبین به عنوان گونه مزاحم در اندازه‏گیری میوگلوبین نیز مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده گردید که حتی در حضورM µ 1 هموگلوبین در نمونه آزمایشی، تغییر چندانی در علامت تجزیه¬ای مربوط به حضور pM 1 میوگلوبین، ایجاد نگردید

Text of Note

In this research, two types of poly (styrene)-block-poly (acrylic acid) amphiphilic copolymer (PS61-b-PAA596 and PS596-b-PAA61) were synthesized by controlled radical polymerization method via reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT) technique. Chemical structure of block copolymers was confirmed by FT-IR spectroscopy and their surface morphology was assessed by scanning electron microscopy (SEM). Self-assembly of these block copolymers into polymeric vesicles (polymersomes), loading and release efficiency of methylene blue as an electroactive indicator were investigated in DMF and THF solvents. On the basis of our findings PS61-b-PAA596 has better capability for loading and release of MB than PS596-b-PAA61. Then the obtained methylene blue-loaded polymersome successfully used for development of an aptasensor toward determination of trace amounts of myoglobin. According to the calibration curve obtained (Ip (µA) = 6.5341 log C (aM) + 2.6808) and using the DPV, the height of the cathodic peak potential has a linear correlation with the myoglobin concentration in the range of 1 aM - 1µM. The detection limit of the developed aptasensor was also calculated to be 0.73 aM. The influence of hemoglobin as the most common interference in myoglobin determination was then examined. In the presence of even 1 µM hemoglobin within the test solution, no remarkable change was observed in the myoglobin (1 fM) signal. It should be noted that the developed aptasensor, due to the lack of access to real myoglobin samples from patients, was used for the detection of myoglobin in the plasma samples of healthy persons with successful results.In the second part of the study, pH sensitive, environmentally friendly and biodegradable nano-camposite hydrogel was synthesized to amplify the electrochemical signal toward obtaining lower LOD in myoglobin determination. The proposed hydrogel was prepared based on chitosan and in the presence of acrylic acid as a monomer and ammoniumpersulfate as an initiator and using two crosslinking agents (methylene bis acrylamide and glutar aldehyde). FTIR and SEM image was used to confirm the structure of the synthesized hydrogel. Also MWCNTs were used to modify the working electrode surface to obtain a higher electrochemical signal and the affecting parameters were optimized. The hydrogel was synthesized through two different pre loading and after loading and the amount of loading and releasing values of methylene blue were investigated. Comparing two ways, the pre-loading was chosen as the optimum synthesis strategy for the remaining experiments. The effect of methylene bis acryl amide and glutar aldehyde was also studied on the loading and releasing efficiency which the first one was selected as the appropriate crosslinking agent. Experimental design (tagocci) was used to access the highest loading and releasing of the electrochemical indicator. The A3 structure (1.0 g chitosan, 2 mL acrylic acid, 3.0 g methylene blue, 0.054 g ammonium persulfate, 0.024 g methylene bis acrylamide) was selected as an optimum variables. PH sensitivity of the proposed hydrogel was tested in the various pHs and the results showed that the maximum release of methylene blue was took place in the acidic pH, while in the basic pHs, the minimum amount of methylene blue was released. Therefore the acidic pH was used for the MB releasing. In the final step of this research, the MB loaded hydrogel was successfully applied in the developing an aptasensor for detection of the trace amounts of myoglobin. According to the obtained calibration curve (Ip (µA) = 0.7168 log C (aM) -0.0731), the height of the cathodic peak potential have a linear correlation with the logarithm of the myoglobin concentration within the concentration range of 10 aM to 1 µM and also the limit of the detection was calculated to be 2.09 aM. The effect of hemoglobin as a serious and prevalent interference was studied and the results indicated that even in the presence of 1 µM of hemoglobin in the sample, the myoglobin signal wasn’t remarkably changed.

Variant Title

The development of electrochemical DNA biosensor amplified by polymersome and hydrogel network for detection of cardiac diseases via detection and measurement of biomarker of myoglobin

Entry Element

‏آقازیارتی فراهانی،

Part of Name Other than Entry Element

‏‏فاطمه

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

‏علی پور،

Entry Element

‏ آبنوس،

Entry Element

‏امینی فضل،

Entry Element

‏محمدی،

Part of Name Other than Entry Element

‏اسماعیل

Part of Name Other than Entry Element

خلیل

Part of Name Other than Entry Element

‏‏محمد صادق

Part of Name Other than Entry Element

رضا

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Dates

استاد مشاور

Entry Element

تبریز