عنوان

تهیه نانوحسگرهای زیستی مبتنی بر آنزیم های مصنوعی برای سنجش برخی از بیومولکول ها و داروها در نمونه¬های حقیقی و حذف آلاینده های رنگی

Number

پ۲۵۲۶۷

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

تهیه نانوحسگرهای زیستی مبتنی بر آنزیم های مصنوعی برای سنجش برخی از بیومولکول ها و داروها در نمونه¬های حقیقی و حذف آلاینده های رنگی

First Statement of Responsibility

سمانه رشتبری خروانق

Name of Publisher, Distributor, etc.

علوم طبیعی

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۶۵ص

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

بیوشیمی

Date of degree

۱۴۰۰/۰۶/۱۷

Text of Note

چکيدهآنزیم¬های طبیعی، کاتالیزورهایی هستند که می¬توانند با کاهش انرژی فعال¬سازی سرعت واکنش¬های شیمیایی را تسریع کنند. با این حال، این مولکول¬های زیستی دارای اشکالاتی از جمله هزینه بالای تولید و خالص¬سازی و نیز، پایداری کم در pHها و دماهای بسیار بالا یا پایین برای انجام عملکردهای کاتالیزوری هستند. بنابراین، تولید آنزیم¬های مصنوعی کارآمد، به عنوان جایگزین برای آنزیم¬های طبیعی، با استفاده از مولکول¬های غیر پروتئینی مانند کمپلکس¬های فلزی، نانومواد فلزی، پلیمری و ابر مولکول¬ها، به یک زمینه جالب تحقیقاتی برای محققان تبدیل شده است. طی سال¬های گذشته، حسگرهای زیستی مبتنی بر آنزیم مورد توجه بیشتر محققان قرار گرفته است و در سنجش مولکول¬های مختلف بیولوژیکی موفقیت زیادی کسب کرده¬اند. نانومواد با فعالیت تقلید کنندگی ذاتی از آنزیم، به صورت گسترده در پزشکی به عنوان آنزیم¬های مصنوعی مورد استفاده قرار می¬گیرند. نانومواد با فعالیت¬های تقلید کنندگی از آنزیم¬ها (نانوزیم¬ها)، به دلیل ویژگی¬های منحصر به فرد خود مانند کم هزینه بودن، پایداری بالا و آماده¬سازی ساده، طی دهه¬های گذشته به شدت مورد توجه قرار گرفته¬اند. همچنین، نانوزیم¬ها فعالیت کاتالیزوری خود را حتی تحت شرایط سخت محیطی حفظ می¬کنند و از مواد دارای فعالیت شبه آنزیمی به طور گسترده برای تصفیه فاضلاب استفاده می¬شود. در مطالعه حاضر، نانوذرات نانولایه اکسید کلسیم منگنز (NL-MnCaO2)، نانوذرات MoO3 و کمپلکس BSA-Cu سنتز و با استفاده از روش¬های مختلف از جمله طیف سنجی مرئی-فرابنفش، فلوئورسانس و طیف سنجی ATR-FTIR، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و پراش اشعه ایکس (XRD) بررسی شدند. همچنین، فعالیت¬های شبه آنزیمی ترکیبات تهیه شده با استفاده از روش¬های رنگ سنجی (TMB و گایاکول به عنوان سوبسترا) و فلوئوریمتری (ترفتالیک اسید (TA) به عنوان سوبسترا) بررسی شد. نتایج نشان داد که نانوذرات NL-MnCaO2 دارای فعالیت¬های شبه اکسیدازی، گلوکز اکسیدازی، کاتالازی و پراکسیدازی، کمپلکس BSA-Cu دارای فعالیت شبه لاکازی و نانوذرات MoO3 دارای فعالیت شبه پراکسیدازی می¬باشند. توانایی نانوذرات NL-MnCaO2 برای سنجش گلوکز و H2O2 مورد ارزیابی قرار گرفت و یک استراتژی غیر آنزیمی برای تشخیص رنگ سنجی گلوکز و H2O2 گزارش شد که نه تنها می¬تواند برای تشخیص سریع و تجزیه و تحلیل گلوکز توسط چشم غیر مسلح استفاده شود، بلکه سنجش کمی گلوکز به روش اسپکتروفتومتری را نیز فراهم می¬کند. همچنین، سنجش متفورمین با استفاده از فعالیت شبه پراکسیدازی نانوذرات NL-MnCaO2 مورد بررسی قرار گرفت که بر اساس واکنش TA-H2O2 در حضور نانوذرات NL-MnCaO2 بود و نتایج نشان داد که متفورمین می¬تواند شدت فلوئورسانس سیستم TA-H2O2-NL-MnCaO2 را خاموش کند. بنابراین، سیستم پیشنهادی به عنوان یک روش حساس و ساده فلوئورومتریک برای سنجش متفورمین در نمونه¬های بیولوژیکی گزارش شد. کمپلکس شبه لاکاز BSA-Cu برای رنگ¬زدایی رنگ مالاشیت سبز (MG) استفاده شد و نتایج نشان داد که این کمپلکس قادر به تکمیل فرآیند رنگ¬زدایی رنگ MG در مدت 30 دقیقه می-باشد. نتایج، تشکیل محصولات کمتر سمی پس از تخریب MG توسط کمپلکس BSA-Cu را تایید کرد. برای پیش بینی کارایی رنگ زدایی (DE%) MG، یک شبکه عصبی مصنوعی (ANN) به ترتیب با پنج، پنج و یک نورون در لایه¬های ورودی، پنهان و خروجی طراحی شد. نتایج به دست آمده توانایی ANN طراحی شده را برای پیش بینی موفقیت آمیز حذف MG نشان داد. از طرف دیگر، اصلاح سطح نانوذراتMoO3 با پلاسما انجام شد و نتایج نشان داد که فعالیت شبه پراکسیدازی نانوذراتMoO3 پس از تیمار با پلاسمای سرد آرگون حدود 5/1 برابر افزایش می¬یابد. همچنین، برای سنجش برخی از ترکیبات پلی فنولی، از فعالیت شبه پراکسیدازی افزایش یافته Ar-MoO3 استفاده شد. بنابراین، یک نانوسنسور نوری جدید و حساس برای تشخیص پلی فنول¬ها به عنوان جایگزینی برای روش اسپکتروفتومتری معمول فولین-سیوکالتو گزارش شد.

Text of Note

Abstract Natural enzymes are catalysts that can speed up chemical reactions rate by reducing activation energy. However, these biomolecules have some drawbacks including the high cost of synthesis, purification and low stability in extreme conditions of pH or temperatures for performing catalytic functions. Therefore, developing efficient artificial enzymes, as alternatives to natural enzymes, using non-protein molecules such as metal-complexes, metal-nanomaterials, polymeric and supramolecules become an interesting field for researchers. During the last years, enzyme-based biosensors have gained much more attention among the researchers and have had great success in the determination of different biological macromolecules. Nanomaterials with intrinsic enzyme-mimic activity are widely used in biomedicine as artificial enzymes. Nanomaterials, with enzyme mimic activities (nanozymes), have gained much more attention among the researchers during the past decades because of their unique properties such as low-cost, high stability and simple preparation. Also, nanozymes have their catalytic activity even in the harsh environmental conditions of pH and temperatures Also, materials with enzyme-like activities are widely used for wastewater treatment.In the present study, nanolayered manganese-calcium oxide nanoparticles (NL-MnCaO2), MoO3 nanoparticles and BSA-Cu complex were synthesized and characterized using various methods including UV-vis absorption, fluorescence and ATR-FTIR spectroscopies, transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and powder X-ray diffraction (XRD). Also, enzyme-mimic activities of the prepared compounds were investigate by using colorimetric (TMB and guaiacol as a substrate) and fluorometric (TA as a substrate) methods. The results showed intrinsic oxidase-, glucose oxidase- and peroxidase-mimic activities of NL-MnCaO2, laccase-mimic activity of BSA-Cu complex and peroxidase-like activity of MoO3 NPs. The ability of NL-MnCaO2 for the determination of glucose and H2O2 and a non-enzymatic strategy for the colorimetric detection of glucose and H2O2 was reported which can be utilized not only for the rapid detection and analysis of glucose by the naked eye but also the quantitative assay of glucose by spectrophotometry. Also, detection of metformin by using NL-MnCaO2 was reported which was based on the terephthalic acid (TA)-H2O2 reaction in the presence of NL-MnCaO2 and the results showed that metformin can quench the fluorescence intensity of TA-H2O2-NL-MnCaO2. So, the proposed system was reported as a sensitive and simple fluorometric method for the determination of metformin in biological samples.Laccase-mimic BSA-Cu complex was used for the decolorization of malachite green and the results showed that the complex was able to complete the decolorization process of malachite green within 30 min. The results confirmed the formation of less toxic products after degradation of MG by BSA-Cu complex. To predict the decolorization efficiency (DE%) of MG, an artificial neural network (ANN) was designed with five, five and one neurons in the input, hidden and output layers, respectively. The obtained results showed the ability of the designed ANN to predict MG removal successfully.On the other hand, plasma-surface modification of MoO3 NPs was carried out and the results indicated that the peroxidase-like activity of MoO3 NPs increased after Argon cold plasma treatment (1.5 fold). Also, enhanced peroxidase-like activity of Ar-MoO3 NPs was used for the determination of some polyphenolic compounds. So, a novel and sensitive optical nanosensor for the detection of polyphenols was reported as an alternative to routine Folin-Ciocalteu spectrophotometric technique.

Variant Title

Preparation of artificial enzyme based biosensors for the determination of some biomolecules and drugs in biological samples and the removal of dye pollutants

Entry Element

‏رشتبری خروانق،

Part of Name Other than Entry Element

‏سمانه

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

‏دهقان،

Entry Element

‏امینی،

Entry Element

صادقی،

Part of Name Other than Entry Element

‏غلامرضا

Part of Name Other than Entry Element

‏مجتبی

Part of Name Other than Entry Element

‏لیلا

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز