عنوان

طراحی و ساخت بیوسنسور بر پایه آپتامر و کاربرد آن در اندازهگیری اسیدهای آمینه

شماره

‭۱۶۵۰۴پ‬

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

طراحی و ساخت بیوسنسور بر پایه آپتامر و کاربرد آن در اندازهگیری اسیدهای آمینه

نام نخستين پديدآور

/پری کرمی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: شیمی

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ‮‭۱۳۹۵‬

نام توليد کننده

، راشدی

متن يادداشت

چاپی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

شیمی گرایش تجزیه

زمان اعطا مدرک

‮‭۱۳۹۵/۱۱/۰۶‬

کسي که مدرک را اعطا کرده

تبریز

متن يادداشت

بیوسنسور ابزاری است که بر پایه مواد بیولوژیکی بوده و در حال حاضر امکان استفاده وسیعی در زمینه‌های مختلف را ایجاد کرده است .بیوسنسورها اختصاصی بودن فن‌آوری بیولوژیکی را با پروسه قدرتمند فوتوالکترون و میکروالکترودها ترکیب میکنند تا وسیله تحلیلگر جدید و قدرتمند را با کاربردهای مختلف داروسازی، تشخیص و ردیابی عوامل بیماری انسانی و گیاهی، محیط زیست و پروسه‌صهای صنعتی ارائه دهند .با توجه به خواص منحصر بفرد آپتامرها در این کار پژوهشی برای اولین بار با طراحی یک آپتاسنسور با ویژگیهای دلخواه به حساسیت بالا و گزینش پذیری خوب در قبال ترکیبات آمینو اسید در حضور سایر ترکیبات مزاحم دست یافتیم .کار پژوهشی حاضر شامل ‮‭۴‬ بخش است که به ترتیب زیر می‌توان خلاصه کرد ‮‭(۱)‬ :در این پروژه ابتدا اقدامات لازم برای طراحی یک سنسور مناسب برای تریپتوفان انجام گردید که در آن سطح الکترود طلا ‮‭(AuE)‬ با نانولوله‌های کربنی چند دیواره ‮‭(MWCNT)‬ اصلاح گردید و توسط تکنیک‌صهای طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمی‮‭(EIS)‬ ، میکروسکوپ نیروی اتمی‮‭(AFM)‬ ، ولتامتری چرخه‌صای‮‭(CV)‬ ، آنالیز برهنه‌سازی پتانسیومتری مشتقی در جریان ثابت‮‭dPSA) - (CC‬مشخصه‌یابی شد .بعد از بهینه سازی پارامترهای موثر بر آن، محدوده خطی سنسور مذکور‮‭AuE) - (MWCNT‬با استفاده از روش‮‭dPSA - CC‬نسبت به غلظت‌های تریپتوفان در محدوده غلظتی ‮‭۰۵/۰‬ تا ‮‭۵۰۰‬ ‮‭M‬با حد تشخیص برابر با ‮‭nM ۲۲/۱‬ بدست آمد .این سنسور برای اندازه‌گیری تریپتوفان در نمونه‌صهای شیر، ادرار، بزاق و سرم انسان مورد استفاده قرار گرفت ‮‭(۲)‬ .در ادامه آپتامر اختصاصی تریپتوفان ‮‭(Apt)‬ بر روی سنسور‮‭AuE) - (MWCNT‬قرار گرفت و توسط تکنیک‌صهای‮‭EIS‬ ،‮‭CV‬ ،‮‭dPSA- CC‬، لکه‌صگذاری فلورسانس، کرونوکولومتری و ولتامتری روبش خطی ‮‭(LSV)‬ مشخصه‌یابی شد .عوامل مختلف تاثیرگذار بر روی کارآیی آپتاسنسور‮‭AuE) -MWCNT- (Apt‬بهینه سازی شدند .سپس با استفاده از تکنیک‮‭dPSA - CC‬، منحنی معیارگیری برای تریپتوفان در شرایط بهینه برای نواحی غلظتی ‮‭nM ۱/۰‬ تا ‮‭۱۰‬ ‮‭M‬و ‮‭۱۰‬ ‮‭M‬تا ‮‭۳۰۰‬ ‮‭M‬با حد تشخیص ‮‭pM ۹/۶۳‬ بدست آمد و در نهایت میزان این آنالیت در برخی نمونه‌های حقیقی تعیین گردید . .در پایان کار، کاربرد آپتاسنسور برای بررسی عملکرد متاستاز سلول‌های سرطانی بر اساس میزان مصرف تریپتوفان مود استفاده قرار گرفت ‮‭(۳)‬ .در ادامه کار سنسور‮‭AuE - MWCNT‬و آپتاسنسور‮‭AuE -MWCNT- Apt‬بر روی الکترود صفحه چاپی طلا ‮‭(AuSPE)‬ پیاده سازی شد و تفاوت و شباهت‌های آنها نسبت به هم مورد بررسی قرار گرفت .قابل ذکر است که سنسور‮‭AuSPE - MWCNT‬و آپتاسنسور‮‭AuSPE -MWCNT- Apt‬دارای یک الکترود صفحه چاپی از جنس کربن به عنوان الکترود کمکی و یک الکترود نقره صفحه چاپی به عنوان الکترود شبه مرجع‮‭SPE) -PR- (Ag‬بدون نیاز به ‮‭AgCl/KCl‬ می‌باشد .بعد از مشخصه‌صیابی توسط تکنیک‌صهای ‮‭EIS‬ و پتانسیل مدار باز ‮‭(OCP)‬ و بهینه سازی عوامل موثر بر آنها، پاسخ کرونوپتانسیومتری‮‭AuSPE - MWCNT‬و‮‭AuSPE -MWCNT- Apt‬در محدوده‌صهای غلظتی تریپتوفان به ترتیب از ‮‭nM ۱‬ تا ‮‭۲۰۰‬ ‮‭M‬و ‮‭pM ۱۰‬ تا ‮‭۱۰۰‬ ‮‭M‬با حد تشخیص ‮‭nM ۳۶/۰‬ و ‮‭pM ۹/۴‬ بطور خطی افزایش می‌صیابد .سنسور‮‭AuSPE - MWCNT‬و آپتاسنسور‮‭AuSPE -MWCNT- Apt‬برای اندازه‌صگیری تریپتوفان در نمونه‌صهای شیر، ادرار، بزاق و سرم انسان مورد استفاده قرار گرفتند .در نهایت صحت سنسورها و آپتاسنسورهای ذکر شده توسط محلول تجاری آمینوون‮‭۱۰‬ مورد بررسی قرار گرفت ‮‭(۴)‬ .در بخش آخر کار پژوهشی، با توجه به رابطه مصرف تریپتوفان و تولید کینورنین در سلول‌صهای سرطانی، اقدامات لازم برای طراحی یک بیوسنسور برای کینورنین انجام شد که در آن آنتی‌بادی مونوکلونال کینورنین ‮‭(Ab)‬ با معرف‌های ‮‭EDC‬ و ‮‭NHS‬ بر روی سنسور صفحه چاپی‮‭AuSPE - MWCNT‬گردید .بیوسنسور طراحی شده‮‭AuSPE) -MWCNT- (Ab‬و توسط تکنیک‌صهای ‮‭EIS‬ و‮‭dPSA - CC‬مشخصه‌یابی شد .در شرایط بهینه منحنی معیارگیری برای تریپتوفان از ناحیه غلظتی ‮‭۵/۰‬ ‮‭M‬تا ‮‭۱۰۰‬ ‮‭M‬با حد تشخیص ‮‭nM ۱۲۰‬ بدست آمد و برای کینورنین از نواحی غلظتی ‮‭nM ۱‬ تا ‮‭۱‬ ‮‭M‬و ‮‭۱‬ ‮‭M‬تا ‮‭۱۰۰‬ ‮‭M‬با حد تشخیص ‮‭nM ۵/۰‬ بدست آمد .بیوسنسور طراحی شده برای اندازه‌گیری کینورنین تولید شده و تریپتوفان باقی مانده در محیط کشت انواع سلول‌های سرطانی مورد استفاده گردید و از این طریق به بررسی میزان متاستاز انواع سلول‌صهای سرطانی پرداخته شد

متن يادداشت

Biosensor is a device that is based on biological materials and currently it is used in the various fields of science. Biosensors combine biotechnology and analytical chemistry with photoelectron and microelectrode sciences to provide powerfull analytical tools found various applications particularly in pharmaceutical sciences, detection pathogens, environmental and industrial processes. Exploiting from unique characteristics of aptamers, in this research we report on the development of highly sensitive and selective aptasensor for detection of amino acid compounds in the presence of interfering compounds. This study can be summarized to four sections, as follows: (1) In first part of study, a tryptophan biosensor is designed using the multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) modified gold electrode (AuE). The engineered sensor was characterized by electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and atomic force microscopy (AFM), cyclic voltammetry (CV), constant current potentiometric stripping analysis (CC-PSA). Moreover, the parameters affecting the Trp determination were investigated thoroughly. In the optimal condition limit of detection (LOD) and linear detection range (LDR) were found to be 1.22 nM and 0.05 to 500 M, respectively. This sensor provides direct determination of Trp naturally present in milk, urine, saliva and human blood serum samples. (2) In the following, MWCNT-AuE armed with special tryptophan aptamer (Apt). The engineered aptasensor (Apt-MWCNT-AuE) was characterized by EIS, CV, CC-dPSA, fluorescence stain, chronocoloumetry and linear sweep voltammetry (LSV). Moreover, the parameters affecting the Trp determination were investigated thoroughly. In the optimal condition limit of detection (LOD) and two linear detection range (LDR) were found to be 1.22 nM and 0.1 nM to 10 M and 10 to 300 M, respectively. This sensor provides direct determination of Trp in biological smaples. We propose the developed aptasensor as a simple dtection method for analysis of Trp in diffrent cancer cell culture media for their metastasis competence. (3) In third part of study, MWCNT-AuE sensor and Apt-MWCNT-AuE aptasensor was applied on screen printed gold electrode (AuSPE). Their differences and similarities were investigated to one another. ). In addition, without using AgCl/KCl, an Ag pseudo-reference screen printed electrode (Ag-PR-SPE) was exploited as a reference electrode. The engineered sensor was characterized by EIS and open circuit potential (OCP). Moreover, the parameters affecting the Trp determination were investigated thoroughly. In the optimal condition, The MWCNT-AuSPE sensor and Apt-MWCNT-AuSPE aptasensor demonstrated fast PSA signal for Trp over the concentration ranges 1 nM- 200 M and 10 pM to 200 M with detection limits 0.36 nM and 4.9 pM respectively. The sensor and aptasensor were used for determining Trp in in milk, urine, saliva and human blood serum samples. For accuracy and further interference study of the developed sensor and aptasensor, we tested Aminoven 10 , which contains the mixture of essential and non-essential amino acids. (4) In last part of study, according to relationship between tryptophan consumption and kynurenine production in cancer cells, we have also designed a biosensor for kynurenine. To prepare the potentiometric biosensor, L-Kynurenine monoclonal antibody (Ab) was uniformly deposited MWCNT-AuSPE (Ab-MWCNT-AuSPE) by EDC and NHS agents. The Ab-MWCNT-AuSPE was characterized by EIS and CC-dPSA. In the optimal condition, biosensor offers an improved limit of detection (0.5 nM and 120 nM for Kyn and Trp detection, respectively) and a broad linear range of detection (LRD: 0.001-1 M and 1-100 M for Kyn, and 0.1-300 M for Trp detection). The engineered biosensor was examined in monitoring Trp consumption and Kyn production in diffrent cancer cell lines for their metastasis competence

مستند نام اشخاص تاييد نشده

کرمی، پری

مستند نام اشخاص تاييد نشده

مجیدی، میررضا، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

امیدی، یداله، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

علیپور، اسماعیل، استاد مشاور

يادداشت عمومي

سیاه و سفید

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی