عنوان

ژنوسنسور های الیگونوکلئوتیدی الکتروشیمیایی بر پایه ی اصلاح سطوح الکترودی با نانوکامپوزیت های مبتنی بر طلا با هدف شناسایی و اندازه گیری میکروارگانیسم های بیماری زا در نمونه های بیولوژیکی و غذایی

شماره

پ۲۶۶۸۰

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

ژنوسنسور های الیگونوکلئوتیدی الکتروشیمیایی بر پایه ی اصلاح سطوح الکترودی با نانوکامپوزیت های مبتنی بر طلا با هدف شناسایی و اندازه گیری میکروارگانیسم های بیماری زا در نمونه های بیولوژیکی و غذایی

نام نخستين پديدآور

حسام الدین سهرابی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

شیمی

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۰

نام خاص و کميت اثر

۲۴۰ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

شیمی تجزیه

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۰/۱۱/۲۴

متن يادداشت

در طول دهه گذشته زیست حسگرهای مبتنی بر عنصر تشخيصي DNA، برای تجزیه و تحلیل ژن، تشخیص اختلالات ژنتیکی، تشخیص عوامل بیولوژیک، تطبیق بافت، کاربردهای پزشکی و پزشکی قانونی توسعه قابل توجهی داشته¬اند. هیبریداسیون DNA با توجه به پتانسیل فوق العاده آن در شناسایی مولکولی، به ویژه برای تشخیص عوامل بیولوژیک بسیار مناسب است. رساله حاضر شامل چهار بخش کلی از کارهای پژوهشی به شرح زیر می¬باشد:در کار پژوهشی اول، یک ژنوسنسور جدید مبتنی بر DNA بدون برچسب زنی بر اساس فرآيند هیبریداسیون مستقیم DNA‌ با استفاده از تکنیک ولتامتری عاری سازی آندی پالس تفاضلی (DPASV) در حضور [Fe(CN)6]3-/4- به عنوان پروب تشخیصی برای شناسایی و اندازه گیری ژن باکتری هموفیلوس آنفلوانزا در نمونه‌های پلاسمای انسانی با استفاده از کامپوزیت سنتز شده بر پایه¬ی چارچوب¬های فلز-آلی روی (Zn-based MOF)، کربوکسی متیل سلولز (CMC) و نانوذرات طلا (AuNPs) توسعه داده شد. برای بررسی ویژگی‌های مورفولوژیکی و اندازه ذرات از تکنیک‌های مختلف از جمله FE-SEM, EDS, FTIR و XRD استفاده گردید. تحت شرایط بهینه، حد تشخیص (LOD) و حد کمی سازی (LOQ) به ترتیب fM 48/1 وfM 23/3 محاسبه شدند. علاوه بر این، محدوده خطی گسترده¬ از pM1/0 تاnM 10 برای ss-tDNA مورد نظر به دست آمد. مقادیر بازیابی و درصدهای انحراف استاندارد نسبی با 5 بار تکرار نیز به ترتیب% 103-4/98 و % 2/3-2/2 به دست آمد. همچنین سنسور زیستی مورد نظر توانایی انتخاب پذیری بالایی را برای توالی هدف مورد نظر نسبت به توالی¬های الیگونوکلئوتیدی غیر مکمل یک، دو و سه و توالی¬های کنترل منفی برای زیست حسگر طراحی شده نشان می¬دهد. به همین ترتیب، تکرارپذیری و تکثیر پذیری و قابلیت استفاده مستقیم و مجدد زیست حسگر نیز مورد بررسی قرار گرفت. در کار پژوهشی دوم، یک ژنوسنسور مبتنی بر DNA بدون برچسب زنی برای تشخیص باکتری سالمونلا تیفی موریوم در نمونه‌های شیر آلوده ساخته شد. برای انجام این کار، ابتدا چارچوب فلز-آلی دو فلزی (Fe/Mn MOF) سنتز شده و با متیل بتا سیکلودکسترین(MβCD) و نانوذرات طلا تثبیت شده بر روی نانولوله‌های کربنی چند دیواره (MWCNTs) تشکیل نانوبیوکامپوزیت موردنظر را دادند. در شرایط بهینه، LOD و LOQ به ترتیب pM 07/0 و pM 21/0 محاسبه شدند. علاوه بر این، محدوده خطی گسترده¬ای از pM1 تا µM 1 برای ss-tDNA و مقدارR2، 9991/0 به دست آمدند. مقادير بازیابی نيز % 104-6/95 و درصد¬های انحراف استاندارد % 2/4-4/3 برای 5 بار تکرار در نمونه-های شیر آلوده برای اثبات صحت روش حاصل شدند. گزینش¬پذیری مناسب در برابر توالی‌های الیگونوکلئوتیدی غیر مکمل و توالی¬های کنترل منفی نیز برای حسگر ژنی ساخته شده مورد بررسی قرار گرفت. در کار پژوهشی سوم نیز، یک حسگر تشخیص ژن جدید مبتنی بر توالی‌های DNA بدون برچسب¬زنی برای تشخیص باکتری شیگلا دیسانتری در نمونه‌های پلاسمای انسانی با استفاده از کامپوزیت بر پایه مولیبدن دی سولفید و بیوچار (MoS2/Biochar) طراحی شد. ساختار متخلخل و لانه زنبوری بیوچار ابتدا از طریق فرآیند پیرولیز سنتز و سپس، بیوچار تولید شده به طور موثر با نانوصفحات به شکل گل MoS2 تزئین گردید. در شرایط بهینه، LOD و LOQ به ترتیب fM 14/9 و pM 08/0 محاسبه شد. علاوه بر این، محدوده خطی از pM 100 -01/0 با 9992/0=R2 به دست آمد. به علاوه مقادیر بازیابی از %0/98 تا 3/101 محاسبه شدند. حسگر¬زیستی ساخته شده گزینش¬پذیری بالایی را برای توالی‌های الیگونوکلئوتیدی غیر مکمل نشان می¬دهد. نتایج به دست آمده از تکرارپذیري بالا با RSD کمتر از% 5 برخوردار است.در کار پژوهشي چهارم نیز زيست¬حسگر ژني الیگونوکلئوتیدی مبتنی بر تكنيك¬هاي الكتروشيميايي با استفاده از هیدروکسید دوگانه لایه (LDH) ترکیب شده با بیوچار (NiCr LDH/Biochar) با تکیه بر فرآیند هیبریداسیون DNA توسعه يافت. حدود تشخیص و كمي¬سازي پايين مرتبط با زیست حسگر ژنی طراحی شده برای تشخیص ژن L-fuculokinase به ترتیب fM 14/6 و pM 011/0 ارزیابی شدند. علاوه بر این، محدوده خطی وسيع از pM 1/0 تا 1000 توانایی شناسايي و اندازه¬گيري بهتر ژنوسنسور طراحی شده را نشان می¬دهد. مقادیر% 104- 6/96 و % 4/3-3/2 به ترتیب برای مقادیر بازیابی و RSD در نمونه¬ی ادرار به دست آمده است. علاوه بر این، گزینش پذیری، تکرارپذیری و تكثيرپذيري زیست¬حسگر ژني موردنظر نیز مورد مطالعه قرار گرفته است.

متن يادداشت

Abstract: Over the past decade, biosensors based on the DNA recognition element have been significantly developed for gene detection, diagnosis of genetic disorders, diagnosis of biological agents, tissue adaptation, medical and forensic applications. DNA hybridization is particularly suitable for the detection of biological agents due to its tremendous potential in molecular identification.The present dissertation consists of four general sections of research work as follows:In the first research paper, a new DNA-based label-free genosensor was developed based on direct DNA hybridization process using differential pulse (DPV) in the presence of [Fe(CN)6]3-/4- as redox probe for determination of Haemophilus influenzae genome in human plasma samples using synthesized composites based on zinc-based metal (Zn-based MOF), carboxymethylcellulose (CMC) and gold nanoparticles (AuNPs). Under optimal conditions, the detection limit and the quantification limit were 1.48 fM and 3.23 fM, respectively. In addition, a wide linear range from 0.1 pM to 10 nM was obtained for the desired ss-tDNA. Recovery indexes and RSDs were 98.4% 103% and 3.2.2%, respectively. The biosensor also shows a high selectivity for the target sequence relative to the non-complementary oligonucleotide sequences one, two and three and the negative control sequences. Similarly, repeatability, reproducibility and direct reusability of the biosensor were effectively examined.In the second study, a DNA-based genosensor was developed to detect Salmonella typhimurium in contaminated milk samples. To do this, the bimetallic metal-organic (Fe/Mn MOF) framework was first synthesized and combined with methyl β-cyclodextrin (MβCD) and gold nanoparticles (AuNPs) fixed on multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). Under optimal conditions, LOD and LOQ were calculated to be 0.07 pM and 0.21 pM, respectively. In addition, wide linear ranges from1 pM to 1 µM were obtained for ss-tDNA and the value of R2 was 0.991. Recovery values were 95.6.104% in contaminated milk samples to prove the accuracy of the method. Suitable selectivity for non-complementary oligonucleotide sequences and negative control sequences for the constructed genosensor was also investigated.In the third study, a new label-free gene detection assay was designed to detect Shigella dysentery in human plasma samples using a molybdenum disulfide and biochar composite (MoS2/Biochar). The porous and honeycomb like structure of biochar were first synthesized through pyrolysis process. Then, the fabricated biochar was effectively decorated with MoS2 flower nanosheets. Under optimal conditions, LOD and LOQ were calculated to be 9.14 fM and 0.08 pM, respectively. In addition, the linear range was 0.01-100 pM with R2 = 0.992. In addition, recovery values were calculated from 98 to 101.3%. The constructed biosensor shows high selectivity for incomplete oligonucleotide sequences. The results have high reproducibility with RSD less than 5%.In the fourth researchwork, an oligonucleotide-based sensing platform based on electrochemical techniques was developed using layered double hydroxide (LDH)/biochar (NiCr LDH/Biochar) based on DNA hybridization process. The detection and quantification limits were evaluated at 6.14 fM and 0.011 pM, respectively. In addition, the wide linear range from 0.1 pM to 1000 shows the ability to better identify and measure the designed genosensor. Values of 96.6-104% and 2.3-4.7% were obtained for recovery and RSD values in the urine sample, respectively. In addition, the selectivity, reproducibility and reproducibility of the gene biosensor have been effectively examined.

عنوان گونه گون

Electrochemical oligonucleotide genosensors based on modification of electrode surface via synthesized gold nano-composites for determination of pathogenic microorganisms in biological and food samples

عنصر شناسه اي

سهرابی،

ساير عناصر نام

‏حسام الدین

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

‏‏مجیدی،

عنصر شناسه اي

مختارزاده،

عنصر شناسه اي

‏اسدپور زینالی،

عنصر شناسه اي

ختائی،

ساير عناصر نام

‏میررضا

ساير عناصر نام

‏احد

ساير عناصر نام

‏کریم

ساير عناصر نام

‏علی رضا

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

تبریز