طراحي و ساخت زيست حسگر الكتروشيميايي بر پايه ي نانوكامپوزيت گرافن دوپ شده با نيتروژن/نانوذرات فلزي/پلي آنيلين جهت تشخيص زيست نشان گرهاي سرطان پستان در گردش خون

دكتري تخصصي

براي گسترش نانوكامپوزيت¬ها با طيف گسترده¬اي از هدايت، حساسيت، گزينش¬پذيري و پاسخ خطي جهت كاربردهاي زيست¬حسگري الكتروشيميايي چالش¬هايي وجود دارد. براي مقابله با اين چالش¬ها، نانوكامپوزيتي مقياس¬پذير بر پايه¬ي آرايش ساندويچي گرافن عامل¬دار شده¬ي دوپ شده با نيتروژن كه با نانوذرات فلزي دكور شده و نانوساختار پلي¬آنيلين، طراحي و ساخته شد. در ميان نانوذرات فلزي مختلفي كه در اين مطالعه بررسي شد (طلا، نقره و مس)، نانوذرات نقره به دليل هدايت تبادل الكترون بالاتر، دسترسي آسان¬تر و هزينه¬ي به نسبت پايين¬تر انتخاب شد. اصلاح سطح الكترود بسيار ارزان¬قيمت قلع اكسايد دوپ شده با فلورين با اين نانوكامپوزيت، مقاومت تبادل بار را به يكباره از مقدار 11000 به 6 اهم (3 مرتبه تكرار، 5 > RSD) كاهش داد. نانوحسگر طراحي شده براي شناسايي غير آنزيمي، سريع، پايدار و تكثيرپذير آسكوربيك اسيد با ساختاري ساده در حضور مزاحمت¬هاي الكتروفعال و هم¬چنين تشخيص دقيق و ويژه¬ي اين زيست¬مولكول در قرص¬هاي ويتامين C با بازيابي 98% به كارگرفته شد. عملكرد بالاي اين حسگر در تشخيص با حساسيت بالاي آسكوربيك اسيد را مي¬توان به هدايت تبادل الكترون فوق¬العاده¬ي گرافن/پلي¬آنيلين و فعاليت كاتاليستي عالي نانوذرات نقره نسبت داد. نتايج نشان مي¬دهند كه اين نانوكامپوزيت مي¬تواند گزينه¬ي اميدبخشي براي تشخيص سريع و انتخابي آسكوربيك اسيد در نمونه¬هاي باليني باشد. و اما تشخيص سلول¬هاي سرطاني در سطح تك سلولي نياز به گروه جديدي از الكترودهاي پوشش داده شده با نانو كامپوزيت همراه با حساسيت و ويژه بودن استثنايي دارد. نانوكامپوزيت ارائه شده با نوعي آنتي بادي (پادتن) ويژه جهت تشخيص فوق حساس سلول¬هاي سرطاني پستان SK-BR3 اصلاح شد و نانوحسگرايمني به دست آمده پاسخ سريع 30 دقيقه¬اي در محدوده¬ي وسيع خطي cells mL-1 106×5 – 10، حد تشخيص بسيار پايين cells mL-1 2 و بازيابي بزرگتر از %90 براي تشخيص بدون برچسب سلول¬هاي سرطاني در كل نمونه خون بدون نياز به آماده سازي نمونه و رنگ آميزي سلول نشان داد. MicroRNAs، RNAهايي كوچك و غير كد شونده هستند كه به طور غير طبيعي در بسياري از تومورها بيان مي¬شوند و به عنوان زيست¬نشان¬گرهاي پيش بيني كننده براي تشخيص زودهنگام چندين سرطان از جمله سرطان پستان شناسايي شده¬اند. بنابراين، تشخيص بدون برچسب و فوق حساس miRNAs از اهميت حياتي برخوردار است. جهت تشخيص miR-21 به عنوان نشان¬گري شناخته شده براي سرطان پستان نانوژنوحسگري حساس و بدون برچسب بر پايه¬ي نانوكامپوزيت فوق كاراي ساخته شده، توسعه يافت. به كارگيري اين نانوزيست¬حسگر گزينش پذير و ويژه با حساسيت بالا، منجر به گستره¬ي خطي وسيع µM 10 – fM 10 با حساسيت µA cm-2 5/2 و حد تشخيص پايين fM 2/0 شد. همچنين، اين نانوزيست¬حسگر نتايج بسيار تكثيرپذيري در آناليز نمونه¬هاي خون با درصد بازيابي¬هايي بين %94 تا 107 نشان داد كه مي¬تواند براي تشخيص زود هنگام سرطان پستان با تشخيص مستقيم miR-21 در نمونه¬هاي باليني بدون نياز به آماده سازي نمونه، استخراج RNA و/يا تقويت آن استفاده شود. و در پايان، جهت ساخت الكترودهايي با تكثيرپذيري بالا، قابليت كوچك سازي، سنجش خودكار و ساخت دستگاه¬هاي point-of-care براي اولين بار ميكروتراشه¬اي با قابليت تعويض الكترود طراحي شد. اين سامانه ميكروسيالي ارائه شده توانايي ساخت حسگرهايي پايدار، مقرون به صرفه و تكرارپذير دارد كه دريچه¬اي را براي پايش پيوسته¬ي تغييرات فعاليت زيست¬نشان¬گرها در طول دوره¬ي درمان دارويي مي¬گشايد.

192011

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر امير صنعتي نژاد - دكتر سيد مرتضي نقيب

شيمي تجزيه

دكتر علي غفاري نژاد - دكتر كيوان مجيدزاده