اصلاح الکترود خمیرکربن با نانو ذرات SiO2 و کاربرد آن به عنوان زیست حسگر الکتروشیمیایی: پایان نامه ارشد شیمی تجزیه
سری جدیدی از پایان نامه های رشته شیمی در گرایش های مختلف آن را برای دانلود کاربران و دانشجویان دانشکده های علوم پایه قرار میدهیم . پایان نامه حاضر با عنوان اصلاح الکترود خمیرکربن با نانو ذرات SiO2 و کاربرد آن به عنوان زیست حسگر الکتروشیمیایی در گرایش تجزیه با فرمت ورد (قابل ویرایش) معرفی میگردد.
چکیده تحقیق اصلاح الکترود خمیرکربن با نانو ذرات SiO2 و کاربرد آن به عنوان زیست حسگر الکتروشیمیایی :
تلومرها كمپلكس هايي متشكل از DNA و پروتئين ميباشند كه نقش مهمي را در جهشهاي ژني و ايجاد سرطان دارند. آنزيم تلومراز، طول كروموزوم را از طريق سنتز تلومرها افزايش داده و در حدود 85% از سرطانها فعال است. در انتهاي تلومرها يك دو رشتهاي DNA با توالي (5-TTAGGG):(5-CCCTAA) وجود دارد. رشته غني از سيتوزين قادر است ساختار i-motif DNA را تشكيل دهد.
مطالعات نشان داده است كه با پايدار كردن اين ساختار ميتوان از تشكيل ساختار دو رشتهاي و در نتيجه طويل شدن طول تلومرها جلوگيري كرد. داروي تاموكسيفن یک عامل هورمونی ضد استروژن برای درمان سرطان سینه ميباشد كه براي مدت زيادي به منظور درمان سرطان سينه به كار ميرود.
در این تحقیق در مرحله اول امکان اندازه گیری الکتروشیمیایی داروی تاموکسیفن سیترات در سطح الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات 2SiO به کمک ولتامتری پالس تفاضلی و ولتامتری چرخ های مورد مطالعه قرار گرفت و سنجش مقدار تاموکسیفن در نمونه حقیقی به کمک روش افزایش استاندارد صورت پذیرفت. در مرحله دوم، با طراحی زیست حسگرهایی بر مبنای ساختار i-motif، برهمکنش اين ساختار با داروی ضد سرطان تاموکسیفن سیترات، مورد بررسی قرار گرفت.
زیست حسگر الکتروشیمیایی از طريق اصلاح الکترود خمیر کربن (CPE) با نانوذرات 2 SiOو –L سیستئین سپس تثبيت ساختار i-motif DNA بر روي سطح تهيه شد و برای بررسی برهم كنش اين ساختار با داروي تاموكسيفن به كار گرفته شد. پایداری ساختار i-motif ، یک استراتژی خوب برای درمان سرطان است، چون میتواند از واکنش تلومراز در سلول سرطانی جلوگیری کند. برهم کنش بینi-motif DNAو دارو تاموکسیفن، در بافر فسفات M 1/0(PBS) و محلول3[Fe (CN)6]– از طریق ولتامتری چرخهای (CV) و روش ولتامتری موج مربعی (SWV) مورد مطالعه قرار گرفت. دماغه اکسایشی تاموکسیفن بعد از تثبیتDNA i-motif روی سطح الکترود به دلیل برهم کنشDNA i-motif و تاموکسیفن مشاهده شد و با افزایش غلظت داروی تاموکسیفن، سیگنال افزایش مییابد. از روش طیف بینی دورنگ نمایی دورانی (CD) برای بدست آوردن اطلاعاتی در مورد نحوه شکل گیری ساختار و برهم کنش لیگاند با این ساختار مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که این ساختار در pH حدود 5/4 ساخته شده، ولی پایداری آن با افزایشpH محیط کاهش مییابد. حد تشخیص کاوشگر تثبیت شده بر سطح الکترود خمیر کربن اصلاح شده بر مبنای سه برابر انحراف استاندارد برابرm μ 06/0 تعیین شد.
واژگان کلیدی: زیست حسگر الکتروشیمیایی DNA ، تاموکسیفن، سلولهای سرطانی، ساختار i-motif DNA
مقدمه
تشخیصDNA ، یکی از حوزه های مهم بیولوژی مولکولی و مطالعات زیست فناوری است. تشخیص توالی بازهای خاص در نوکلئیک اسیدهای انسانی، ویروسی و باکتریایی از اهمیت بسزایی در حوزههای متعدد برخوردار است که دارای کاربرد در تشخیص: عوامل بیماری، ارگانیسمهای آلوده کننده غذایی، تحقیقات زیست محیطی و علوم جنایی میباشد. از زمانیکه پالیکیک، فعالیت الکتروشیمیایی نوکلئیک اسیدها را کشف کرد [1]، زیست حسگرها امیدهای تازهای برای ایجاد روشهای سریع، ارزان و ساده برای تشخیص نوکلئیک اسیدها فراهم ساخته اند [2]. تشخیص یا آشکارسازی الکتروشیمیایی گونه های زیستی براساس واکنشهای الکتروشیمیایی است که در طول فرآیندهای تشخیص زیستی اتفاق میافتد [3] .به علت اینکه واکنشهای الکتروشیمیایی مستقیماً یک علامت الکترونیکی ایجاد میکنند، نیازی به دستگاه های گرانقیمت تبدیل علامت وجود ندارد. علاوه بر این، به علت اینکه کاوشگر میتواند براحتی بر روی الکترودها تثبیت شود، تشخیص آن میتواند توسط آنالیز الکتروشیمیایی ارزان قیمت انجام شود. همچنین سیستمهای قابل حمل برای آزمایشات کلینیکی و تحقیقات زیست محیطی توسعه یافته است [4]. ابزارهای الکتروشیمیایی، بسیار حساس، ساده و سریع بوده و براحتی به کار برده میشوند و با فناوریهای نانو سازگاری دارند. بنابراین به نظر میرسد، نامزدهای خوبی برای تشخیص سریع و ارزان قیمت بیماریهای ژنی و تشخیص گونه های بیولوژیکی پاتوژنی میباشند.
یکی از بزرگترین چالشها در قلمرو الکتروشیمی تجزیه ای، طراحی و ساخت الکترودهایی میباشد که در حالت ایدهآل بتوانند به یک گونهی شیمیایی خاص به صورت کاملاً گزینشپذیر و با حساسیت بالا پاسخ دهند. زیست حسگرهای الکتروشیمیایی، دسته وسیعی از الکترودهای اصلاح شده میباشند که امروزه بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته اند [5]. زیست حسگر، ابزاری است که از یک لایه فعال بیولوژیکی به عنوان جزء شناساگر استفاده میکند تا عوامل فیزیکی برهمکنش بیولوژیکی را به علامت قابل اندازه گیری تجزیه ای تبدیل کند [6].
دو عامل در طراحی یک زیست حسگر مناسب نقش ایفا میکنند:
الف) روش مناسب تثبیت پذیرنده زيستی در سطح مبدل که موجب افزایش طول عمر، حساسیت و پایداری آن میگردد.
ب) انتخاب مبدل مناسب.
انواع متداول مبدلهای مورد استفاده در زیست حسگرها، شامل مبدلهای: الکتروشیمیایی [8 ،7] [3]، نوری (نورتابی، جذب و رزونانس پلاسمون سطح ) [9]، حساس به تغییر جرم [10] و حرارت می باشند [11]. زیست حسگرها خصوصیات و مزایای خوبی، نظیر: آسانی استفاده، سرعت تشخیص مناسب، حساسیت بالا و هزینه کمتر نسبت به روشهای طیف سنجی وکروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا را دارا میباشند که قادرند گونه آزمایشی مورد نظر را در غلظتهای بسیار کم در نمونههای بیولوژیکی اندازه گیری کنند [14-12]. در حقيقت زیست حسگرها، ميتوانند با بهره گيري از هوشمندي مواد بيولوژيك، تركيب يا تركيباتي را شناسايي نمایند که با آنها واكنش داده و بدین ترتیب یک پيام شيميايي، نوري و يا الكتريكي تولید کنند. اساس کار یک زیست حسگر تبدیل پاسخ بیولوژیکی به یک پیام قابل اندازه گیری است [15].
بطور کلی هر زیست حسگر شامل، اجزای: گونه آزمایشی مورد نظر، لایه زیستی، مبدل، پردازشگر و نمایشگر است. انواع پذیرنده های زیستی که در زیست حسگرها مورد استفاده قرار می گیرند، شامل: آنزیم، آنتی بادی، گیرنده های سلولی، اسیدهای نوکلئیک DNA یا RNA، میکروارگانیسم یا سلول کامل، بافت و غیره هستند [16].
فهرست مطالب تحقیق اصلاح الکترود خمیرکربن با نانو ذرات SiO2 و کاربرد آن به عنوان زیست حسگر الکتروشیمیایی :
فصل اول: مقدمه
مقدمه 2
فصل دوم: تئوری
2-1- الکترودهای اصلاح شده شیمیایی 11
2-2- حسگرها 13
2-3- حسگرهای الکتروشیمیایی 13
2-4- زیست حسگرها 15
2-5- زیست حسگرهای الکتروشیمیایی DNA 16
2-6- ساختار مولکول DNA 18
2-6-1- DNA سه رشتهای 23
2-6-2- DNA چهار رشتهای 24
2-6-2-الف- G-DNA 24
2-6-2- ب- i-motif 25
2-7- کاوشگرها و تثبیت آنها بر سطح مبدل 26
2-7-1- تثبیت DNA کاوشگر از طریق جذب سطحی 26
2-7-1-1 جذب سطحی فیزیکی 27
2-7-1-2- جذب سطحی در پتانسیل کنترل شده 27
2-7-1-3-تثبیت DNA بوسیله اتصال کوالانسی 27
2-8- انواع برهمکنش میان نشانگرها و DNA 28
2-8-1- برهم کنش الکترواستاتیک 28
2-8-2- برهم کنش درون رشتهای 28
2-8-3- برهم کنش با شیار 28
2-9- تلومر 29
2-10- آنزیم تلومراز 29
فصل سوم: بخش تجربی
3-1-مواد شیمیایی مورد نیاز 32
3-2-وسایل و تجهیزات 34
3-3- الکترودهای مورد استفاده 35
3-4-تهیه الکترودهای کار 35
3-4-1- تهیه ی الکترود خمیر کربن برهنه (CPE) 35
3-4-2- تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانوذرات 2 SiO و –L سیستئین / L -Cys) 2NSiO) 36
3-5- بافرهای مورد استفاده برای تثبیت pH 37
3-6- تهیه محلولها 38
3-7- مشخصه یابی سطح الکترود 38
فصل چهارم: اصلاح الکترود خمیر کربن با نانو ذرات 2 SiO و کاربرد آن برای تعیین الکتروشیمایی داروی تاموکسیفن سیترات
4-1- مطالعه ولتامتری چرخهای الکترودهای کار 41
4-2- مطالعه اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی 42
4 -3- اثر pH محلول بافر به رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن سیترات در سطح /CPE 2SiO 44
4-4- بررسی رفتار الکتروشیمیایی محلول تاموکسیفن سیترات در سطح الکترودهای خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات
2 SiO ……..45
4-5- اثر سرعت روبش پتانسیل بر رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن سیترات در سطح /CPE 2SiO 46
4-6- تعیین محدوده خطی غلظتی تاموکسیفن سیترات و حد تشخیص روش 48
4-7- اندازه گیری تاموکسیفن سیترات در نمونه حقیقی به کمک روش پیشنهادی 50
فصل پنجم: اصلاح الکترود خمیر کربن با نانو ذرات /L-Cys 2 SiO و کاربرد آن به عنوان زیست حسگر الکتروشیمیایی در بررسی برهمکنش ساختار DNA-i-motif باتاموکسیفن
5-1- کلیات 53
5-2- اهمیت ساختار i-motif DNA 53
5-3- ویژگیهای CPE/2NSiO / i-Motif DNA 56
5-3-2- مطالعه ولتامتری چرخهای چگونگی تثبیت DNA بر روی سطح الکترود اصلاح شده 58
5-4 –مطالعه رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن در سطح زیست حسگر الکتروشیمیایی 59
5-4-1- ولتامتری چرخهای 59
5-4-2- ولتامتری موج مربعی 61
5-5 – اثر pH بر رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن در سطح 63
5-6- بررسی طیف سنجی CD 65
5-7- نتیجه گیری 67
نتیجه گیری نهایی 68
پیشنهادات برای کارهای آینده 69
مراجع 70
چکیده انگلیسی
فهرست شکلها
شکل 2-1- ساختار یک حسگر الکتروشیمیایی نوعی 15
شکل 2-2- مراحل تشخیص DNA 17
شکل 2-3- شمايي از يك كروموزوم و زنجير دورشتهاي DNA موجود در داخل كروموزوم و همچنين بازشدة قسمتي از DNA با نشان دادن پیوند فسفودی استر بین دو قند پنتوز و همچنین پیوند هیدروژنی بین بازهای آلی در ساختار دورشتهاي) parsianshiraz.blogspot.com) DNA. 21
شکل2-4- ساختارهای متفاوت DNA 22
شکل2-5- ساختار چهار رشته ای G-quderplux 25
شکل2-6- ساختار چهار رشته ای i-motif DNA- 26
شکل 3-1-الف) فرمول ساختاری و برخی از ویژگیهای تاموکسیفن سیترات و ب) ساختار L- سیستئین 33
شکل ۳-2- (الف) دستگاه پتانسیواستات / گالوانواستات اتولب و (ب) سل آزمایشگاهی 35
شکل3- 3- نمایش نموداری از تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده 37
شکل4-1- ولتاموگرامهای چرخهای محلول -4/-3[6(CN)[Fe M 01/0 دارای NaCl M 1/0 در سطح (a) CPE و(b) /CPE 2SiO در سرعت روبش 1-s mV 50 41
شکل 4-2- نمودار نایکویست مربوط به الکترود خمیر کربن برهنه (a) و الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات 2SiO (b) در محلول M 01/0 از زوج اکسنده/کاهنده ]6(CN)[Fe4K/]6(CN)[Fe3 Kحاوی NaCl M 1/0 با سرعت روبش 1-s mV 100 43
شکل 4-3- اکسایش برگشت ناپذیر تاموکسیفن سیترات 44
شکل 4-4- نمودار شدت جریان دماغه اکسایش M 5-10 تاموکسیفن سیترات در سطح CPE/ 2SiO بر حسب pH محلول بافر فسفات M 1/0 45
شکل 4-5- ولتاموگرامهای چرخهای الکترود خمیر کربن برهنه (a) و خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات 2SiO (b) در محلول بافر فسفاتM 1/0 با 5/4 pH= دارایM 1/0 NaCl در سرعت روبش پتانسیل 1-s mV 50. (c) نظیر (a) و (d) نظیر (b) در حضور M 5-10 از تاموکسیفن سیترات 46
شکل 4-6- الف) ولتاموگرامهای چرخهای محلول M 5-10 از تاموکسیفن سیترات در محلول بافر فسفات M 1/0 با 5/4PH= دارای M 1/0 NaCl در سرعتهای روبش پتانسیل مختلف: a) 25 ،b ) 50،c ) 100،d ) 150، e ) 200،f ) 300،g ) 400 میلی ولت بر ثانیه در سطح الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات 2SiO . ب) تغییرات بر حسب سرعت روبش پتانسیل (نتایج از ولتاموگرامهای چرخهای (الف) بدست آمدهاند) 47
شکل 4-7- الف) ولتاموگرامهای پالس تفاضلی تاموکسیفن با غلظتهای مختلف (a) 8-10 ×3 ، (b) 8-10 ×7 ،
(c) 7-10، (d) 7-10 ×3، (e) 7-10 ×5، (d) 7-10 ×7، (f) mol L-1 6-10 درمحلول بافر فسفات 5/4PH= واجدM NaCl 1/0 در سطح /CPE 2NSiO 1-s mV 100 = .υ ب) نمودار تغییرات جریان دماغه آندی بر حسب غلظت تاموکسیفن 49
شکل4-8- نمودار شدت جریان دماغه اکسایش تاموکسیفن سیترات بر حسب غلظت تاموکسیفن 50
شکل 5-1- تصویر نموداری از مراحل تهیه زیست حسگر الکتروشیمیایی i-motif DNA 55
شکل 5-2- تصاویر SEM سطح (الف) CPE برهنه پس از پیشتیمار الکتروشیمیایی، (ب) CPE/Cys-2NSiO، (ج) CPE/2NSiO/ i-Motif DNAو (د) CPE/Cys-2NSiO/i-Motif DNA 57
شکل5-3- ولتاموگرامهای چرخهای محلول–4/-3 [6(CN)[Fe M 01/0 دارای M NaCl 1/0 در بافر فسفات M1/0 با 5/4 pH= در سطح (a) CPE (b) CPE/2NSiO، (c) CPE/ 2 NSiO/ i-Motif DNA و (d) CPE/ Cys- 2 NSiO/i-Motif DNA در سرعت روبش 1-s mV 50 59
شکل5-4- ولتاموگرام چرخهای M 5-10 داروی تاموکسیفن در محلولM 1/0 بافر فسفات با 5/4 pH= دارای M 1/0 NaCl در سطحCPE (a) ، (b) CPE/ Cys- 2 NSiO، (c) CPE/Cys-2 NSiO/i-Motif DNA در سرعت روبش پتانسیل 1-s mV 50 60
شکل5-5- ولتاموگرام موج مربعی CPE/Cys- 2 NSiO/i-motif DNA، در حضور غظتهای فزایندهایی از تاموکسیفن:(a) 8-10×7، (b) 7-10، (c) 7-10×5، (d) 7-10×7، (e) 6-10، (f) 6-10 ×5، (g) 6-10 × 7، (h) M 5-10، در محلول بافر فسفات 5/4 pH= دارای M 1/0 NaCl . الف) ضمیمه ولتاموگرامهای موج مربعی:
(c , NSiO2-Cys/CPE (b ,CPE (a CPE/Cys-2 NSiO/i-motif DNA در غیاب تاموکسیفن. ب) نمودار تغییرات شدت جریان اکسایش تاموکسیفن بر حسب تغییرات غلظت آن …….62
شکل5-6-الف) ولتاموگرام موج مربعی محلول تاموکسیفن با غلظت (a)M 4-10 و (b) M5-10 در بافر فسفات
5/4 pH= در سطح CPE/Cys- 2 NSiO/i-motif DNA، (c) نظیر (a) و (d) نظیر (b) در بافر فسفات
M1/0 با0/7 pH= 63
شکل 5-6- ب) ولتاموگرام موج مربعی محلول تاموکسیفن با غلظت (a)M 4-10 و (b) M5-10 در محلول بافر فسفات M 1/0 با 5/4 pH= در سطح CPE/Cys- 2 NSiO/dsDNA، (c) نظیر (a) و (d) نظیر (b) در محلول بافر فسفات M 1/0 با0/7 pH= 64
شکل 5-7) طیف بینی CD محلول بافر فسفات M1/0 با a) 5/4 pH= و b) 0/7 pH= دارای µM i-motif DNA0/1…66
فهرست جدولها
جدول3-1- موادشیمیایی مورد استفاده در این کار تحقیقاتی 32
جدول4-1- نتایج حاصل از روش پیشنهادی در تعیین غلظت تاموکسیفن در نمونه پلاسما3 n= 51
فهرست علائم و اختصارات
معادل فارسی | معادل انگلیسی | علائم و اختصارات | ||
ولت | Volt | V | ||
الکترود نقره/نقره کلرید/پتاسیم کلرید(M3) | Silver/silverChloride/Potassium Chloride(3M) | Ag/AgCl/KCl(3M) | ||
ثانیه | Second | S | ||
مولار | Molar | M | ||
پتانسیل | Potential | E | ||
میکروآمپر | Microamper | µA | ||
غلظت | Concentration | C | ||
میلی ولت بر ثانیه | Milivolt per second | mV s-1 | ||
سرعت روبش پتانسیل | Potential sweep rate | Υ | ||
ولتامتری چرخه ای | Cyclic voltammetry | CV | ||
الکترود خمیر کربن | Carbon paste electrode | CPE | ||
پتانسیل دماغهی آندی | Anodic peak potential | Epa | ||
پتانسیل دماغهی کاتدی | Cathodic peak potential | Epc | ||
میکروسکوپی الکترون روبشی | Scanning electron microscopy | SEM | ||
میلی مولار | Milimolar | mM | ||
میکروآمپر | Microamper | µA | ||
میکروگرم | Microgram | μg | ||
نانومتر | Nanometer | Nm | ||
حد تشخیص | Limit of detection | LOD | ||
انحراف استاندارد نسبی | Relative standard deviation | RSD | ||
آمپر | Ampere | A |
راهنمای خرید و دانلود فایل
برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.
بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.
در صورت بروز هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا مشکل مورد بررسی قرار گیرد. دیجی لود متعهد میشود که هر طور شده فایل خریداری شده ، به دست شما خواهد رسید.
برای دانلود فابل روی دکمه خرید و دانلود کلیک نمایید.
ديدگاه ها