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 مستقیما^ً 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)  M^5-10 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)  M^5-10 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

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.