Get a site

پایان نامه :اصلاح الکترود خمیرکربن با نانو ذرات SiO2 و کاربرد آن به عنوان زیست حسگر الکتروشیمیایی در بررسی برهم­کنش ساختار DNA­-i-motif با تاموکسیفن و اندازه ­گیری الکتروشیمیایی آن

پایان نامه رشته :شیمی

گرایش : تجزیه

عنوان : اصلاح الکترود خمیرکربن با نانو ذرات SiO2  و کاربرد آن به عنوان زیست حسگر الکتروشیمیایی در بررسی برهم­کنش ساختار DNA­i-motif با تاموکسیفن و اندازه ­گیری الکتروشیمیایی آن

دانشگاه مازندران

دانشکده شیمی

پایان نامه ­ی دوره کارشناسی ارشد در رشته­ شیمی تجزیه

 

موضوع:

اصلاح الکترود خمیرکربن با نانو ذرات SiO2  و کاربرد آن به عنوان زیست حسگر الکتروشیمیایی در بررسی برهم­کنش ساختار DNA­i-motif با تاموکسیفن و اندازه ­گیری الکتروشیمیایی آن

 

استاد راهنما:

دکتر جهانبخش رئوف

 

استاد مشاور:

دکتر رضا اوجانی

 

بهمن ۱۳۹۳

فهرست مطالب
عنوان                                                                                                            صفحه
فصل اول: مقدمه
مقدمه ۲
فصل دوم: تئوری                                                                                                                                   
۲-۱- الکترودهای اصلاح شده شیمیایی ۱۱
۲-۲- حسگرها. ۱۳
۲-۳- حسگرهای الکتروشیمیایی. ۱۳
۲-۴- زیست حسگرها ۱۵
۲-۵- زیست حسگرهای الکتروشیمیایی DNA 16
۲-۶- ساختار مولکول DNA. 18
۲-۶-۱- DNA سه ­رشته­ای ۲۳
۲-۶-۲-  DNA چهار رشته­ای ۲۴
۲-۶-۲-الف- G-DNA 24
۲-۶-۲- ب- i-motif 25
۲-۷- کاوشگرها و تثبیت آن­ها بر سطح مبدل. ۲۶
۲-۷-۱- تثبیت DNA کاوشگر از طریق جذب سطحی. ۲۶
۲-۷-۱-۱ جذب سطحی فیزیکی ۲۷
۲-۷-۱-۲- جذب سطحی در پتانسیل کنترل شده. ۲۷
۲-۷-۱-۳-تثبیت DNA بوسیله اتصال کوالانسی ۲۷
۲-۸- انواع برهم­کنش میان نشانگرها و DNA. 28
۲-۸-۱- برهم­کنش الکترواستاتیک. ۲۸
عنوان                                                                                                                          صفحه
۲-۸-۲- برهم­کنش درون رشته­ای ۲۸
۲-۸-۳- برهم­کنش با شیار. ۲۸
۲-۹- تلومر ۲۹
۲-۱۰-  آنزیم تلومراز ۲۹
فصل سوم: بخش تجربی
۳-۱-مواد شیمیایی مورد نیاز ۳۲
۳-۲-وسایل و تجهیزات. ۳۴
۳-۳- الکترودهای مورد استفاده. ۳۵
۳-۴-تهیه الکترودهای کار. ۳۵
۳-۴-۱- تهیه­ الکترود خمیر کربن برهنه (CPE) 35
۳۴-۲- تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانوذرات  ۲ SiO و –L سیستئین / L -Cys) 2NSiO). 36
۳-۵- بافرهای مورد استفاده برای تثبیت pH . 37
۳-۶- تهیه محلول­ها. ۳۸
۳-۷- مشخصه­یابی سطح الکترود. ۳۸
فصل چهارم: اصلاح الکترود خمیر کربن با نانو ذرات ۲ SiO و کاربرد آن برای تعیین الکتروشیمایی داروی تاموکسیفن سیترات
۴-۱- مطالعه ولتامتری چرخه­ای الکترودهای کار. ۴۱
۴-۲- مطالعه اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی ۴۲
۴ -۳- اثر pH محلول بافر به رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن سیترات در سطح /CPE 2SiO 44
۴-۴- بررسی رفتار الکتروشیمیایی محلول تاموکسیفن سیترات در سطح الکترودهای خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات
۲ SiO .45
۴-۵- اثر سرعت روبش پتانسیل بر رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن سیترات در سطح /CPE 2SiO . 46
۴-۶- تعیین محدوده خطی غلظتی تاموکسیفن سیترات و حد تشخیص روش. ۴۸
۴-۷- اندازه ­گیری تاموکسیفن سیترات در نمونه­ حقیقی به کمک روش پیشنهادی. ۵۰
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 DNA­i-motif باتاموکسیفن
۵-۱- کلیات. ۵۳
۵-۲- اهمیت ساختار i-motif DNA 53
۵-۳- ویژگی­های CPE/2NSiO / i-Motif DNA. 56
۵-۳-۲- مطالعه ولتامتری چرخه­ای چگونگی تثبیت DNA بر روی سطح الکترود اصلاح شده. ۵۸
۵-۴ –مطالعه رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن در سطح زیست حسگر الکتروشیمیایی. ۵۹
۵-۴-۱- ولتامتری چرخه­ای ۵۹
۵-۴-۲- ولتامتری موج مربعی ۶۱
۵-۵ – اثر pH  بر رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن در سطح ۶۳
۵-۶- بررسی طیف سنجی CD 65  
۵-۷- نتیجه ­گیری. ۶۷
نتیجه ­گیری نهایی. ۶۸
پیشنهادات برای کارهای آینده ۶۹
مراجع. ۷۰
چکیده انگلیسی
فهرست  شکل­ها
عنوان                                                                                                                          صفحه
شکل ۲-۱- ساختار یک حسگر الکتروشیمیایی نوعی ۱۵
شکل ۲-۲- مراحل تشخیص DNA. 17
شکل ۲-۳- شمایی از یک کروموزوم و زنجیر دورشته­ای DNA موجود در داخل کروموزوم و همچنین بازشده قسمتی از DNA با نشان دادن پیوند فسفودی استر بین دو قند پنتوز و همچنین پیوند هیدروژنی بین بازهای آلی در ساختار  دورشته‌ای) parsianshiraz.blogspot.com) DNA. 21
شکل۲-۴ ساختارهای متفاوت DNA . 22
شکل۲-۵- ساختار چهار رشته­ای G-quderplux 25
شکل۲-۶ ساختار چهار رشته­ای  i-motif  DNA- 26
شکل ۳-۱-الف) فرمول ساختاری و برخی از ویژگی­های تاموکسیفن سیترات و ب) ساختار L- سیستئین ۳۳
شکل ۳-۲- (الف) دستگاه پتانسیواستات / گالوانواستات اتولب و (ب) سل آزمایشگاهی ۳۵
شکل۳- ۳- نمایش نموداری از تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده ۳۷
شکل۴-۱- ولتاموگرام­های چرخه­ای محلول -۴/-۳[۶(CN)[Fe  M 01/0 دارای NaCl  M 1/0 در سطح (a) CPE   و(b) /CPE 2SiO در سرعت روبش ۱-s mV 50. 41
شکل ۴-۲ نمودار نایکویست مربوط به الکترود خمیر کربن برهنه (a) و الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات ۲SiO (b) در محلول M  ۰۱/۰ از زوج اکسنده/کاهنده ]۶(CN)[Fe4K/]6(CN)[Fe3 Kحاوی NaCl M  ۱/۰ با سرعت روبش ۱-s mV 100. 43
شکل ۴-۳- اکسایش برگشت ناپذیر تاموکسیفن سیترات. ۴۴
شکل ۴-۴- نمودار شدت جریان دماغه اکسایش M 5-10 تاموکسیفن سیترات در سطح CPE/ 2SiO بر حسب pH محلول بافر فسفات M 1/0 45
عنوان                                                                                                                          صفحه
شکل ۴-۵- ولتاموگرام­های چرخه­ای الکترود خمیر کربن برهنه (a) و خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات ۲SiO (b) در محلول بافر فسفاتM  ۱/۰ با ۵/۴ pH= دارایM  ۱/۰ NaCl در سرعت روبش پتانسیل ۱-s mV 50. (c) نظیر (a) و (d) نظیر (b) در حضور M 5-10 از تاموکسیفن سیترات ۴۶
شکل ۴-۶- الف) ولتاموگرام­های چرخه­ای محلول  M  ۵-۱۰ از تاموکسیفن سیترات در محلول بافر فسفات M 1/0 با  ۵/۴PH=  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 ۲SiO .        ب) تغییرات بر حسب سرعت روبش پتانسیل (نتایج از ولتاموگرام­های چرخه­ای (الف) بدست آمده­اند). ۴۷
شکل ۴-۷- الف) ولتاموگرامهای پالس تفاضلی تاموکسیفن با غلظتهای مختلف (a) 8-10 ×۳ ، (b) 8-10 ×۷ ،
(c) 7-10، (d) 7-10 ×۳،  (e) 7-10 ×۵، (d) 7-10 ×۷، (f) mol L-1  ۶-۱۰ درمحلول بافر فسفات ۵/۴PH= واجدM NaCl  ۱/۰ در سطح /CPE 2NSiO 1-s mV 100 = .υ ب) نمودار تغییرات جریان دماغه آندی بر حسب غلظت تاموکسیفن ۴۹
شکل۴-۸- نمودار شدت جریان دماغه اکسایش تاموکسیفن سیترات بر حسب غلظت تاموکسیفن ۵۰
شکل ۵-۱- تصویر نموداری از مراحل تهیه زیست حسگر الکتروشیمیایی i-motif DNA 55
شکل ۵-۲- تصاویر SEM سطح (الف) CPE برهنه پس از پیش­تیمار الکتروشیمیایی، (ب) CPE/Cys2NSiO، (ج) CPE/2NSiO/ i-Motif DNAو (د) CPE/Cys2NSiO/i-Motif DNA 57
شکل۵-۳– ولتاموگرام­های چرخه­ای محلول۴/-۳ [۶(CN)[Fe  M 01/0 دارای M NaCl 1/0 در بافر فسفات  M1/0 با ۵/۴ 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 ۱-s mV 50 59
شکل۵-۴- ولتاموگرام چرخه­ای M 5-10 داروی تاموکسیفن در محلولM  ۱/۰ بافر فسفات با ۵/۴ 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 ۱-s mV 50. 60
شکل۵-۵- ولتاموگرام موج مربعی CPE/Cys- 2 NSiO/i-motif DNA، در حضور غظت­های فزاینده­ایی از تاموکسیفن:(a) 8-10×۷، (b) 7-10، (c) 7-10×۵، (d) 7-10×۷،  (e)  ۶-۱۰، (f)  ۶-۱۰ ×۵، (g) 6-10 × ۷، (h) M  ۵-۱۰،  در محلول بافر فسفات ۵/۴ 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. ۶۲
شکل۵-۶-الف) ولتاموگرام موج مربعی محلول تاموکسیفن با غلظت (a)M  ۴-۱۰ و (b)  M5-10 در بافر فسفات
۵/۴ pH= در سطح CPE/Cys- 2 NSiO/i-motif DNA، (c) نظیر (a) و (d) نظیر (b) در بافر فسفات
M1/0 با۰/۷ pH=. 63
شکل ۵-۶- ب) ولتاموگرام موج مربعی محلول تاموکسیفن با غلظت (a)M  ۴-۱۰ و (b)  M5-10 در محلول بافر فسفات M 1/0 با ۵/۴ pH= در سطح CPE/Cys- 2 NSiO/dsDNA، (c) نظیر (a) و (d) نظیر (b) در محلول بافر فسفات M 1/0 با۰/۷ pH=      ۶۴
شکل ۵-۷) 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
عنوان                                                                                                                            صفحه
جدول۳-۱- موادشیمیایی مورد استفاده در این کار تحقیقاتی ۳۲
جدول۴-۱- نتایج حاصل از روش پیشنهادی در تعیین غلظت تاموکسیفن در نمونه پلاسما۳ n=. 51

چکیده

تلومرها کمپلکس­هایی متشکل از DNA و پروتئین می­باشند که نقش مهمی را در جهش­های ژنی و ایجاد سرطان دارند. آنزیم تلومراز، طول کروموزوم را از طریق سنتز تلومرها افزایش داده و در حدود ۸۵% از سرطان­ها فعال است. در انتهای تلومرها یک دو رشته­ای DNA با توالی (۵-TTAGGG):(5-CCCTAA) وجود دارد. رشته غنی از سیتوزین قادر است ساختار i-motif DNA را تشکیل دهد. مطالعات نشان داده است که با پایدار کردن این ساختار می­توان از تشکیل ساختار دو رشته­ای و در نتیجه طویل شدن طول تلومرها جلوگیری کرد. داروی تاموکسیفن یک عامل هورمونی ضد استروژن برای درمان سرطان سینه می­باشد که برای مدت زیادی به منظور درمان سرطان سینه به کار می­رود. در این تحقیق در مرحله اول امکان اندازه ­گیری الکتروشیمیایی داروی تاموکسیفن سیترات در سطح الکترود خمیر کربن اصلاح شده با  نانو ذرات ۲SiO به کمک ولتامتری پالس تفاضلی و ولتامتری چرخه­ای 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 این ساختار با داروی ضد سرطان تاموکسیفن سیترات، مورد بررسی قرار گرفت. زیست­حسگر الکتروشیمیایی از طریق اصلاح الکترود خمیر کربن (CPE) با نانوذرات ۲ SiOو –L سیستئین  سپس تثبیت ساختار i-motif DNA  بر روی سطح تهیه شد و برای بررسی برهم­کنش این ساختار با داروی تاموکسیفن به کار گرفته شد. پایداری ساختار i-motif ، یک استراتژی خوب برای درمان سرطان است، چون می ­تواند از واکنش تلومراز در سلول سرطانی جلوگیری کند. برهم­کنش بینi-motif   DNAو دارو تاموکسیفن، در بافر فسفات M 1/0(PBS)  و محلول۳[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 برهم­کنشDNA i-motif  و تاموکسیفن مشاهده شد و با افزایش غلظت داروی تاموکسیفن، سیگنال افزایش می­یابد. از روش طیف­بینی دورنگ نمایی دورانی (CD) برای بدست آوردن اطلاعاتی در مورد نحوه شکل­ گیری ساختار و برهم­کنش لیگاند با این ساختار مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که این ساختار در pH حدود ۵/۴ 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 ۰۶/۰ تعیین ­شد.
واژگان کلیدی: زیست حسگر الکتروشیمیایی DNA ، تاموکسیفن، سلول­های سرطانی، ساختار i-motif DNA

۱-۱- مقدمه

تشخیصDNA ، یکی از حوزه­های 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[۱]، فعالیت الکتروشیمیایی نوکلئیک اسیدها را کشف کرد [۱]، زیست حسگرها امیدهای تازه­ای برای ایجاد روش های سریع، ارزان و ساده برای تشخیص نوکلئیک اسیدها فراهم ساخته­اند [۲]. تشخیص یا آشکارسازی الکتروشیمیایی گونه­های زیستی براساس واکنش­های الکتروشیمیایی است که در طول فرآیندهای تشخیص زیستی اتفاق می­افتد [۳] .به علت اینکه واکنش­های الکتروشیمیایی مستقیماً یک علامت الکترونیکی ایجاد می­ کنند، نیازی به دستگاه­های گرانقیمت تبدیل علامت وجود ندارد. علاوه­ بر این، به علت اینکه کاوشگر[۲] می ­تواند براحتی بر روی الکترودها تثبیت شود، تشخیص آن می ­تواند توسط آنالیز الکتروشیمیایی ارزانقیمت انجام شود. همچنین سیستم­های قابل حمل برای آزمایشات کلینیکی و تحقیقات زیست­ محیطی توسعه یافته است [۴]. 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 ارزانقیمت بیماری­های ژنی و تشخیص گونه­های بیولوژیکی پاتوژنی می­باشند.
یکی از بزرگترین چالش‌ها در قلمرو الکتروشیمی تجزیه­ای، 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[۳] الکتروشیمیایی، دسته وسیعی از الکترودهای اصلاح شده می­باشند که امروزه بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته­اند [۵]. زیست حسگر، ابزاری است که از یک لایه فعال بیولوژیکی به عنوان جزء شناساگر استفاده می­ کند تا عوامل فیزیکی برهم­کنش بیولوژیکی را به علامت قابل اندازه ­گیری تجزیه­ای تبدیل کند [۶]. دو عامل در طراحی یک زیست حسگر مناسب نقش ایفا می­ کنند: الف) روش مناسب تثبیت پذیرنده زیستی 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  [۸ ،۷] [۳]، نوری (نورتابی[۴]، جذب و رزونانس پلاسمون سطح[۵] ) [۹]، حساس به تغییر جرم [۱۰] و حرارت می باشند [۱۱]. 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 [۱۴-۱۲]. در حقیقت زیست حسگرها، می­توانند با بهره­ گیری از هوشمندی مواد بیولوژیک، ترکیب یا ترکیباتی را شناسایی نمایند که با آنها واکنش داده و بدین ترتیب یک پیام شیمیایی، نوری و یا الکتریکی تولید کنند. اساس کار یک زیست حسگر تبدیل پاسخ بیولوژیکی به یک پیام قابل اندازه ­گیری است [۱۵]. بطور کلی هر زیست حسگر شامل، اجزای: گونه آزمایشی مورد نظر، لایه زیستی، مبدل، پردازشگر و نمایشگر است. انواع پذیرنده­های زیستی که در زیست حسگرها مورد استفاده قرار می­گیرند، شامل: آنزیم، آنتی بادی، گیرنده­های سلولی، اسیدهای نوکلئیک DNA[6] یا RNA[7]، میکروارگانیسم یا سلول کامل، بافت و غیره هستند [۱۶].
تعداد صفحه : ۹۶
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***