28946

تهيه چارچوب‌هاي كووالانسي-آلي اصلاح شده نانوزيمي به منظور تشخيص زيست نشانگر گلوتاميك اسيد

كارشناسي ارشد

شيمي تجزيه

1399

1402/04/31

روح اله زارع دورابي

خيبر دشتيان

شيمي

گلوتاميك اسيد (Glu) يك انتقال دهنده عصبي برجسته در سيستم عصبي مركزي است كه براي رشد مغز، انعطاف پذيري سيناپسي، حفظ عضلات و آسيب شناسي اختلالات عصبي و رواني حياتي است. افزايش سطح گلوتاميك اسيد ممكن است نشان دهنده شرايطي مانند سكته مغزي ايسكميك، بيماري پاركينسون، صرع و بيماري آلزايمر باشد. Glu همچنين در آمينو ترانسفرازها و سنتز اسيد بوتيريك در سامانه عصبي مركزي نقش دارد. علاوه بر اين، Glu به عنوان يك ماده مغذي و تقويت كننده طعم در رژيم غذايي انسان عمل مي¬كند. بنابراين، تعيين دقيق و راحت Glu براي سامانه¬هاي تشخيصي و تحقيقي ضروري است. در اين مطالعه، يك حسگر الكتروشيميايي نورتابي القا شده با نور مريي بر پايه مهندسي سطح مشترك دو نيمه رسانا با اتصال ناهمگون طرح S شكل چارچوب كووالانسي تريازين/پلي‌اكسومتالات (H3PMo12O40) روي كاغذ ايجاد شد. ساختار مهندسي شده به عنوان يك نانوزيم فعال الكتروشيميايي-نوري اكسايش لومينول موثري را نشان داد كه تشخيص Glu با حساسيت بالا را فراهم كرد. اين تشخيص منجر به تغيير رنگ بصري زير نور UV شده و اطلاعات رنگ‌سنجي و فلورومتري، از جمله مقادير RGB، با استفاده از يك گوشي هوشمند ضبط شد. سپس از اين مقادير گرفته شده براي بازسازي ترازهاي ديجيتالي براي تجزيه و تحليل و تفسير بيشتر استفاده شد. اين نانوزيم فعال الكتروشيميايي-نوري جابجايي گسترده الكترون π، قطبيت، ميدان الكتريكي داخلي و پايداري شيميايي عالي را نشان داد. روش¬هاي مشخصه نگاري الكتروشيميايي و طيف‌سنجي و همچنين آزمايش‌هاي به دام اندازي گونه هاي راديكالي فعال موثر در فرايند، وجود يك هم‌ترازي ساختار الكتروني با طرح S شكل را تأييد كردند. طرح طراحي شده فرآيندهاي بهبود يافته جذب نور، جداسازي و انتقال بار موثري و متعاقبا عملكرد حسگري مطلوبي را باعث شده است. حسگر الكتروشيميايي-نوري نانوزيمي طراحي شده تشخيص حساس Glu را به عنوان يك انتقال دهنده عصبي در محدوده خطي 05/0 ميلي مولار تا 7/1 ميلي‌ مولار، با حد پايين تشخيص 15/0 ميلي مولار نشان داد. نتايج حاصل ايمني و امكان‌سنجي رويكرد پيشنهاد شده را در تشخيص Glu در نمونه‌هاي بيولوژيكي با انتخاب رضايت‌بخش در برابر ساير مولكول‌ها تاييد كرد. اين پژوهش يك رويكرد اميدواركننده را براي حسگرهاي قابل حمل تقويت شده در آزمايش‌هاي نقطه مراقبت و پايش بيماري معرفي مي‌كند.

1402/08/06

Preparation of nanozyme modified covalent-organic frameworks for the detection of glutamic acid biomarker

7/21/2024 12:00:00 AM

Glutamic acid (Glu) is a prominent neurotransmitter in the central nervous system, critical for brain development, synaptic plasticity, muscle maintenance, and the pathology of neurological and psychiatric disorders. Elevated Glu levels may indicate conditions like ischemic stroke, Parkinson's disease, epilepsy, and Alzheimer's disease. Glu is also involved in amino-transferases and the synthesis of butyric acid in the central nervous system. Additionally, Glu serves as a nutrient and flavor enhancer in the human diet. Therefore, accurate and convenient Glu determination is essential for diagnosis and research. In this study, we developed a photo-electro-responsive fluorometric test strip coated with a triazine covalent organic framework/polyoxometalate (H3PMo12O40) S-scheme heterojunction on paper. The platform demonstrated efficient luminol oxidation, enabling the detection of Glu with high sensitivity. This detection resulted in a change in color, and the colorimetry and fluorometry information, including RGB values, were captured using a smartphone. These captured values were then utilized to reconstruct digitized alignments for further analysis and interpretation. The photo-electro-nanozyme demonstrated extensive π-electron delocalization, polarity, built-in electric field, and excellent chemical stability. Through electrochemical and spectroscopic analysis, as well as scavenging experiments, the presence of an S-scheme band alignment was confirmed. This alignment is responsible for the improved processes of light harvesting, separation, and charge transfer. The photo-electro-nanonzymatic platform enabled sensitive detection of Glu as a neurotransmitter within a linear range of 0.05 mM to 1.7 mM, with a low limit of detection (LOD) of 0.15 mM. The results validated the safety and feasibility of our approach in detecting Glu in biological samples with satisfactory selectivity against other molecules. This work introduces a promising avenue for signal-amplified test strips in point-of-care testing and disease monitoring.

گلوتاميك اسيد , زيست نشانگر عصبي , نانوزيم الكتروشيميايي نوري , نوار آزمون فلورومتري , چارچوب آلي كووالانسي تريازين , پلي اكسومتالات

Glutamic acid , neuropathy biomarker , photo-electro-responsive nanozyme , fluorometric test strip , triazine covalent organic framework , polyoxometalate

Reza sedghi mehrabani

Rouholah Zare Dorabei