30679

طراحي حسگر رنگ سنجي نانوزيمي آرايه اي بر پايه آنالوگ هاي آبي پروس مغناطيسي به منظور تشخيص تيولهاي زيستي

كارشناسي ارشد

نانوشييمي

1400

1402/12/22

دكتر روح اله زارع دورابي

دكتر خيبر دشتيان

شيمي

تيول¬هاي زيستي نقش حياتي در فرآيندهاي فيزيولوژيكي متعددي مانند انتقال سيگنال، سم¬زدايي و بيان ژن ايفا كرده و سطوح غير طبيعي آنها با بسياري از بيماري¬ها مانند بيماري¬هاي عصبي و آسيب كبدي مرتبط است و عامل مهمي در تشخيص باليني بسياري از اختلالات و بيماري¬¬ها مي¬باشند. از اين رو توسعه حسگرهاي جديد در زمينه تشخيص بيماري¬ها توجه زيادي را به خود جلب كرده است. اغلب روش¬هاي به كار رفته تا كنون، با وجود قابليت‌هاي خوب براي تشخيص تيول‌هاي مختلف، معايب مختلفي مانند روش‌هاي زمان‌بر و نياز به مهارت‌هاي حرفه‌اي دارند كه عملي بودن آن‌ها را در محيط‌هايي با منابع حداقلي، محدود مي‌كند. از اين رو در تحقيق حاضر، يك حسگر رنگ‌سنجي جديد آرايه‌اي نانوزيمي بر پايه Co3[Fe (CN)6]2 با هسته مغناطيسي CoFe2O4 مشتق شده از يك آنالوگ آبي پروس براي تشخيص 5 تيول زيستي معرفي شده است. خصوصيات فيزيكي و شيميايي نانوزيم‌هاي سنتز شده با استفاده از روش‌هاي FT-IR، XRD،FE-SEM ، EDS و VSM بررسي شد و نتايج تأييد كردند كه تركيب‌ تهيه‌شده ويژگي‌هاي مطلوبي براي انجام واكنش‌هاي شيميايي دارد. از اين رو، اكسايش 5 ردياب¬ كروموژني مختلف از جمله TMB، 4-AAP، ABTS، OPD و DPD درحضورعامل ‌اكسنده H2O2 و نانوزيم‌ CoFeO@CoFeCN به عنوان فعال‌كننده راديكال OH• انجام پذيرفت. نتايج حاصل نشان از توليد رنگ¬هاي سبز، آبي، سرخابي، صورتي تيره و زرد تيره براي نانوزيم داشت‌ كه در حضور هر يك از گونه‌هاي هدف، شدت رنگ‌¬ها كاهش پيدا كرد و تغييرات‌رنگي با استفاده از ثبت تصاوير ديجيتالي با تلفن‌هوشمند انجام و تحليل نتايج با استفاده از نرم‌افزارهاي مربوطه صورت پذيرفت. تأثير متغيرهاي عملياتي زمان‌پاسخ، pH، غلظت نانوزيم‌، غلظت ردياب كروموژني و غلظت عامل اكسنده به منظور دستيابي به بهترين ‌نتايج بهينه شدند و بهترين پاسخ در مقادير pH در محدوده 3 تا 5، غلظت نانوزيم‌ها در محدوده 2/0 تا 4/1 درصد وزني-حجمي، غلظت ردياب‌هاي كروموژني در محدوده 6/0 تا 2/1 ميلي مولار و غلظت عامل اكسنده 05/0 تا 8/0 درصد حجمي-حجمي حاصل شد. همچنين ارقام شايستگي مطلوب از قبيل محدوده خطي مناسب 1/0 تا 1000 ميكرومولار براي تيول¬هاي زيستي شامل ال-گلوتاتيون، ال-سيستئين، دي¬تيوتريتول، استيل سيستئين و سيستئامين بر روي نانوزيم‌ CoFeO@CoFeCN محاسبه شد؛ كه مقادير حد تشخيص مربوطه به ترتيب 5/1، 5/1، 15/0، 29/0 و 03/0 ميكرومولار محاسبه گرديد. حسگر پيشنهادي؛ گزينش‌پذيري و تكرارپذيري مطلوب و همچنين عملكرد خوبي براي تشخيص گونه‌هاي هدف در نمونه پلاسما و سرم خون انسان نشان داد. روش پيشنهادي به عنوان رويكردي با پتانسيل اميدواركننده در حوزه تشخيص تيول¬هاي زيستي، پايش سلامت انسان¬ها را با استفاده از سامانه‌هاي در نقطه مراقبت گسترش مي‌دهد.

1403/01/21

Design of a Nanozyme Array Colorimetric Sensor Utilizing Magnetic Prussian Blue Analogues for the Detection of Biological Thiols

3/12/2025 12:00:00 AM

Biothiols play a crucial role in various physiological processes, including signal transmission, detoxification, and gene expression. Abnormal levels of biothiols are often associated with numerous diseases such as neurological disorders and liver damage, making them essential factors in clinical diagnoses. Consequently, there is a growing interest in developing new sensors to detect these biothiols. However, many existing methods have limitations such as time-consuming processes and the need for professional skills, restricting their practical application in resource-limited environments. In this study, a novel nanozyme-based colorimetric sensor array using Co3[Fe (CN)6]2 with a CoFe2O4 magnetic core derived from a Prussian blue analog is introduced for the detection of five different biothiols. The synthesized nanozymes underwent thorough characterization using FT-IR, XRD, FE-SEM, EDS, and VSM, confirming their suitability for catalytic reactions. The research focuses on the oxidation of chromogenic tracer agents (TMB, 4-AAP, ABTS, OPD, and DPD) in the presence of H2O2 as the oxidizing agent and CoFeO@CoFeCN nanozyme as the OH• radical activator. The results revealed distinct color changes (green, blue, magenta, dark pink, and dark yellow) for the nanozyme, and in the presence of each target biothiol, color intensity decreased. Digital images were recorded using a smartphone and analyzed with relevant software. Operating variables such as response time, pH, nanozyme concentration, chromogenic tracer concentration, and oxidizing agent concentration were optimized to achieve the best results. The optimum conditions included pH values ranging from 3 to 5, nanozyme concentrations between 0.2 and 1.4 % w/v by weight, chromogenic tracer concentrations from 0.6 to 1.2 mM, and oxidizing agent concentrations between 0.05% and 0.8% v/v. The sensor exhibited excellent performance with suitable (0.1 to 1000 µm) ranges and detection limits for biological thiols, including L-glutathione, L-cysteine, dithiothreitol, acetylcysteine, and cysteamine, on CoFeO@CoFeCN nanozyme. The calculated detection limit values were 1.5, 1.5, 0.15, 0.29, and 0.03 µM, respectively. The proposed sensor demonstrated good selectivity and reproducibility, performing well in the detection of target species in human blood plasma and serum samples.

نانوزيم آنالوگ آبي پروس , حسگر رنگ¬سنجي آرايه¬اي , استيل سيستئين

Prussian Blue Analogue Nanozyme , , N-Acetylcysteine , Colorimetric Array Sensor , L-Cysteine, , L-Cysteine

Tahere Tabibi

Dr. Rouholah Zare Dorabi