شماره ركورد
33784
پديد آورنده
زهرا اجرايي كنگرشاهي
عنوان
طراحي حسگر چند عاملي نانوزيمي پوشيدني ريزسيالي به منظور سنجش زيست نشانگر كورتيزول در عرق
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شيمي تجزيه
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/06/28
استاد راهنما
دكتر روح اله زارع دورابي
استاد مشاور
دكتر خيبر دشتبان
دانشكده
شيمي
چكيده
استرس يك پاسخ رواني-فيزيولوژيكي رايج است كه بدن در مواجهه با شرايط نامطلوب، چالشبرانگيز يا عوامل استرسزا ايجاد ميكند. عدم تعادل در هورمونهاي استرس ميتواند منجر به اختلالات فيزيولوژيكي در سامانههاي ايمني، قلبيعروقي، عصبي و سوخت و سازي شود كه پيامدهايي مانند سردرد، چاقي، سرطانها، فشار خون بالا، درد قفسه سينه و اختلال در خواب را به همراه دارد. بنابراين، رديابي و تشخيص زودهنگام استرس و پايش مداوم آن بسيار مهم است. در اين تحقيق، يك حسگر چندعاملي جديد و نانوزيمي حالتجامد مبتني بر MoS2/CoS-C، مشتقشده از چارچوب فلزي-آلي NENU-5(Mo/Co) و اصلاحشده با نانوذرات طلا، با هدف افزايش حساسيت و پليدوپامين قالب مولكوليشده به منظور افزايش گزينشپذيري، در تركيب با هيدروژل آگارز، براي تشخيص زيستنشانگر كورتيزول معرفي شده است. ويژگيهاي فيزيكي، شيميايي و الكتروشيميايي نانوزيم تهيهشده بررسي شده و نتايج نشاندهنده پتانسيل بالاي كاتاليزوري نانوزيم MoS2/CoS-C/Au/MIP هستند. اين نانوزيم با عملكرد شبهپراكسيدازي، اكسايش واسطههاي اكسايش-كاهش (رديابهاي) TMB، ارتوفنيلين دي آمين(OPD)-لومينول و [Fe(CN)6]3-/4- را براي ارزيابيهاي رنگسنجي، فلوروسنجي و الكتروشيميايي هدايت كرده است. اكسايش اين رديابها در حسگرهاي رنگسنجي و فلوروسنجي منجر به توليد تركيبات رنگي شده و در حسگر الكتروشيميايي پيكهاي آندي و كاتدي حساس و برگشتپذير ايجاد كرده است. با افزايش غلظت كورتيزول در حسگر رنگسنجي، واكنشهاي اكسايش-كاهش تشديد و توليد راديكالهاي فعال بيشتر و اكسايش TMB شديدتر شده است. در حسگر فلوروسنجي، با افزودن كورتيزول، اكسايش و كوپليمريزاسيون لومينول و OPD محدود شده و باعث كاهش شدت نشر فلورسانس ميشود. در حسگر الكتروشيميايي، نفوذ كورتيزول به درون حفرهها و قالبهاي ايجادشده باعث اشباع شدن جايگاههاي فعال و كاهش جريان پيكها ميشود. تأثير متغيرهاي عملياتي مانند زمان پاسخ، pH، غلظت نانوزيم، غلظت رديابها و غلظت عامل اكسنده به منظور دستيابي به نتايج بهينه بررسي شده است. بهترين پاسخها در حسگر رنگسنجي در 3 pH=، حسگر فلوروسنجي در 11 pH=و حسگر الكتروشيميايي در 5/3 pH=مشاهده شده است. غلظت نانوزيم 15/0 درصد وزني-حجمي براي حسگر رنگسنجي، 11/0 درصد وزني-حجمي براي حسگر فلوروسنجي و 88/0 درصد وزني-حجمي براي حسگر الكتروشيميايي بهينهشده است. همچنين، غلظت رديابهاي TMB، لومينول-OPD و [Fe(CN)6]3-/4- براي هر سه حسگر به ترتيب 2، 2، 1 و 05/0 ميليمولار و غلظت عامل اكسنده در حسگرهاي رنگسنجي و فلوروسنجي 05/0 درصد حجمي بهينه شد. زمان بهينه براي اين حسگرها نيز به ترتيب 20، 1 و 1 دقيقه بود. محدوده خطي پاسخ در حسگر رنگسنجي 1-250 ميكرومولار، حسگر فلوروسنجي 1-250 ميكرومولار و حسگر الكتروشيميايي 3/0-250 ميكرومولار براي كورتيزول تعيين شد. حد تشخيص اين حسگرها به ترتيب 29/0، 28/0 و 062/0 ميكرومولار محاسبه گرديد. حسگرهاي پيشنهادي در آزمونهاي رنگسنجي، فلوروسنجي و الكتروشيميايي با انحراف معيار 5/4 ، 7/3 و 1/3 درصد، همچنين گزينشپذيري، تكرارپذيري و عملكرد مطلوبي در تشخيص كورتيزول در نمونههاي عرق انسان با درصد بازيابي 82/94-65/106 نشان دادند. اين حسگر به عنوان رويكردي اميدواركننده در تشخيص زيستنشانگر بيماري استرس، امكان پايش سلامت انسانها را از طريق سامانههاي مراقبت در محل فراهم ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/07/20
عنوان به انگليسي
Design of a Microfluidic Wearable Nanozyme Multifunctional Sensor for Cortisol Biomarker Detection in Sweat
تاريخ بهره برداري
9/19/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
زهرا اجرايي كنگرشاهي
چكيده به لاتين
Stress is a common psycho-physiological response the body generates when confronted with adverse, challenging conditions or stress-inducing factors. An imbalance in stress hormones can result in physiological disorders affecting the immune, cardiovascular, nervous, and metabolic systems. These imbalances can lead to conditions such as headaches, obesity, cancer, high blood pressure, chest pain, and sleep disorders. As a result, early detection and continuous monitoring of stress are critical for health management. This research introduces a novel multifunctional sensor and solid-state nanozyme based on MoS2/CoS-C, derived from the metal-organic framework NENU-5(Mo/Co) and enhanced with gold nanoparticles to increase sensitivity. Polydopamine molecular imprinting was utilized to improve selectivity, and the nanozyme was integrated with agarose hydrogel to detect the cortisol biomarker. The physical, chemical, and electrochemical properties of the synthesized nanozyme were thoroughly investigated, demonstrating its high catalytic potential. The MoS2/CoS-C/Au/MIP nanozyme, functioning as a pseudo-peroxidase, facilitated the oxidation of redox mediators (TMB, ortho-phenylenediamine [OPD]-luminol, and [Fe(CN)6]3-/4-) for colorimetric, fluorometric, and electrochemical analysis. In colorimetric and fluorometric sensors, the oxidation of these tracers led to the formation of colored compounds. Meanwhile, the electrochemical sensor produced sensitive, reversible anodic and cathodic peaks. As cortisol concentration increased in the colorimetric sensor, oxidation-reduction reactions intensified, leading to the production of more active radicals and greater oxidation of TMB. In the fluorometric sensor, the addition of cortisol limited the oxidation and copolymerization of luminol and OPD, reducing the fluorescence intensity. In the electrochemical sensor, cortisol penetration into the nanozyme’s molecular cavities saturated the active sites, resulting in decreased peak currents. The effects of key operating variables, including response time, pH, nanozyme concentration, tracer concentration, and oxidizing agent concentration, were optimized to achieve the best results. Optimal responses were observed at pH 3 for the colorimetric sensor, pH 11 for the fluorometric sensor, and pH 3.5 for the electrochemical sensor. Nanozyme concentrations of 0.15% weight/volume for the colorimetric sensor, 0.11% weight/volume for the fluorometric sensor, and 0.88% weight/volume for the electrochemical sensor were determined to be ideal. Tracer concentrations of TMB, luminol, OPD, and [Fe(CN)6]3-/4- were optimized at 2, 2, 1, and 0.05 mM, respectively, while the oxidizing agent concentration was set at 0.05% by volume for both the colorimetric and fluorometric sensors. The optimal response times for these sensors were 20 minutes for the colorimetric sensor, and 1 minute for both the fluorometric and electrochemical sensors. The linear detection ranges for cortisol were established as 1-250 µM for both the colorimetric and fluorometric sensors, and 0.3-250 µM for the electrochemical sensor. The detection limits were 0.29 µM, 0.28 µM, and 0.062 µM, respectively. The proposed sensors exhibited standard deviations of 4.5%, 3.7%, and 3.1%, along with excellent selectivity, reproducibility, and performance in detecting cortisol in human sweat samples, with recovery rates ranging from 94.82% to 106.65%. This sensor represents a promising approach for diagnosing stress-related biomarkers and enables real-time human health monitoring through on-site care systems.
كليدواژه هاي فارسي
هورمون كورتيزول، نانوزيم¬ها، حسگر پوشيدني، حسگر رنگسنجي، فلوروسنجي و الكتروشيميايي، چارچوب هاي فلز آلي، پليمرهاي قالب مولكولي
كليدواژه هاي لاتين
cortisol hormone, nanozymes, wearable sensor, colorimetric, fluorometric and electrochemical sensor, organic metal frameworks, molecular template polymers
Author
Zahra Ejraei Kangarshahi
SuperVisor
Dr. Rouholah Zare¬ Dorabei