26823

تهيه نانوزيم¬هاي مبتني بر چارچوب¬هاي فلز-آلي به منظور تشخيص رنگ¬سنجي پوترسين در نمونه¬هاي حقيقي

كارشناسي ارشد

شيمي تجزيه

1398

1401/3/2

روح الله زارع دورابي

خيبر دشتيان

شيمي

آمين¬هاي بيوژنيك مولكول¬هاي آلي كوچكي هستند، كه در ساختار شيميايي آن¬ها يك يا چند گروه آمين وجود داشته و بر فرآيند زيستي و شيميايي بدن جانداران اثر مي¬گذارند. خواص هورموني آن¬ها باعث مي-شود نقش¬هاي زيستي حياتي در بدن انسان داشته ¬باشند. اين تركيبات در غذا¬هاي تازه به خصوص منابع غني از پروتئين و محصولاتي غذايي يافت مي¬شوند. آمين¬هاي بيوژنيك در بدن داراي محدوده غلظتي مشخص هستند، فراتر از محدوده غلظتي خود اثراتي همچون افزايش فشار خون، آسيب به كبد، انواع ميگرن¬ها، انواع سرطان¬¬ها و جلوگيري از سم زدايي بدن را باعث مي¬شوند. آمين¬هاي بيوژنيك همانند كاداورين، پوترسين، اسپرميدين و اسپرمين مي¬توانند به طور جدي اثر هم¬افزائي بر روي سم¬هاي توليد-شده در بدن داشته و سوخت و ساز ساير آمين¬هاي بيوژنيك سمي را براي افزايش سميت آن¬ها تشديد كنند. به طور نمونه پوترسين مي¬تواند به صورت غيرمستقيم با توليد نيتروزامين سرطان¬زا، افزايش اثرات سمي ساير آمين¬هاي بيوژنيك را تقويت كند و از اين رو كنترل، رديابي و اندازه¬گيري دقيق آن¬ها داراي اهميت ويژه¬اي است. در اين پژوهش، دو حسگر نانوزيمي به ترتيب مبتني بر آنالوگ آبي پروس آهن/واناديوم و چارچوب فلز-آلي پايه واناديوم جهت سنجش رنگ سنجي پوترسين طراحي شده است. براي بهبود عملكرد سينتيك نانوزيمي آن¬ها به ترتيب از بارگيري تركيبات آنزيمي انسولين و پپسين استفاده شده ¬است. تركيب¬هاي تهيه شده با استفاده از روش¬هاي اسپكتروسكوپي، ميكروسكوپي و الكتروشيميايي متفاوت مشخصه¬نگاري شدند، نتايج حاصل تاييد كرد كه استفاده از فلزات با عدد¬هاي اكسيداسيون چندتايي همانند واناديم و آهن و به¬همراه حضور آنزيم¬هاي طبيعي خواص كاتاليزري تقويت شده¬اي را باعث شده است. تركيب¬هاي تهيه شده به عنوان كاتاليزرهاي كارا در توليد راديكال¬هاي اكسيژن فعال و متعاقباً اكسيداسيون عوامل كروموژنيك تترامتيلن بنزيدين و ارتوفنيلن¬دي¬آمين براي ايجاد محصولات رنگي به منظور علامت تجزيه¬اي قابل رديابي با دستگاه در دسترس اسپكتروفوتومتر UV-Vis و تشخيص چشمي مورد استفاده قرار گرفتند. عملكرد بسيار عالي در فرآيند اكسيداسيون عوامل كروموژنيك باعث ايجاد پيك¬هاي تيز و رنگ¬هاي قابل رويتي شد كه حضور پوترسين به عنوان گونه مورد بررسي با خاصيت آنتي¬اكسيداني قوي و به دام اندازندگي راديكال¬هاي فعال اكسيژن باعث كاهش شدت پيك¬ها و محو شدن رنگ¬ها شد. پارامترهاي عملياتي تهيه حسگر از جمله درصد وزني كاتاليزرها، غلظت عوامل كروموژنيك، pH، زمان برهمكنش و غلظت عوامل اكسنده بهينه شدند. در شرايط بهينه بدست آمده ¬حسگر پيشنهادي آنالوگ آبي پروس آهن/واناديوم بارگيري شده با انسولين حد تشخيص بسيار پايين 0/13 نانومولار، محدوده خطي گسترده از 0/30 نانومولار تا 0/12 ميكرومولار و حسگر چارچوب فلز-آلي پايه واناديوم بارگيري شده با پپسين حد تشخيص بسيار پايين 5/5 نانومولار، محدوده خطي گسترده از 0/20 نانومولار تا 0/80 ميكرومولار را نشان دادند. حسگر¬هاي پيشنهادي، گزينش¬پذيري و تكرارپذيري مطلوبي از خود نشان دادند و همچنين عملكرد خوبي براي تشخيص پوترسين در نمونه¬هاي ماهي از خود نشاند دادند. روش¬ پيشنهادي به عنوان رويكرد¬هاي با پتانسيل اميدواركننده در حوزه تشخيص زيست نشانگرهاي بيماري¬ها و نظارت بر كيفيت غذا را گسترش مي‌دهد.

1401/05/25

Synthesis of metal-organic frameworks based nanozymes for colorimetric detection of putrescine in real samples

5/23/2023 12:00:00 AM

Biogenic amines are small organic molecules that have one or more amine groups in their chemical structure and affect the biological and chemical processes of creatures. Their hormonal properties cause to a vital biological role in the human body. These compounds are found in fresh foods, especially in the resources with high amounts of protein and other food products. Biogenic amines in the body have a determined concentration range and beyond that, they cause effects such as high blood pressure, liver damage, various migraines, and various cancers and prevent detoxification of the body. Biogenic amines such as Cadaverine, Putrescine, Spermidine, and Spermine can seriously have a synergistic effect on body-produced toxins. For example, putrescine can indirectly enhance the toxic effects of other biogenic amines by producing carcinogenic nitrosamines, in this regard, their control, tracking, and accurate measurement of these compounds is very important. In this research, two nanozyme-based sensors including iron/vanadium-based Prussian blue analogue (PBA(V/Fe)) and a vanadium-based metal-organic framework (MOF(V)-47) were designed for the colorimetric detection of putrescine. For improving the kinetics of the enzymatic reaction, insulin and pepsin enzymatic compounds were loaded on PBA(V/Fe) and MOF(V)-47, respectively. The prepared compounds were fully characterized with different spectroscopic, microscopic and electrochemical methods and obtained results confirmed that the presence of the metals with multiple oxidation numbers such as vanadium and iron, along with the presence of natural enzymes, has caused an enhanced catalytic effect. Prepared compounds were applied as efficient catalysts in the production of reactive oxygen species (ROSs) and subsequent oxidation of the chromogenic probes including 3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine (TMB) and ortho-phenylenediamine (o-PDA) to produce color products, as well as create a detectable UV-Vis spectrophotometer or the naked eye (visual) analytical signal. The as-prepared nanozymes have promising performance in the oxidation process of chromogenic probes which causes sharp peaks and visible colors. The presence of putrescine as a studied analyte with strong antioxidant properties and trapping of active oxygen radicals reduces the catalytic properties and fading colors as well as decreases the intensity of related UV-Vis peaks. Operational parameters of sensor preparation including the catalysts dosage, chromogenic probe concentration, solution pH, interaction time and oxidizing agent concentration were optimized by on-at the time method. Under optimal conditions, the proposed PBA(V/Fe)-Ins has a very low detection limit of 13.0 nM and a wide linear range from 30.0 nM to 12.0 μM as well as MOF(V)-47/pep has a very low detection limit of 5.5 nM, and a wide linear range from 20.0 nM to 80.0 μM. The proposed sensors showed satisfactory selectivity and reproducibility as well as successfully applied to detect putrescine in real fish samples. The developed method is a promising approach in the field of diagnosis of disease biomarkers and food quality monitorin.

آمين¬هاي بيوژنيك، آنالوگ آبي پروس، انسولين، پپسين، پوترسين، چارچوب فلز-آلي، نانوزيم، واناديم و آهن.

Biogenic amines, Prussian blue analogue, Insulin, Pepsin, Putrescine, Metal-organic framework Nanozyme, Vanadium and Iron.

amirhossein sharifnezhad

Rouholah Zare Dorabei