26875

تهيه چارچوب‌هاي كوالانسي-آلي پايه پورفيريني اصلاح شده به منظور تشخيص رنگ سنجي آمينواسيد ال-آرژنين

كارشناسي ارشد

نانوشيمي

1398

1401/3/16

دكتر حسين غفوري- دكتر روع الله زارع دورابي

دكتر خيبر دشتيان

شيمي

اسيدهاي آمينه به عنوان ماده اصلي تشكيل دهنده ساختار پروتئين‌ها، يكي از مهم‌ترين مولكول‌هاي آلي موجود در روي زمين به شمار مي‌آيند. ال-آرژنين به عنوان يكي از بيست آمينواسيد اصلي ياخته‌هاي زنده، يك آمينواسيد نيمه ضروري در بدن پستانداران طبقه بندي مي‌شود و اهميت زيادي در زندگي و سلامت انسان دارد. مزاياي ال-آرژنين شامل تعديل سامانه ايمني بدن، بهبود عملكرد اندوتليال و تصلب شرائين، كمك به كاهش وزن، تحريك ترشح هورمون رشد و هورمون‌هاي انسولين، افزايش ميل جنسي و عملكرد جنسي بهتر در مردان و افزايش احتمال بارداري در زنان، آمونياك زدايي از بدن، افزايش سنتز اوره و تأثير بر عملكرد كليه‌ها، كمك به ايجاد بافت عضلاني، بهبود زخم و قابليت‌هاي ضد استرس و انرژي‌زايي مي‌باشد. همچنين كمبود ال-آرژنين خارج سلولي در بدن انسان يكي از عوامل اصلي ايجاد تومورهاي بدخيم و عامل سرطان پروستات و سرطان كليه است. ال-آرژنين با غلبه بر سامانه ايمني بدن كه توسط سلول‌هاي سركوب‌گر مشتق از ميلوئيد و سلول‌هاي تومور انجام مي‌شود، از رشد سلول‌هاي سرطان سينه جلوگيري مي‌كند. از اين رو كنترل، رديابي و اندازه‌گيري دقيق داراي اهميت ويژه‌اي است. در اين پايان‌ نامه، دو حسگر نانوزيمي نوري به ترتيب مبتني بر چارچوب‌هاي كووالانسي-آلي پايه پورفيريني فعال نوري و تثبيت شده با واناديوم اكسيد و روتنيوم فلزي جهت سنجش رنگ¬سنجي ال-آرژنين طراحي شده است. تركيب‌هاي تهيه شده با استفاده از روش‌هاي طيف‌سنجي، ميكروسكوپي و الكتروشيميايي متفاوت مشخصه‌نگاري شدند، نتايج حاصل تاييد كرد كه پورفيرين¬ها با قابليت جذب نور بالا و متعاقباً جدايش بار و انتقال الكترون-حفره مطلوب به همراه فلزات با عددهاي اكسايش چندتايي واناديوم اكسيد و روتنيوم خواص كاتاليزوري نوري تقويت شده‌اي را باعث شده¬اند. تركيب‌هاي تهيه شده به عنوان كاتاليزورهاي نوري كارا در توليد راديكال‌هاي اكسيژن فعال و متعاقباً اكسايش عامل كروموژنيك ارتوفنيلن‌دي‌آمين براي ايجاد محصولات رنگي به منظور علامت تجزيه‌اي قابل رديابي با دستگاه در دسترس اسپكتروفوتومتر UV-Vis و تشخيص چشمي مورد استفاده قرار گرفتند. عملكرد بسيار عالي در فرآيند اكسايش عامل كروموژنيك باعث ايجاد پيك‌هاي بلند و رنگ‌هاي قابل رويتي شد كه حضور ال-آرژنين به عنوان گونه هدف با خاصيت آنتي‌اكسيداني قوي و به دام اندازندگي راديكال‌هاي فعال اكسيژن باعث كاهش شدت پيك‌ و محو شدن رنگ‌ شد كه يك مسير مطلوب براي سنجش ال-آرژنين را باعث شده است. متغيرهاي عملياتي تهيه حسگر از جمله درصد وزني كاتاليزورهاي نوري، غلظت عوامل كروموژنيك، pH و زمان برهمكنش بهينه شدند. در شرايط بهينه بدست آمده حسگر پيشنهادي چارچوب‌هاي كووالانسي-آلي/ واناديوم اكسيد حد تشخيص بسيار پايين 5/3 نانومولار، محدوده خطي گسترده 1/8 نانومولار تا 330 ميكرومولار و حسگر چارچوب‌هاي كووالانسي-آلي/روتنيوم حد تشخيص بسيار پايين 2/15 نانومولار، محدوده خطي گسترده 4-340 ميكرومولار را نشان دادند. حسگرهاي پيشنهادي، گزينش‌پذيري، تكرارپذيري و همچنين عملكرد براي تشخيص ال-آرژنين در نمونه‌هاي آب¬ميوه از خود نشان دادند. روش پيشنهادي به عنوان رويكردي با پتانسيل اميدواركننده در حوزه تشخيص زيست نشانگرهاي بيماري‌ها و نظارت بر كيفيت غذا را گسترش مي‌دهد.

1401/05/26

Synthesis of modified porphyrin-based covalent-organic frameworks for colorimetric detection of L-arginine

6/6/2023 12:00:00 AM

Amino acids (AAs), as the main constituent of the protein structure, are one of the most important organic molecules on Earth and played a vital role in human health. Amongst, L-Arginine (L-Arg) is classified as one of the twenty major AAs in living cells, a semi-essential AA in mammalian bodies and has great importance in human life and health. L-Arg is absorbed through the gastrointestinal tract into the small intestine. L-Arg benefits include modulating the immune system, improving endothelial function and hardening of the arteries, helping to lose weight, stimulating the secretion of growth hormone and insulin hormones, intensified libido and better sexual function in men and increasing the chance of pregnancy in women, ammonia disposal, increasing urea synthesis and affecting kidney function, helps build muscle tissue, wound healing and anti-stress and energizing abilities. Also, extracellular L-Arg deficiency in the human body is one of the main causes of malignant tumors and the cause of prostate cancer and kidney cancer. L-Arginine inhibits the growth of breast cancer cells by overcoming the body's immune system by suppressing myeloid-derived suppressor cells and tumor cells. In this regard, L-Arg control, tracking, and accurate measurement are very important. Herren, we developed two photoactive nanozyme including melamine-porphyrin based covalent-organic framework (MPh-COF) surface-dispersed Ruthenium nanoparticles (MPh-COF/Ru) and a vanadium oxide-decorated COF-366 for the oxidation of the ortho-phenylenediamine (o-PDA) as a chromogenic agent to produce color products, as well as create a detectable UV-Vis spectrophotometer or the naked eye (visual) analytical signal. This colorimetric strategy was successfully applied for L-Arg detection which the presence of L-Arg as a target analyte with strong antioxidant properties and trapping of active oxygen radicals reduces the catalytic properties and fading colors as well decreases the intensity of related UV-Vis peaks. 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 ruthenium has caused an enhanced photocatalytic effect. Operational parameters of sensor preparation including the photocatalysts dosage, chromogenic probe concentration, solution pH and interaction time were optimized by on-at the time method. Under optimal conditions, the proposed COF-366/VO has a very low detection limit of 3.5 nM and a wide linear range from 8.1-330 nm as well as MPh-COF/Ru has a very low detection limit of 15.2 nM, and a wide linear range from 4.0-340 nM. The proposed sensors showed satisfactory selectivity and reproducibility as well as successfully applied to detect L-Arg in real samples. The developed method is a promising approach in the field of diagnosis of disease biomarkers and food quality monitoring.

آمينواسيد , ال-آرژنين , پورفيرين , چارچوب‌هاي كووالانسي-آلي , روتنيوم , واناديوم , نانوزيم فعال نوري

Amino Acid , L-Arginine , Porphyrin-based covalent-organic framework , Nanozyme , Vanadium and Ruthenium

Maryam Talebi

Dr. Hossein Ghafuri Dr. Rouholah Zare Dorabei