27381

طراحي حسگر جديد چشمي به منظور تشخيص بيماري سپيتسمي

كارشناسي ارشد

شيمي تجزيه

1402-1401

1401/06/30

دكتر روح اله زارع دورابي

دكتر خيبر دشتيان

شيمي

سپيتسمي نوعي التهاب عفوني باكتريايي است؛ علائم و نشانه‌هاي آن تب، افزايش تپش قلب، افزايش ميزان تنفس، عفونت ها و سردرگمي مي‌باشند. زيست نشانگرهاي اين بيماري باكتري هاي اشرشياكلاي، استافيلوكوكوس اورئوس و سودوموناس آئروژينوزا و آمينواسيدهاي ايزولوسين، لوسين و والين مي باشند. از آنجايي كه، پيشرفت اين بيماري باعث به وجود آمدن شوك سپتيك در انسان ها مي شود تشخيص زود هنگام اين بيماري با رديابي زيست نشانگرهاي نامبرده شده، بسيار حائز اهميت و كاربردي است. از اين رو در تحقيق حاضر، يك روشِ رنگ سنجيِ جديدِ نانوزيمي بر پايه نانوزيم هاي قالب مولكولي TiO2 پوشش داده شده بر اكسيدِ فلزي Fe-CeO2 مشتق شده از يك آنالوگِ آبي پروس، براي تشخيص زيست نشانگرهاي ايزولوسين، لوسين و والين معرفي شده است. خصوصيات فيزيكي و شيميايي نانوزيم هاي سنتز شده با استفاده از تكنيك هاي FT-IR، XRD، FE-SEM و EDS بررسي شد و نتايج تأييد كردند كه تركيب هاي تهيه شده ويژگي هاي مطلوبي براي انجام واكنش هاي كاتاليزوري دارند. از اين رو، اكسايش ردياب كروموژني 3و3، 5و5- تترا متيل بنزيدين در حضور عامل اكسنده پرسولفات و نانوزيم هاي سنتز شده به عنوان فعال كننده ي راديكال پرسولفات و متعاقباً راديكال هيدروكسيل انجام پذيرفت. نتايج حاصل نشان از توليد رنگ آبي براي هر سه نانوزيم تهيه شده داشت كه در حضور هر كدام از آناليت ها رنگ آبي توليد شده محو شد و تغييرات رنگي با استفاده از ثبت تصاوير ديجيتالي با تلفن هوشمند انجام و تحليل نتايج با استفاده از نرم افزارهاي مربوطه صورت پذيرفت. متغيرهاي عملياتي pH، زمان پاسخ، غلظت عامل اكسنده و وزن نانوزيم ها به ترتيب در مقادير 4/5، 40 ثانيه، 0/125 ميلي مولار و 3 ميلي گرم براي هر سه آمينواسيد ايزولوسين، والين و لوسين محاسبه گرديد. همچنين ارقام شايستگي مطلوب از قبيل محدوده خطي مناسب 0/01 تا 0/03 و 0/07 تا 0/45 ميلي مولار، 0/005 تا 0/06 و 0/2 تا 1 ميلي مولار و 0/01 تا 0/03 و 0/12 تا 0/45 ميلي مولار براي آمينواسيدهاي ايزولوسين، والين و لوسين بر روي هر كدام از نانوزيم هاي مربوطه محاسبه شد؛ كه مقادير حد تشخيص مربوطه به ترتيب 2/76، 0/69 و 1/46 ميكرومولار محاسبه گرديد. حسگر پيشنهادي، گزينش پذيري و تكرارپذيري مطلوب و همچنين عملكرد خوبي براي تشخيص آناليت ها در نمونه سرم خون از خود نشان داد. روش پيشنهادي به عنوان رويكردي با پتانسيل اميدواركننده در حوزه تشخيص زيست نشانگرهاي بيماري سپيتسمي، پايشِ سلامتِ انسان ها را با استفاده از سامانه هاي مراقبت در محل گسترش مي‌دهد.

1401/09/01

Design of a new visual sensor for septicemia detection

9/21/2023 12:00:00 AM

Septicemia is a type of bacterial infectious inflammation and its signs and symptoms include fever, increased heart rate, increased breathing rate, infections and confusion. Biomarkers of this disease are Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa and isoleucine, leucine and valine amino acids. Since the progress of this disease causes septic shock in humans, early diagnosis of this disease by tracking the mentioned biomarkers is essential and practical. Therefore, in the present research, a new nanozyme colorimetric method based on TiO2 molecular imprinted nanozymes coated on Fe-CeO2 metal oxide derived from a cerium/iron Prussian blue analog to detect the biomarkers of isoleucine, leucine and Valine has been introduced. The physical and chemical properties of the synthesized nanozymes were investigated using FT-IR, XRD, FE-SEM and EDS methods and confirmed that the prepared compounds have favorable characteristics for catalytic reactions. Therefore, the oxidation of the 3,3′,5,5′-Tetramethylbenzidine chromogenic tracer agent was carried out in the presence of a persulfate oxidizing agent and synthesized nanozymes as a persulfate radical activator and subsequently free hydroxyl radical. The results showed the production of blue color for all three as-prepared nanozymes. In the presence of each of the analytes, the blue color produced faded and the color changes were investigated by recording digital images with a smartphone and analyzing the results with the relevant software. Operational variables such as pH, response time, the concentration of oxidizing agent and nanozyme were calculated in values of 4.5, 40s, 0.125 mM and 0.035 wt% respectively for all three amino acids isoleucine, valine and leucine. Also, the appropriate figures of merit such as suitable linear ranges 0.01 to 0.03 and 0.07 to 0.45 mM, 0.005 to 0.06 and 0.2 to 1 mM, 0.01 to 0.03 and 0.12 to 0.45 mM were found to be for the isoleucine, valine and leucine amino acids, and the corresponding limit of detection values were calculated 2.76, 0.69 and 1.46 micro molar respectively. The proposed colorimetric assay showed good selectivity, reproducibility, and performance for detecting analytes in blood serum samples. The proposed method expands as approaches with promising potential in the field of sepsis biomarkers detection and human health monitoring using point-of-care care systems.

آنالوگ آبي پروس , TiO2 قالب مولكولي , زيست نشانگر , سپيتسمي , ايزولوسين , لوسين , والين , اكسيدهاي فلزي مشتق شده , نانوزيم

Prussian blue analogue , molecular imprinting TiO2 , biomarker , sepsis , isoleucine , leucine , valine , derived metal oxides , nanozyme

Fatemeh Afshar Gheshlaghi

Dr. Rouholah Zare Dorabei