28158

طراحي حسگر¬هاي آرايه¬اي ريزسيالي بر پايه هيدروژل¬ها به منظور تشخيص زيست¬ نشانگر¬هاي عرق

كارشناسي ارشد

شيمي تجزيه

1399

1401/12/24

دكتر روح الله زارع دورابي

دكتر خيبر دشتيان

شيمي

با رشد روزافزون جمعيت و ظهور بيماري هاي متنوع، پايش مستمر سلامتي انسان، تشخيص‌هاي پزشكي غيرتهاجمي و مراقبت هاي بهداشتي به ضرورت دولت ها تبديل شده است. بنابراين براي پيشگيري از پيشرفت بيماري ها و ايجاد عواقب و هزينه هاي جبران ناپذير، پايش و رديابي سلامت مردم بسيار حائز اهميت است. به اين منظور توسعه حسگرهاي غيرتهاجمي، با قابليت تشخيص در محل براي پايش بيماري ها از اهميت زيادي برخوردار است. از اين رو، در پايان نامه حاضر يك حسگر حالت جامد فلوريمتري ريزسيالي پوشيدني عرق قابل حمل با سازوكار روشن-خاموش-روشن (on-off-on) بر پايه نقاط كوانتومي پليمري )مشتق شده از مونومرهاي دوپامين، كتكول و ارتو-فنيلن دي آمين( جاگذاري شده درون هيدروژل¬هاي ژلاتين به منظور تشخيص زيست¬نشانگر¬هاي ال-تيروزين، ال-تريپتوفان، كراتينين و آمونياك براي پايش نارسايي كليوي و يك حسگر حالت جامد فلوريمتري ريزسيالي پوشيدني قابل حمل با سازوكار انتقال انرژي رزونانسي فورستر (FRET) بر پايه ادغام نقاط كوانتومي پليمري (مشتق شده از مونومرهاي رزورسينول، هيدروكينون و ارتو-فنيلن دي آمين) و نقاط كوانتومي كربني (مشتق شده از سيتريك اسيد) و رنگ فلورسانس دهنده ائوسين زرد و بارگيري موفق درون ژلاتين و پلي وينيل الكل و تثبيت شده بر روي كاغذ صافي سلولزي به منظور تشخيص زيست نشانگرهاي استون و آمونياك تبخير شده از عرق براي پايش ديابت توسعه داده شده اند. خصوصيات نوري، ساختاري و شيميايي نقاط كوانتومي پليمري مطلوب تركيبات تهيه شده با استفاده از روش هاي FTIR، EDS، TEM، DLS، HNMR، XRD، UV-Vis، CIE-1931، پتانسيل زتا و فلورسانس تاييد شد. حسگر¬هاي مورد نظر در محدوده¬هاي خطي 275-5، 170-6، 220-4 و170-5 ميكرو مولار با حد تشخيص 1/5، 1/6، 1/3 و 1/4ميكرومولار و تكرارپذيري مطلوب 3/9%، 2/3%،2/4% و 2/8% به ترتيب براي زيست حسگرهاي ال-تيروزين، ال- تريپتوفان، كراتينين و آمونياك مورد استفاده قرار گرفتند. همچنين حسگرهاي طراحي شده در محدوده¬هاي خطي 335-5 و 275-4 ميكرومولار با حدتشخيص 1/4 و 1/6ميكرومولار و تكرارپذيري 2/1% و3/1% براي اندازه گيري زيست نشانگرهاي استون و آمونياك مورد استفاده قرار گرفتند. تاثير متغيرهاي عملياتي دما، حجم و زمان برهمكنش به منظور دستيابي به بهترين نتايج بهينه شدند. حسگر¬هاي طراحي شده در حضور گونه¬هاي مشابه زيستي سيتوزين، گلايسين، ال-هيستامين، ال-آرژنين، ال-سيستئين، ال-فنيل¬آلانين و برخي ديگر از گونه هاي زيستي مهم احتمالي موجود در عرق انتخاب پذيري مطلوبي از خود نشان دادند. بررسي هاي رنگ سنجي و نقشه تفاوت رنگ با تلفن هوشمند با موفقيت انجام شد. اين نتايج پتانسيل استفاده از حسگرهاي عرق ريزسيالي را به عنوان دستگاهي كم هزينه و چند تشخيصي براي نظارت بر سلامت انسان نشان مي‌دهد.

1402/02/06

Designing Microfluidic Hydrogels Based Sensors Array to Detect Sweat Biomarkers

3/14/2024 12:00:00 AM

With the ever-increasing growth of the population and the emergence of various diseases, continuous monitoring of human health, non-invasive medical diagnoses and health care have become the necessity of governments. Therefore, it is very important to monitor and track people's health to prevent the progression of diseases and the creation of irreparable consequences and costs. For this purpose, the development of on-site non-invasive sensors for disease monitoring is of great importance. Therefore, in this thesis, a portable microfluidic wearable sweat fluorometric solid-state sensor with an on-off-on mechanism based on polymer quantum dots (derived from dopamine, catechol and o-phenylenediamine monomers) embedded in gelatin hydrogels for the detection of L-tyrosine, L-tryptophan, creatinine and ammonia biomarkers for kidney disease monitoring and a portable wearable microfluidic fluorometric solid-state sensor with resonance energy transfer mechanism Forster (FRET) based on the integration of polymer quantum dots (derived from resorcinol, hydroquinone and o-phenylenediamine monomers) and carbon quantum dots (derived from citric acid) and the fluorescent eosin yellow dye and successful loading into polyvinyl alcohol and immobilized on cellulose filter paper has been developed to detect the acetone and ammonia biomarkers evaporated from sweat for diabetes monitoring. The physicochemical characterizations fully investigated by FTIR, EDS, TEM, DLS, HNMR, XRD, UV-Vis, CIE-1931, zeta potential and fluorescence methods were confirmed. As-proposed sensors in the linear ranges of the 5-275, 6-170, 4-220 and 5-170 uM with detection limits of 1.5, 1.6, 1.3 and 1.4 μM and RSD of 3.9%, 2.3%, 2.4% and 2.8% for L-tyrosine, L-tryptophan, creatinine and ammonia biosensors, respectively. Also, designed sensors were applied in the linear ranges of 5-335 and 4-275 with detection limits of 1.4 and 1.6 μM and RSD 2.1% and 3.1%, respectively, for acetone and ammonia biomarkers detection. The effect of operational variables such as temperature, volume and interaction time was optimized to achieve the best results. As-prepared sensors revealed a desirable selectivity in the presence of biologically similar species of cytosine, glycine, L-histamine, L-arginine, L-cysteine, L-phenylalanine and some other possible important biological species present in sweat. Colorimetric results and color difference maps were successfully investigated by a smartphone. These results revealed the potential of using microfluidic sweat sensors array as a low-cost and multi-diagnostic device for human health monitoring.

حسگر پوشيدني , غيرتهاجمي , ريزسيال , نارسايي كليوي , ديابت , نقاط كوانتومي پليمري , هيدروژل

Wearable sensor , non-invasive , microfluidic , kidney disease , diabetes , polymer quantum dots , hydrogel

fatemeh binabaji

Rohallah Zare Dorabei