28905

تهيه لايه هاي نازك نانوزيمي چارچوب فلز-آلي به منظور تشخيص زيست نشانگرهاي كراتينين و ساركوزين

كارشناسي ارشد

شيمي- شيمي تجزيه

1399

1402/4/31

روح اله زارع دورابي

خيبر دشتيان

شيمي

بررسي سيالات زيستي انساني بينش¬هاي فيزيولوژيكي و پاتولوژي قابل توجهي از جمله تغييرات در غلظت كراتينين و ساركوزين كه با بيماري مزمن كليوي (CKD) مرتبط است، به دست مي دهد. بنابراين، نظارت بر الگوهاي ادرار، خون و عرق مي تواند به ارزيابي سلامت و پيش بيني بيماري كمك كند. در اين پژوهش، دو الكترود نانوزيمي با استفاده از روش‌هاي ترسيب الكتروشيمايي و ترسيب الكترولس توسعه داده شده است. اين الكترودها متشكل از لايه هاي نازكي از چارچوب¬هاي فلز-آلي آنالوگ آبي پروس Co [Fe(CN)6] و Co2[Fe(CN)6] هستند كه بر روي توري¬هاي مس و نيكل كه با نانوذرات Co(OH)2 دانه گزاري داده شده بودند، رشد يافته است. الكترودهاي نانوزيمي اكسايش كارآمد لومينول را نشان دادند كه منجر به يك واكنش فلوروژنيك و علامت نورتابي القاشده با واكنش¬هاي شيميايي نانوزيمي با حساسيت بالا شد. از الكترود Cu/Co[Fe(CN)6] براي تشخيص بسيار حساس و انتخابي زيست نشانگر كراتينين و الكترود Ni/Co2[Fe(CN)6] براي تشخيص ساركوزين استفاده شد. نتايج حاصل تاييد كرد كه الكترودهاي نانوزيمي آماده شده داراي سطح ويژه بزرگ و ساختار چندكاتيوني با قابليت اكسايش و كاهش است كه به فعاليت كاتاليزوري تقليد آنزيم مطلوب كمك مي‌كند. ريخت¬شناسي و ساختار الكترودها از طريق روش¬هاي ميكروسكوپي و طيف‌سنجي تأييد شد. علاوه بر اين، آناليزهاي الكتروشيميايي و آزمايش‌هاي به دام¬اندازي گونه راديكالي فعال، تاييد بيشتري از قابليت‌هاي كاتاليزوري الكترودهاي نانوزيمي تهيه‌شده را ارائه كرد. سكوي علامت نورتابي القاشده با واكنش¬هاي شيميايي نانوزيمي اندازه گيري كراتينين (محدوده خطي: 0.76 ميكرومولار تا 500 ميكرومولار؛ حد تشخيص: 0.64 ميكرومولار) و ساركوزين (محدوده خطي: 0.01 ميكرومولار تا 150 ميكرومولار؛ حد تشخيص: 8 نانومولار) را نشان داد. اين يافته‌ها زيست‌سازگاري و امكان‌پذيري رويكرد سيگنال نورتابي القاشده با واكنش¬هاي شيميايي نانوزيمي پيشنهادي براي تشخيص كراتينين و ساركوزين در نمونه‌هاي زيستي و انتخاب رضايت‌بخش آن در حضور ساير مولكول‌هاي زيستي را نشان دادند. اين كار به عنوان يك چشم انداز جديد با مزاياي استفاده از آنالوگ‌هاي آبي پروس لايه نازك براي ايجاد يك رويكرد سيگنال نورتابي القاشده با واكنش¬هاي شيميايي نانوزيمي قوي و اميدواركننده با ميزان مصرف انرژي كم را نشان مي‌دهد.

1402/08/02

Preparation of metal-organic framework nanozyme thin films for the detection of creatinine and sarcosine biomarkers

7/21/2024 12:00:00 AM

The examination of human biofluids yields significant physiological and pathological insights, including variations in creatinine and sarcosine concentrations that are associated with chronic kidney disease (CKD). Thus, monitoring patterns in urine, blood, and sweat can aid in health assessment and disease prediction. In this research, we developed two nanozyme electrodes using electrodeposition and electroless deposition techniques. These electrodes consisted of a thin film of Co[Fe(CN)6] prussian blue analogue (PBA) metal organic framework (MOF) deposited on nickel and copper meshes seeded with Co(OH)2 nanoparticles. The nanozyme electrodes exhibited efficient luminol oxidation, resulting in a fluorogenic reaction and electrochemiluminescence signal. We applied the Cu/Co[Fe(CN)6] PBA-MOF electrode for the highly sensitive and selective detection of the chronic kidney disease biomarker creatinine, and the Ni/Co2[Fe(CN)6] PBA-MOF electrode for sarcosine detection. The results confirmed that the as-prepared nanozyme electrodes had a large specific surface area and a multi-redox cation structure, which contributed to excellent mimicking-enzyme catalytic activity. The morphology and structure of the electrodes were confirmed through additional analyses using microscopy and spectroscopy. Furthermore, electrochemical analysis and scavenging experiments provided further confirmation of the catalytic capabilities of the prepared nanozymatic electrodes. The electrochemiluminescence platform enabled the sensitive detection of creatinine (linear range: 0.76 μM to 500 μM; detection limit: 2.08 μM) and sarcosine (linear range: 0.01 μM to 150 μM; detection limit: 28 nM). These findings demonstrate the biocompatibility and feasibility of the proposed nanozymatic electrochemiluminescence strategy for detecting creatinine and sarcosine in biological samples, and its satisfactory selectivity in the presence of other biological molecules. This work serves as a proof of concept, highlighting the advantages of using thin film prussian blue analogs to construct a robust and promising nanozymatic electrochemiluminescence strategy with low triggering potential.

چارچوب فلز-آلي آنالوگ آبي پروس Co[Fe(CN)6] , نورتابي الكتروشيميايي مبتني بر لومينول

Co[Fe(CN)6] prussian blue analog , luminol-based electrochemiluminescence (ECL)

Mehdi Mohammadian

Dr. Roohollah Zare