Skip to main content
SUPERVISOR
Behzad Rezaei,Ali asghar Ensafi
بهزاد رضائی (استاد مشاور) علی اصغر انصافی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Esmaeil Heydari bafrooei
اسماعیل حیدری بفروئی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388

TITLE

Preparation of new DNA biosensors for analysis of some important pharmaceutical compounds and application of nanostructures for investigation of DNA damage and drug release profile from therapeutic nanoparticles
Multi wall carbon nanotubes (MWCNTs) and titanume oxide nano particles (TiO2) are widely used in the fabrication of immunosensors because of their high electrical conductivity, high chemical stability, and extremely high mechanical strength. DNA is an important biological polymer, which is classi?ed as a natural, negatively charged polyelectrolyte due to its phosphate groups. It can be immobilized onto carbon nanotubes via covalent and noncovalent interactions. In this study, firstly, using a positively charged polyelectrolyte (PDDA) as dispersant of MWCNTs, a method for immobilization of DNA on the MWCNTs and pencil graphite electrode (PGE) was developed. The MWCNTs not only display unique electron transfer properties that induce the conductivity of PDDA and improve electron transfer characteristics, they also increase the amount of positively charged polyelectrolyte deposited on the electrode. Then, using constructed DNA biosensor and different electrochemical methods (cyclic voltammetry, differential pulse voltammetry, electrochemical impedance, etc.), the interaction of several drugs with DNA was studied. The decrease in intensity of the guanine and adenine oxidation signals and the change in intensity and position of the oxidation signals of riboflavin, codeine and morphine was used as an indicator for the sensitive determination of these drugs. Under optimized conditions, the detection limits of the above compounds are 0.34, 0.41 and 0.43 µg mL-1, respectively. The biosensor was applied to validate its capability for the analysis of riboflavin, codeine and morphine in real samples. In continuing, an electrocatalytic voltammetric method to assess total antioxidant capacity (TAC) using DNA-modi?ed PGE was developed. studied. The biosensor developed was applied to the determination of TAC in several beverages and the results were compared with those attained using other methodologies to obtain an overall picture of the antioxidant pro?le. Then, A DNA-based biosensor was fabricated for the first time for the electrochemical study of transition metal-catalyzed oxidation of sulfite. At the final section, a simple electrochemical method was used to directly assess the drug-release profile from therapeutic nanoparticles. The method is based on the multiple pulse amperometric (MPA) measurement of the oxidation and reduction of doxorubicin released from liposome at a multiwalled carbon nanotube modified glassy carbon electrode (MWCNT-GCE).
معمولاً در تهیه زیست‌حسگرها از ساختارهای نانومتری از قبیل نانولوله‌های کربنی چنددیواره ای (MWCNTs) و نانوذرات اکسید تیتانیوم (TiO2)به خاطر هدایت الکتریکی بالا، پایداری شیمیایی و قدرت مکانیکی فوق العاده استفاده می‌شود. DNA به عنوان یک پلی‌آنیون آبدوست می‌تواند با تشکیل پیوند‌های کووالانسی و غیرکووالانسی بر روی MWCNTs و TiO2 تثبیت شود. در مرحله اول این تحقیق با استفاده از پلی الکترولیتی با بار مثبت به عنوان پخش کننده MWCNTs روشی را برای تثبیت ِDNA بر روی MWCNTs و الکترود گرافیت مدادی توسعه داده شد. هرچه اندازه ی ابعاد یک ماده کوچکتر می شود، نسبت سطح به حجم در آن افزایش می یابد و نسبت اتمهای سطحی به کل اتم ها بیشتر می شود. به طور مثال، در خوشه های تک پوسته‌ای، نسبت اتمهای سطحی به کل اتمها 92% است در حالی‌که این نسبت در خوشه های هفت پوسته‌ای کم می‌شود و به 35% می رسد. بنابراین می‌توان گفت کهMWCNT علاوه بر اینکه باعث تقویت خواص انتقال الکترونی و رسانندگی می‌شود با افزایش سطح ایجادی بر روی الکترود، مقدار پلی الکترولیت نشسته شده بر روی سطح را افزایش داده که این خود باعث افزایش میزان تمایل DNA به سطح و حساسیت خواهد شد. سپس دراین تحقیق با استفاده از نانوزیست‌حسگر ساخته شده و بهره‌گیری از روش‌های الکتروشیمیایی متفاوت (ولتامتری چرخه‌ای، ولتامتری پالسی تفاضلی، امپدانس الکتروشیمیایی و ...) به مطالعه بر‌همکنش گونه‌های دارویی مختلف با DNA پرداخته شد. پس از برهمکنش dsDNA با ریبوفلاوین، کدئین و مورفین، از روی کاهش سیگنال بازهای آدنین و گوانین dsDNA و یا تغییر در شدت و مکان سیگنال‌های کدئین و مورفین، این ترکیبات اندازه گیری شدند. حد تشخیص روش برای ریبوفلاوین، کدئین و مورفین به ترتیب 34/0، 41/0 و 43/0 میکروگرم بر میلی‌لیتر به دست آمد. نتایج حاصل از این بررسی‌ها نشان داد که بر همکنش ریبوفلاوین و مورفین با dsDNA به صورت میان‌کنش و بر همکنش کدئین با dsDNA به صورت الکتروستاتیکی انجام می‌گیرد. نتایج حاصل از اندازه‌گیری این ترکیبات در نمونه‌های حقیقی نشان داد که سیستم قابلیت و کارآیی بالایی در اندازه‌گیری با مقدار کم در نمونه حقیقی دارد. در ادامه تحقیق، یک روش ولتامتری الکتروکاتالیتیکی جدید برای اندازه‌گیری ظرفیت آنتی‌اکسیدانی کل (TAC) با استفاده از الکترود PGE اصلاح شده با DNA ارائه شد. از روش ارائه شده جهت اندازه‌گیری TAC با حد تشخیص‌ نزدیک به 0/20 نانومولار در آب‌میوه‌های حاوی آنتی‌اکسیدان استفاده شد. در ادامه، با استفاده از اثر تخریبی سولفیت بر روی DNA و اصلاح کردن سطح الکترود گرافیت مدادی با DNA و بهره‌گیری از تکنیک‌های ولتامتری و طیف‌نگاری امپدانس الکتروشیمیایی، به بررسی مکانیزم تولید رادیکال‌های درگیر در اکسایش سولفیت، اثر کاتالیزوری فلزات واسطه مختلف بر روی آن و نوع رادیکال‌های آزاد درگیر در این فرایند پرداخته شد. نتایج تحقیق نشان داد که می‌توان از ولتامتری چرخه‌ای و طیف‌نگاری امپدانس الکتروشیمیایی به عنوان دو تکنیک مناسب جایگزین برای مقایسه کمی و کیفی معرف‌های مختلف در تخریب DNA و بررسی مکانیزم تخریب استفاده نمود. و در بخش پایانی، با استفاده از آمپرومتری پالس مضاعف، روشی بلادرنگ با حداقل خطا و هزینه های متحمل شده برای نظارت بر سرعت آزاد شدن دارو از نانوذرات ارائه شد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی