دانشگاه مازندران
دانشکده شیمی
پایان نامه ی دوره کارشناسی ارشد در رشته شیمی تجزیه
موضوع:
اصلاح الکترود خمیرکربن با نانو ذرات SiO2 و کاربرد آن به عنوان زیست حسگر الکتروشیمیایی در بررسی برهمکنش ساختار DNA–i-motif با تاموکسیفن و اندازه گیری الکتروشیمیایی آن
استاد راهنما:
دکتر جهانبخش رئوف
استاد مشاور:
دکتر رضا اوجانی
بهمن 1393
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2
فصل دوم: تئوری
2-1- الکترودهای اصلاح شده شیمیایی……………………………………………………………………………………………………………. 11
2-2- حسگرها………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 13
2-3- حسگرهای الکتروشیمیایی……………………………………………………………………………………………………………………… 13
2-4- زیست حسگرها…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 15
2-5- زیست حسگرهای الکتروشیمیایی DNA……………………………………………………………………………………………….. 16
2-6- ساختار مولکول DNA…………………………………………………………………………………………………………………………. 18
2-6-1- DNA سه رشتهای………………………………………………………………………………………………………………………….. 23
2-6-2- DNA چهار رشتهای………………………………………………………………………………………………………………………. 24
2-6-2-الف- G-DNA……………………………………………………………………………………………………………………………….. 24
2-6-2- ب- i-motif…………………………………………………………………………………………………………………………………… 25
2-7- کاوشگرها و تثبیت آنها بر سطح مبدل………………………………………………………………………………………………….. 26
2-7-1- تثبیت DNA کاوشگر از طریق جذب سطحی……………………………………………………………………………………. 26
2-7-1-1 جذب سطحی فیزیکی…………………………………………………………………………………………………………………….. 27
2-7-1-2- جذب سطحی در پتانسیل کنترل شده…………………………………………………………………………………………… 27
2-7-1-3-تثبیت DNA بوسیله اتصال کوالانسی……………………………………………………………………………………………. 27
2-8- انواع برهمکنش میان نشانگرها و DNA………………………………………………………………………………………………… 28
2-8-1- برهمکنش الکترواستاتیک………………………………………………………………………………………………………………….. 28
عنوان صفحه
2-8-2- برهمکنش درون رشتهای…………………………………………………………………………………………………………………. 28
2-8-3- برهمکنش با شیار…………………………………………………………………………………………………………………………… 28
2-9- تلومر…………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 29
2-10- آنزیم تلومراز…………………………………………………………………………………………………………………………………… 29
فصل سوم: بخش تجربی
3-1-مواد شیمیایی مورد نیاز………………………………………………………………………………………………………………………… 32
3-2-وسایل و تجهیزات………………………………………………………………………………………………………………………………… 34
3-3- الکترودهای مورد استفاده……………………………………………………………………………………………………………………… 35
3-4-تهیه الکترودهای کار…………………………………………………………………………………………………………………………….. 35
3-4-1- تهیه الکترود خمیر کربن برهنه (CPE)………………………………………………………………………………………… 35
3–4-2- تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانوذرات 2 SiO و –L سیستئین / L -Cys) 2NSiO)…………… 36
3-5- بافرهای مورد استفاده برای تثبیت pH ………………………………………………………………………………………………… 37
3-6- تهیه محلولها……………………………………………………………………………………………………………………………………. 38
3-7- مشخصهیابی سطح الکترود………………………………………………………………………………………………………………….. 38
فصل چهارم: اصلاح الکترود خمیر کربن با نانو ذرات 2 SiO و کاربرد آن برای تعیین الکتروشیمایی داروی تاموکسیفن سیترات
4-1- مطالعه ولتامتری چرخهای الکترودهای کار…………………………………………………………………………………………… 41
4-2- مطالعه اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی…………………………………………………………………………………… 42
4 -3- اثر pH محلول بافر به رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن سیترات در سطح /CPE 2SiO ………………………. 44
4-4- بررسی رفتار الکتروشیمیایی محلول تاموکسیفن سیترات در سطح الکترودهای خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات
2 SiO………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….45
4-5- اثر سرعت روبش پتانسیل بر رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن سیترات در سطح /CPE 2SiO ……………………. 46
4-6- تعیین محدوده خطی غلظتی تاموکسیفن سیترات و حد تشخیص روش………………………………………………….. 48
4-7- اندازه گیری تاموکسیفن سیترات در نمونه حقیقی به کمک روش پیشنهادی…………………………………………….. 50
فصل پنجم: اصلاح الکترود خمیر کربن با نانو ذرات /L-Cys 2 SiO و کاربرد آن به عنوان زیست حسگر الکتروشیمیایی در بررسی برهمکنش ساختار DNA–i-motif باتاموکسیفن
5-1- کلیات…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 53
5-2- اهمیت ساختار i-motif DNA……………………………………………………………………………………………………………. 53
5-3- ویژگیهای CPE/2NSiO / i-Motif DNA…………………………………………………………………………………………….. 56
5-3-2- مطالعه ولتامتری چرخهای چگونگی تثبیت DNA بر روی سطح الکترود اصلاح شده…………………………… 58
5-4 –مطالعه رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن در سطح زیست حسگر الکتروشیمیایی……………………………………. 59
5-4-1- ولتامتری چرخهای………………………………………………………………………………………………………………………. 59
5-4-2- ولتامتری موج مربعی…………………………………………………………………………………………………………………… 61
5-5 – اثر pH بر رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن در سطح………………………………………………………………………… 63
5-6- بررسی طیف سنجی CD…………………………………………………………………………………………………………………. 65
5-7- نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………………………. 67
نتیجه گیری نهایی………………………………………………………………………………………………………………………………….. 68
پیشنهادات برای کارهای آینده…………………………………………………………………………………………………………………… 69
مراجع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 70
چکیده انگلیسی
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل 2-1- ساختار یک حسگر الکتروشیمیایی نوعی…………………………………………………………………………………… 15
شکل 2-2- مراحل تشخیص DNA…………………………………………………………………………………………………………….. 17
شکل 2-3- شمایی از یک كروموزوم و زنجیر دورشتهای DNA موجود در داخل كروموزوم و همچنین بازشدة قسمتی از DNA با نشان دادن پیوند فسفودی استر بین دو قند پنتوز و همچنین پیوند هیدروژنی بین بازهای آلی در ساختار دورشتهای) parsianshiraz.blogspot.com) DNA. 21
شکل2-4– ساختارهای متفاوت DNA ……………………………………………………………………………………………………… 22
شکل2-5- ساختار چهار رشتهای G-quderplux………………………………………………………………………………………….. 25
شکل2-6– ساختار چهار رشتهای i-motif DNA-………………………………………………………………………………………. 26
شکل 3-1-الف) فرمول ساختاری و برخی از ویژگیهای تاموکسیفن سیترات و ب) ساختار L- سیستئین………….. 33
شکل ۳-2- (الف) دستگاه پتانسیواستات / گالوانواستات اتولب و (ب) سل آزمایشگاهی…………………………………… 35
شکل3- 3- نمایش نموداری از تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده……………………………………………………………… 37
شکل4-1- ولتاموگرامهای چرخهای محلول -4/-3[6(CN)[Fe M 01/0 دارای NaCl M 1/0 در سطح (a) CPE و(b) /CPE 2SiO در سرعت روبش 1-s mV 50……………………………………………………………………………………………………………………………………. 41
شکل 4-2– نمودار نایکویست مربوط به الکترود خمیر کربن برهنه (a) و الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات 2SiO (b) در محلول M 01/0 از زوج اکسنده/کاهنده ]6(CN)[Fe4K/]6(CN)[Fe3 Kحاوی NaCl M 1/0 با سرعت روبش 1-s mV 100………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 43
شکل 4-3- اکسایش برگشت ناپذیر تاموکسیفن سیترات………………………………………………………………………………. 44
شکل 4-4- نمودار شدت جریان دماغه اکسایش M 5-10 تاموکسیفن سیترات در سطح CPE/ 2SiO بر حسب pH محلول بافر فسفات M 1/0 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 45
عنوان صفحه
شکل 4-5- ولتاموگرامهای چرخهای الکترود خمیر کربن برهنه (a) و خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات 2SiO (b) در محلول بافر فسفاتM 1/0 با 5/4 pH= دارایM 1/0 NaCl در سرعت روبش پتانسیل 1-s mV 50. (c) نظیر (a) و (d) نظیر (b) در حضور M 5-10 از تاموکسیفن سیترات…………………………………………………………………………………………………………………………………… 46
شکل 4-6- الف) ولتاموگرامهای چرخهای محلول M 5-10 از تاموکسیفن سیترات در محلول بافر فسفات M 1/0 با 5/4PH= دارای M 1/0 NaCl در سرعتهای روبش پتانسیل مختلف: a) 25 ،b ) 50،c ) 100،d ) 150، e ) 200،f ) 300،g ) 400 میلی ولت بر ثانیه در سطح الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات 2SiO . ب) تغییرات بر حسب سرعت روبش پتانسیل (نتایج از ولتاموگرامهای چرخهای (الف) بدست آمدهاند)………………………………………………………………………………………………………………….. 47
شکل 4-7- الف) ولتاموگرامهای پالس تفاضلی تاموکسیفن با غلظتهای مختلف (a) 8-10 ×3 ، (b) 8-10 ×7 ،
(c) 7-10، (d) 7-10 ×3، (e) 7-10 ×5، (d) 7-10 ×7، (f) mol L-1 6-10 درمحلول بافر فسفات 5/4PH= واجدM NaCl 1/0 در سطح /CPE 2NSiO 1-s mV 100 = .υ ب) نمودار تغییرات جریان دماغه آندی بر حسب غلظت تاموکسیفن…………………. 49
شکل4-8- نمودار شدت جریان دماغه اکسایش تاموکسیفن سیترات بر حسب غلظت تاموکسیفن…………………….. 50
شکل 5-1- تصویر نموداری از مراحل تهیه زیست حسگر الکتروشیمیایی i-motif DNA…………………………………… 55
شکل 5-2- تصاویر SEM سطح (الف) CPE برهنه پس از پیشتیمار الکتروشیمیایی، (ب) CPE/Cys–2NSiO، (ج) CPE/2NSiO/ i-Motif DNAو (د) CPE/Cys–2NSiO/i-Motif DNA………………………………………………………………………………………………………… 57
شکل5-3– ولتاموگرامهای چرخهای محلول–4/-3 [6(CN)[Fe M 01/0 دارای M NaCl 1/0 در بافر فسفات M1/0 با 5/4 pH= در سطح (a) CPE (b) CPE/2NSiO، (c) CPE/ 2 NSiO/ i-Motif DNA و (d) CPE/ Cys- 2 NSiO/i-Motif DNA در سرعت روبش 1-s mV 50……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 59
شکل5-4- ولتاموگرام چرخهای M 5-10 داروی تاموکسیفن در محلولM 1/0 بافر فسفات با 5/4 pH= دارای M 1/0 NaCl در سطحCPE (a) ، (b) CPE/ Cys- 2 NSiO، (c) CPE/Cys-2 NSiO/i-Motif DNA در سرعت روبش پتانسیل 1-s mV 50………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 60
شکل5-5- ولتاموگرام موج مربعی CPE/Cys- 2 NSiO/i-motif DNA، در حضور غظتهای فزایندهایی از تاموکسیفن:(a) 8-10×7، (b) 7-10، (c) 7-10×5، (d) 7-10×7، (e) 6-10، (f) 6-10 ×5، (g) 6-10 × 7، (h) M 5-10، در محلول بافر فسفات 5/4 pH= دارای M 1/0 NaCl . الف) ضمیمه ولتاموگرامهای موج مربعی:
(c , NSiO2-Cys/CPE (b ,CPE (a CPE/Cys-2 NSiO/i-motif DNA در غیاب تاموکسیفن. ب) نمودار تغییرات شدت جریان اکسایش تاموکسیفن بر حسب تغییرات غلظت آن………………………………… ……………………………………………………………………62
شکل5-6-الف) ولتاموگرام موج مربعی محلول تاموکسیفن با غلظت (a)M 4-10 و (b) M5-10 در بافر فسفات
5/4 pH= در سطح CPE/Cys- 2 NSiO/i-motif DNA، (c) نظیر (a) و (d) نظیر (b) در بافر فسفات
M1/0 با0/7 pH=……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 63
شکل 5-6- ب) ولتاموگرام موج مربعی محلول تاموکسیفن با غلظت (a)M 4-10 و (b) M5-10 در محلول بافر فسفات M 1/0 با 5/4 pH= در سطح CPE/Cys- 2 NSiO/dsDNA، (c) نظیر (a) و (d) نظیر (b) در محلول بافر فسفات M 1/0 با0/7 pH= 64
شکل 5-7) طیف بینی CD محلول بافر فسفات M1/0 با a) 5/4 pH= و b) 0/7 pH= دارای µM i-motif DNA0/1…66
فهرست جدولها
عنوان صفحه
جدول3-1- موادشیمیایی مورد استفاده در این کار تحقیقاتی……………………………………………………………………………. 32
جدول4-1- نتایج حاصل از روش پیشنهادی در تعیین غلظت تاموکسیفن در نمونه پلاسما3 n=…………………………. 51
چکیده
تلومرها كمپلكسهایی متشكل از DNA و پروتئین میباشند كه نقش مهمی را در جهشهای ژنی و ایجاد سرطان دارند. آنزیم تلومراز، طول كروموزوم را از طریق سنتز تلومرها افزایش داده و در حدود 85% از سرطانها فعال است. در انتهای تلومرها یک دو رشتهای DNA با توالی (5-TTAGGG):(5-CCCTAA) وجود دارد. رشته غنی از سیتوزین قادر است ساختار i-motif DNA را تشكیل دهد. مطالعات نشان داده است كه با پایدار كردن این ساختار میتوان از تشكیل ساختار دو رشتهای و در نتیجه طویل شدن طول تلومرها جلوگیری كرد. داروی تاموكسیفن یک عامل هورمونی ضد استروژن برای درمان سرطان سینه میباشد كه برای مدت زیادی به منظور درمان سرطان سینه به كار میرود. در این تحقیق در مرحله اول امکان اندازه گیری الکتروشیمیایی داروی تاموکسیفن سیترات در سطح الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات 2SiO به کمک ولتامتری پالس تفاضلی و ولتامتری چرخهای مورد مطالعه قرار گرفت و سنجش مقدار تاموکسیفن در نمونه حقیقی به کمک روش افزایش استاندارد صورت پذیرفت. در مرحله دوم، با طراحی زیست حسگرهایی بر مبنای ساختار i-motif، برهمکنش این ساختار با داروی ضد سرطان تاموکسیفن سیترات، مورد بررسی قرار گرفت. زیستحسگر الکتروشیمیایی از طریق اصلاح الکترود خمیر کربن (CPE) با نانوذرات 2 SiOو –L سیستئین سپس تثبیت ساختار i-motif DNA بر روی سطح تهیه شد و برای بررسی برهمكنش این ساختار با داروی تاموكسیفن به كار گرفته شد. پایداری ساختار i-motif ، یک استراتژی خوب برای درمان سرطان است، چون می تواند از واکنش تلومراز در سلول سرطانی جلوگیری کند. برهمکنش بینi-motif DNAو دارو تاموکسیفن، در بافر فسفات M 1/0(PBS) و محلول3[Fe (CN)6]– از طریق ولتامتری چرخهای (CV) و روش ولتامتری موج مربعی (SWV) مورد مطالعه قرار گرفت. دماغه اکسایشی تاموکسیفن بعد از تثبیتDNA i-motif روی سطح الکترود به دلیل برهمکنشDNA i-motif و تاموکسیفن مشاهده شد و با افزایش غلظت داروی تاموکسیفن، سیگنال افزایش مییابد. از روش طیفبینی دورنگ نمایی دورانی (CD) برای بدست آوردن اطلاعاتی در مورد نحوه شکل گیری ساختار و برهمکنش لیگاند با این ساختار مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که این ساختار در pH حدود 5/4 ساخته شده، ولی پایداری آن با افزایشpH محیط کاهش مییابد. حد تشخیص کاوشگر تثبیت شده بر سطح الکترود خمیر کربن اصلاح شده بر مبنای سه برابر انحراف استاندارد برابرm μ 06/0 تعیین شد.
واژگان کلیدی: زیست حسگر الکتروشیمیایی DNA ، تاموکسیفن، سلولهای سرطانی، ساختار i-motif DNA
1-1- مقدمه
تشخیصDNA ، یکی از حوزه های مهم بیولوژی مولکولی و مطالعات زیست فناوری است. تشخیص توالی بازهای خاص در نوکلئیک اسیدهای انسانی، ویروسی و باکتریایی از اهمیت بسزایی در حوزه های متعدد برخوردار است که دارای کاربرد در تشخیص: عوامل بیماری، ارگانیسمهای آلوده کننده غذایی، تحقیقات زیست محیطی و علوم جنایی میباشد. از زمانیکه پالیکیک[1]، فعالیت الکتروشیمیایی نوکلئیک اسیدها را کشف کرد [1]، زیست حسگرها امیدهای تازهای برای ایجاد روش های سریع، ارزان و ساده برای تشخیص نوکلئیک اسیدها فراهم ساختهاند [2]. تشخیص یا آشکارسازی الکتروشیمیایی گونه های زیستی براساس واکنشهای الکتروشیمیایی است که در طول فرایندهای تشخیص زیستی اتفاق میافتد [3] .به علت اینکه واکنشهای الکتروشیمیایی مستقیماً یک علامت الکترونیکی ایجاد می کنند، نیازی به دستگاههای گرانقیمت تبدیل علامت وجود ندارد. علاوه بر این، به علت اینکه کاوشگر[2] می تواند براحتی بر روی الکترودها تثبیت شود، تشخیص آن می تواند توسط آنالیز الکتروشیمیایی ارزانقیمت انجام شود. همچنین سیستمهای قابل حمل برای آزمایشات کلینیکی و تحقیقات زیست محیطی توسعه یافته است [4]. ابزارهای الکتروشیمیایی، بسیار حساس، ساده و سریع بوده و براحتی به کار برده میشوند و با فناوریهای نانو سازگاری دارند. بنابراین به نظر میرسد، نامزدهای خوبی برای تشخیص سریع و ارزانقیمت بیماریهای ژنی و تشخیص گونه های بیولوژیکی پاتوژنی میباشند.
یکی از بزرگترین چالش‌ها در قلمرو الکتروشیمی تجزیهای، طراحی و ساخت الکترودهایی میباشد که در حالت ایده‌آل بتوانند به یک گونه‌ی شیمیایی خاص به صورت کاملاً گزینش‌پذیر و با حساسیت بالا پاسخ دهند. زیست حسگرهای[3] الکتروشیمیایی، دسته وسیعی از الکترودهای اصلاح شده میباشند که امروزه بسیار مورد توجه محققین قرار گرفتهاند [5]. زیست حسگر، ابزاری است که از یک لایه فعال بیولوژیکی به عنوان جزء شناساگر استفاده می کند تا عوامل فیزیکی برهمکنش بیولوژیکی را به علامت قابل اندازه گیری تجزیهای تبدیل کند [6]. دو عامل در طراحی یک زیست حسگر مناسب نقش ایفا می کنند: الف) روش مناسب تثبیت پذیرنده زیستی در سطح مبدل که موجب افزایش طول عمر، حساسیت و پایداری آن میگردد. ب) انتخاب مبدل مناسب. انواع متداول مبدلهای مورد استفاده در زیست حسگرها، شامل مبدلهای: الکتروشیمیایی [8 ،7] [3]، نوری (نورتابی[4]، جذب و رزونانس پلاسمون سطح[5] ) [9]، حساس به تغییر جرم [10] و حرارت می باشند [11]. زیست حسگرها خصوصیات و مزایای خوبی، نظیر: آسانی استفاده، سرعت تشخیص مناسب، حساسیت بالا و هزینه کمتر نسبت به روشهای طیف سنجی وکروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا را دارا میباشند که قادرند گونه آزمایشی مورد نظر را در غلظتهای بسیار کم در نمونه‌های بیولوژیکی اندازه گیری کنند [14-12]. در حقیقت زیست حسگرها، میتوانند با بهره گیری از هوشمندی مواد بیولوژیك، تركیب یا تركیباتی را شناسایی نمایند که با آنها واكنش داده و بدین ترتیب یک پیام شیمیایی، نوری و یا الكتریكی تولید کنند. اساس کار یک زیست حسگر تبدیل پاسخ بیولوژیکی به یک پیام قابل اندازه گیری است [15]. بطور کلی هر زیست حسگر شامل، اجزای: گونه آزمایشی مورد نظر، لایه زیستی، مبدل، پردازشگر و نمایشگر است. انواع پذیرندههای زیستی که در زیست حسگرها مورد استفاده قرار میگیرند، شامل: آنزیم، آنتی بادی، گیرندههای سلولی، اسیدهای نوکلئیک DNA[6] یا RNA[7]، میکروارگانیسم یا سلول کامل، بافت و غیره هستند [16].
تعداد صفحه : 96
قیمت :14700 تومان
بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد
و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.
پشتیبانی سایت : * serderehi@gmail.com
در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.
[add_to_cart id=151923]