آپتا حسگر های عامل دار شده با نانو ذرات: استراتژی جدیدی برای تشخیص برخی ترکیبات مهم زیستی و تشخیص زود هنگام سرطان کبد

آپتامر ها ملکول های dnaیا rna تک رشته ای هستند که از طریق یک فرآیند انتخاب و تقویت درون آزمایشگاهی جداسازی می شوند. آپتامر ها با تمایل و ویژگی بالا با ثابت تفکیک قابل مقایسه با پادتن ها به گستره وسیعی از ملکول های هدف متصل می شوند. در این کار پژوهشی آپتامر ها به عنوان یک نوع جدید از لایه های زیست تشخیص در زیست حسگر ها برای تشخیص ملکول های کوچک و سلول کامل به کار گرفته شدند. این تحقیق بر روی تشخیص الکتروشیمیایی سدیم دیکلوفناک و آدنوزین تری فسفات (ملکول های کوچک) و سلول سرطان کبد (سلول کامل) به عنوان دو نمونه از هدف های آپتامر متمرکز گردید. تلاش به سمت استفاده از این آپتا حسگر ها در بافت های پچیده، و سرم خون انسان، به منظور نشان دادن کاربرد گسترده ی آپتامرها، به عنوان یک جایگزین برای پادتن نیزانجام شد. در بخش نخستین، یک آپتا حسگر الکتروشیمیایی بدون شناساگر برای تشخیص سدیم دیکلوفناک ارائه گردید. برای ساخت این آپتا حسگر، آپتامر دیکلوفناک عامل دار شده با آمین، روی سطح یک الکترود کربن شیشه ای به طور کووالانسی متصل شد. هنگامی که الکترود اصلاح شده با آپتامر در معرض غلظت های مختلف دیکلوفناک قرارمی گیرد ساختار آپتامر روی سطح الکترود تغییر می کند. حضور دیکلوفناک یک تغییر در ساختار آپتامر تثبیت شده بر روی سطح القاء می کند و سبب کاهش مقاومت بار آپتا حسگر می شود. به هر حال مقاومت انتقال بار با خواباندن الکترود/آپتامر/دیکلوفناک با آپتامر ثانویه افزایش می یابد. تغییرات در مقاومت انتقال بار با استفاده از تکنیک های ولتامتری و اسپکتروسکوپی مقاومت ظاهری الکتروشیمیایی دنبال شد. آپتا حسگر دو گستره دینامیک خطی مختلف بینmm 5-0 و mm 1- mm 10 نشان داد و حساسیت 7/15 کیلو اهم بر میکرو مولار و حد تشخیص 7-10 × 7/2 مولار برای آن به دست آمد. در بخش بعدی توانایی نانو ذرات نقره به عنوان برچسب اکسا کاهشی در ساخت یک آپتا حسگر الکتروشیمیایی برای تشخیص آدنوزین تری فسفات مورد بررسی قرار گرفت. برای ساخت آپتا حسگر، یک آپتامر شناخته شده برایatp به دو قسمت تقسیم شد. قسمت آمین دار شده اول آپتامر به طور کووالانسی روی سطح الکترود طلای اصلاح شده با 3- مرکاپتوپروپیونیک اسید از طریق تشکیل پیوند کربودی ایمید تثبیت شد. قسمت دوم آپتامر با نانوذرات نقره اصلاح شد و در حضور atp با قسمت اول تجمع یافت. سیگنال اکسایش مستقیم نانو ذرات نقره به عنوان سیگنال تجزیه ای برای تشخیص atp دنبال شد. سنجش ساندویچی به کار برده شده بازده سیگنال مناسب و مهم تر از آن زمان پاسخ خوبی نشان داد. با این حسگر می توان غلظت atp را در مقیاس میکرو مولار با پایداری بسیار مطلوب تحت شرایط بهینه اندازه گیری نمود. گذشته از آن نوکلوتید های مشابه شامل gtp، ctp، و utp مزاحمت جدی نشان نداد و این حسگر هدفش را در محیط های پیچیده مانند پلاسمای خون انسان به راحتی تشخیص داد. با وجود کاربرد های نوید بخش آپتامر ها در آزمایشات زیستی، توسعه زیست حسگر های الکتروشیمیایی بر اساس آپتامر با حد تشخیص بهبود یافته هنوز به عنوان یک چالش اساسی مطرح است. در این راستا، یک راه برد برای تقویت سیگنال بر اساس کاربرد نانو ساختار ها به عنوان بستر هایی برای ساخت یک آپتا حسگر الکتروشیمیایی برای atp در بخش دیگر این پایان نامه معرفی شده است. یک آزمایش ساندویچی از طریق تثبیت یک قطعه از آپتامر ویژه atp بر روی سطح الکترود طلای نانو متخلخل (npge) و تجمع آن با قطعه دوم آپتامر در حضور ملکول atp طراحی شد. به دنبال آن ترکیب 3،4- دی آمینو بنزوییک اسید (daba) به عنوان یک گزارشکر ملکولی به عامل آمین قطعه دوم آپتامر متصل شد و سیگنال اکسایش مستقیم آن به عنوان سیگنال تجزیه ای دنبال گردید. نتایج نشان داد که حد تشخیص آپتا حسگر برای اندازه گیری atp ده برابر بهبود یافته است و. با این آپتا حسگر می توان غلظت های atp را در مقیاس های کمتر از میکرو-مولار تشخیص داد. بخش نهایی رساله حاضر به توسعه یک آپتا حسگر الکتروشیمیایی برای تشخیص سلول های سرطانی اختصاص داده شده است. تشخیص زود هنگام سرطان ها چالشی برای امکان درمان موثر است و آپتامر ها ردیاب های ملکولی بسیار نوید-بخشی در این زمینه هستند. طی دو دهه اخیر آن ها به عنوان یک گروه جدید از ملکول های تشخیص برای تشخیص سلول های کامل از طریق فرآیند سل- سلکس انتخاب شده اند. با بهره گیری از آپتامر tls11a که به طور ویژه به سطح غشاء سلول های سرطان کبد متصل می شود یک راهبرد سر راست برای تشخیص سرطان کبد در مراحل اولیه معرفی شده-است. جهت ساخت زیست حسگر، شرایط مختلف تثبیت آپتامر tls11a آمین دار شده بر روی الکترود طلای اصلاح شده با mpa از طریق شیمیedc/nhs و استفاده از آن در یک قالب ساندویچی، بهینه شد. استفاده از آپتامر tls11a به عنوان لایه تشخیص، حسگری با تمایل بالا برای سلول های سرطانیhepg2 در مقایسه با سلول های سرطانی کنترل پروستات، سینه و روده انسان ارائه می کند. آپتاحسگر یک گستره دینامیک خطی وسیع از 102 × 1 تا 106 × 1 سلول بر میلی لیتر با حد تشخیص 2 سلول بر میلی لیترارائه داد. این پروتکل یک ابزار دقیق برای تشخیص حساس سرطان کبد با مزایای مهمی مانند سادگی، قیمت پایین و پایداری ارائه می دهد.