شماره راهنما :
1230 دكتري
پديد آورنده :
موذني، مريم
عنوان :
طراحي و ساخت نانوحسگرهاي ميكروفلوييديك كاغذي و الكتروشيميايي بر پايه نانوساختارهاي پپتيد خودآرا براي تشخيص نشانگرهاي سرطاني و دارويي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد
صفحه شمار :
هفده، [۱۳۵]ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
فتح اله كريم زاده، احمد كرمانپور
استاد مشاور :
عليرضا علافچيان، هادي شفيعي
توصيفگر ها :
دي فنيل آلانين , خودآرايي , چيپ هاي كاغذي ميكروفلوييديك , امپدانس الكتريكي , آلفا - فتوپروتئين , آرايه ايمني , Point of Care
استاد داور :
محمد حسين عنايتي، مهشيد خرازيها، امير حسين نوارچيان
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/07/11
كد ايرانداك :
ID1230 دكتري
چكيده فارسي :
چكيده با گسترش علم نانو و ورود به حوزه سلامت زيستحسگرها به قابليت هاي جديدي دست پيدا كردهاند در ميان پژوهشهاي مرتبط با نانوزيستفناوري ديفنيل آلانين به عنوان كوچكترين و سادهترين شكل مولكولهاي خودآرا با داشتن ويژگيهايي شامل پايداري بالا و توانايي تشخيص مولكولي در حسگرهاي زيستي مورد توجه قرار گرفته است همچنين پتانسيل خودآرايي اين مولكول به مورفولوژيهاي مختلف با كنترل متغيرهاي توليد دستيافتني است كه نياز به مطالعه جامع براي درك مكانيزمهاي خودآرايي و رسيدن به شرايط بهينه مورفولوژي حاصل براي استفاده در حسگرهاي زيستي محسوس است از طرفي ديگر با توجه به گسترش چيپهاي ميكروفلوييديك به عنوان ابزارهاي تشخيص در محل Point of Care POC در كنار داشتن مزايايي همچون ميزان كم نمونه مورد نياز دقت و حد تشخيص پايين سادگي و عدم نياز به تجهيزات پيچيده نياز است با استفاده از اصلاحگرهاي مناسب معايب موجود در آنها از جمله عدم امكان تثبيت كووالانسي پذيرنده زيستي و مقاومت الكتريكي بالا را برطرف نمود بنابراين در اين رساله از دي فنيل آلانين خودآرا به عنوان اصلاحگر در ساخت حسگرهاي زيستي ميكروفلوييديك كاغذي و الكتروشيميايي و به منظور ارتقاي حساسيت و انتخابپذيري آناليزها استفاده شد در بخش اول اين پژوهش ابتدا با كنترل شرايط سنتز شامل غلظت زيرلايه نوع حلال و نرخ حرارت دهي مكانيزم خودآرايي نانوساختارهاي دي فنيل آلانين مورد بررسي و مشخصهيابي قرار گرفت پس از رسيدن به شرايط بهينه مورفولوژي خودآراهاي به دست آمده شامل pH برابر غلظت ميليگرم بر ميليليتر دي فنيل آلانين در حلال هگزافلوروايزوپروپانول HFP با استفاده از روشهاي ولتامتري چرخهاي و طيفسنجي امپدانس الكتروشيميايي بهينهسازي تعداد لايه دي فنيل آلانين بر روي سطح الكترود طلا انجام شد در ادامه با اصلاح سطح الكترود كربن شيشهاي توسط سه لايه از ديفنيل آلانين نانوساختار رفتار الكتروشيميايي حسگر زيستي توسعه داده شده براي تشخيص ويتامين 21 B مورد ارزيابي قرار گرفت نتايج حاصل از ولتامتري پالس تفاضلي در غلظتهاي مختلف اين ويتامين نشان از حد تشخيص ميكرومولار در بازه خطي ميكرومولار زيست حسگر ارائه شده دارد در بخش دوم پژوهش طراحي شبيهسازي ساخت و مشخصهيابي چيپهاي ميكروفلوييديك هيبريد كاغذ پلاستيك مورد مطالعه و ارزيابي قرار گرفت چيپهاي انعطاف پذير ساخته شده با الكترودهاي نانوكامپوزيتي نقره گرافن در تشخيص سريع انتخابي و با حساسيت بالا آلفا فتوپروتئين به عنوان يك ماركر سرطان كبد و نقص ژنتيكي سندروم داون به كار گرفته شدند بر اساس نتايج حاصل از شبيهسازي توسط نرمافزار كامسول طراحي الكترودهاي چيپ ميكروفلوييديك به صورت مارپيچ به دليل دارا بودن توزيع يكنواختتر پتانسيل الكتريكي در منطقه تشخيص چيپ به عنوان طراحي بهينه در ادامه پژوهش مورد استفاده قرار گرفت تأثير ديگر پارامترهاي مؤثر بر ساخت چيپ نظير نوع ماده براي چاپ الكترودها و روش چاپ آنها مورد ارزيابي قرار گرفت نتايج اندازهگيري امپدانس چيپهاي توليد شده نشان داد كه در غلظتهاي مختلف بافر فسفات نمكي PBS چيپهايي كه با الكترود كامپوزيتي نقره وزني گرافن ساخته شدهاند از حساسيت بالاتري برخوردار بوده و توانايي تشخيص تغييرات غلظت تا درصد PBS را دارا مي باشند اشكال رايج ناشي از عدم وجود گروههاي عاملي و در نتيجه اتصال واندروالس و الكترواستاتيك آنتيبادي به الياف سلولزي كاغذ به جاي ايجاد پيوند كووالانسي توسط ديفنيل آلانين خودآرا اصلاح گرديد غلظتهاي مختلف ۵ و ميليگرم بر ميليليتر از محلول اين مولكول در حلالهاي استيك اسيد و HFP بر روي سطح چيپها قرار داده شد و عملكرد آنها در برابر تغييرات غلظت PBS توسط اندازه گيري امپدانس مورد ارزيابي قرار گرفت نتايج به دست آمده نشان ميدهند كه اصلاح سطح كاغذ توسط ديفنيل آلانين سبب افزايش حساسيت چيپ و رسيدن حد تشخيص به درصد PBS شده است با اندازهگيري تغييرات امپدانس الكتريكي در چيپهاي اصلاح شده توسط ساختارهاي ديفنيل آلانين آرايههاي ايمني حد تشخيصي برابر نانوگرم بر ميليليتر در به دام انداختن ماركر زيستي آلفا فتوپروتئين در محلول PBS از خود نشان دادند بررسي اثر مزاحمتهاي گلوكز آسكوربيك اسيد و آلبومين بر روي عملكرد چيپهاي اصلاح شده نشان از انتخابپذيري اين چيپها براي به دام انداختن AFP داشت بررسي عملكرد چيپهاي ميكروفلوييديك توسعه داده شده به عنوان ابزارهاي تشخيص در محل براي نمونه سرم انساني نشاندهنده حد تشخيص نانوگرم بر ميليليتر براي اين پروتئين در پلاسماي خون بدست آمد
چكيده انگليسي :
126 Design and fabrication of modified paper based microfluidic and electrochemical nanobiosensors by self assembled peptide nanostructures to detect a tumor marker and a drug Maryam Moazeni Date of Submission August 2018 E mail address Maryam moazeni1@ma iut ac ir Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran 1st Supervisor Name Prof Fathallah Karimzadeh 14 E mail address Karimzadeh f@cc iut ac ir 2nd Supervisor Name Prof Ahmad Kermanpur E mail address Ahmad k@cc iut ac ir 1st Advisor Name Dr Alireza Allafchian 15 E mail address Allafchian@cc iut ac ir 2nd Advisor Name Dr Hadi Shafiee 16 E mail address Hshafiee@bwh harvard edu Department Graduate Program Coordinator Dr Masoud Atapour Abstract In order to invent notable biomaterials in this research phenylalanine as an aromatic amino acid has been studied for the synthesis of well ordered self assembled architects such as wire tube and sheet under different synthesis conditions was investigated Multiple factors are responsible for phenylalanine formation and herein the influence of several parameters including the substrate concentration of the amino acid solvent pH and heat treatment was explored Furthermore diphenylalanine has been considered as the smallest and simplest form of self assembled molecules having great features including high stability and molecular detection capabilities in biosensors Therefore in the current study due to the advantages of microfluidic chips as Point of Care POC testing such as the low required sample volume the precision and reduced limit of detection the simplicity and lack of complex equipment design and fabrication of hybrid paper plastic microfluidic chips were studied Therefore flexible microchips with silver graphene nanocomposite electrodes were used for rapid selective and high sensitive detection of alpha fetoprotein as a biomarker for liver cancer and Down syndrome genetic defect The influence of effective parameters on microchip design such as material type for printing the electrodes and the printing methods was evaluated The results of measuring impedance of the fabricated microchips showed that in different concentrations of PBS the microchips with silver 20 wt graphene nanocomposite electrodes are more sensitive and able to detect concentrations of PBS as low as 0 1 Different concentrations including 3 5 and 7 mg ml 1 of diphenylalanine containing solutions in acetic acid and hexafluoroisopropanol HFP solvents were utilized to modify the surface of the microchips and electrical response of the modified microchips was evaluated The results revealed that the modification of the paper based microchips surface by diphenylalanine increased the sensitivity of the microchips and the detection limit of 0 01 for PBS was obtained The influence of other several parameters including solvent and pH of diphenylalanine containing solution on electrical response and cellulose fibers morphology was explored The target protein is captured on the surface of fabricated microchips in optimized parameters by using specific monoclonal antibodies and the electrical response of the chip was monitored in the presence and absence of different concentrations of AFP By measuring the electrical impedance variations of diphenylalanine modified microchips these developed immunoassays showed a detection limit of 1 and 10 ng ml 1 in PBS and plasma respectively for capturing of alpha fetoprotein biomarker Investigation of interferences disruption including glucose ascorbic acid and bovin serum albumin on sensing performance of the modified microchips indicated that the microchips are selective for capturing of AFP Keywords Diphenylalanine Self assembly paper based Microfluidic chips Electrical impedance spectroscopy Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Research Institute for Nanotechnology and Advanced Materials Isfahan University of Technology Isfahan Ira
استاد راهنما :
فتح اله كريم زاده، احمد كرمانپور
استاد مشاور :
عليرضا علافچيان، هادي شفيعي
استاد داور :
محمد حسين عنايتي، مهشيد خرازيها، امير حسين نوارچيان
