16065

1655 دكتري

دكتري

شيمي تجزيه

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1399

بيست، [205]ص.: مصور (رنگي)، جدول، نمودار

بهزاد رضايي

علي اصغر انصافي

اسماعيل شمس سولاري، محمد سراجي، كيومرث زرگوش

1399/08/25

كتابنامه

شيمي

شيمي

1399/09/23

2647952

چكيده در اين رساله به ساخت و توسعهي چندين زيستحسگر الكتروشيميايي با گونه تشخيصي آپتامر بر پايهي نانومواد و نقاط كوانتومي مختلف جهت اندازهگيري مقادير كم پروتئين ترومبين و ليزوزيم پرداخته شد اولين كار پژوهشي در راستاي توسعهي آپتاحسگر الكتروشيميايي ليزوزيم انجام شد در اين قسمت جهت توسعهي آپتاحسگر الكتروشيميايي از نانوكامپوزيت MWCNTs PDDA CQDs كه متشكل از نانولولههاي كربني چند اليه فعال شده MWCNTs نقاط كوانتومي كربني CQDs و پلي الكتروليت دي متيل دي آليل آمونيوم كلريد PDDA است استفاده شد از نانوكامپوزيت MWCNTs PDDA CQDs كه سبب ايجاد هدايت الكتريكي و نسبت سطح به حجم باال در سطح الكترود كربن شيشهاي شد به عنوان اصالحگر استفاده گرديد تثبيت آپتامر آنتيليزوزيم بر روي بستر الكترود اصالحشده با نانوكامپوزيت MWCNTs PDDA CQDs با ايجاد پيوند كواالنسي بين گروه آمين آپتامر و گروهاي كربوكسيلي نانوكامپوزيت صورت گرفت وجود نانوكامپوزيت MWCNTs PDDA CQDs در ساخت آپتاحسگر الكتروشيميايي سبب افزايش پاسخ الكتروشيميايي تثبيت بهتر آپتامر حساسيت و توسعهي آپتاحسگر شد برهمكنش پروتئين ليزوزيم با آپتامرهاي تثبيتشده در آپتاحسگر الكتروشيميايي سبب كاهش جريان پيك گرديد منحني تنظيم تغييرات جريان پيك نسبت به لگاريتم غلظت پروتئين ليزوزيم در محدوده اندازهگيري غلظت 51fM تا 11nM خطي بود و حد تشخيص 12 9 fM محاسبه گرديد 3 S N درصد انحراف استاندار نسبي براي اندازهگيري غلظت 1 113 nM از پروتئين ليزوزيم 9 4 درصد بود جهت بررسي كارايي آپتاحسگر توسعه يافته با نانوكامپوزيت MWCNTs PDDA CQDs از آن در راستاي اندازهگيري پروتئين ليزوزيم در نمونههاي حقيقي سفيدهي تخم مرغ سرم خون و ادرار انسان سالم استفاده شد در كار پژوهشي دوم يك الكترود كربن شيشهاي با نانوكامپوزيت تشكيل شده از نانوصفحات گرافن اكسايد كاهشيافته rGO نانولولههاي كربني چند اليه MWCNTs نقاط كوانتومي كربن CQD سنتز شده از پليمر كيتوسان CS و خود پليمر كيتوسان اصالح شد نانوكامپوزيت rGO MWCNT CS CQD داراي ويژگيهايي همچون پايداري مكانيكي وحرارتي باال هدايت الكتريكي باال و نسبت سطح به حجم بااليي بود تثبيت آپتامر با ايجاد پيوند كواالنسي بين گروههاي آمين آپتامر و گروههاي آمين موجود در نانوكامپوزيت rGO MWCNT CS CQD به وسيلهي اتصال دهندهي گلوتارآلدئيد انجام شد با كمك نتايج به دست آمده از آپتاحسگر توسعه يافته با نانوكامپوزيت rGO MWCNT CS CQD در اندازهگيري پروتئين ليزوزيم به وسيلهي دو روش DPV و EIS دو منحني تنظيم رسم شد حد تشخيصهاي به دست آمده براي منحنيهاي كاليبراسيون 3 7 fM و 1 9 fM و محدودهي اندازهگيري 11 nM 21 fM و 111 nM 11 fM به ترتيب براي روش DPV و EIS به دست آمد انحراف استاندار نسبي براي تغييرات جريان پيك IP و تغييرات مقاومت انتقال بار RCT به ترتيب 2 4 و 8 3 درصد بود نتايج نشان داد كه آپتاحسگر توسعه يافته با نانوكامپوزيت rGO MWCNT CS CQD داراي حساسيت تكرارپذيري گزينشپذيري باال و پاسخدهي سريع براي اندازهگيري پروتئين ليزوزيم است و ميتواند در زمينههاي كلينيكي و پزشكي كاربرد داشته باشد در سومين كار پژوهشي يك آپتاحسگر الكتروشيميايي جديد جهت اندازهگيري پروتئين ليزوزيم ارائه شد در اين قسمت الكترود صفحهاي پرينتشده ي كربني SPCE با نانوكامپوزيت متشكل از نانو صفحات گرافني آمين دار Amino rGO مايع يوني IL و نانومتخلخل سيليس آمين دار Amino MSNs در راستاي توسعهي آپتاحسگر اصالح شد دو منحني تنظيم به صورت مجزا با دو روش DPV و EIS براي اندازهگيري پروتئين ليزوزيم به وسيلهي آپتاحسگر توسعه يافته با نانوكامپوزيت Amino rGO IL Amino MSNs رسم شد حد تشخيص بسار پايين 2 1 fM و 4 2 fM و محدوهي اندازهگيري 211 nM 11 fM و 21 fM تا 51 nM به ترتيب براي روش EIS و DPV به دست آمد مقادير انحراف استاندارد نسبي براي آپتاحسگر ارائه شده به ترتيب3 4 و8 4 درصد براي روش EIS و DPV بهدست آمد از آپتاحسگر توسعه يافته براي اندازهگيري پروتئين ليزوزيم در نمونههاي حقيقي سرم خون ادرار شراب اشك چشم و سفيدهي تخم مرغ استفاده شد در قسمت چهارم از اين تحقيق يك آپتاحسگر الكتروشيميايي بسيار حساس و گزينشپذير بر پايه ي نانوكامپوزيت كربني براي پروتئين ترومبين ارائه شد جهت تهيهي آپتاحسگر ابتدا الكترود صفحهاي پرينتشدهي كربني SPCE با نانوكامپوزيت متشكل از فولرن 06 C نانولولههاي كربني چند اليه و نقاط كوانتومي پليمر PQdot اصالح شد ويژگيهاي هر يك از اجزاي تشكيل دهندهي نانوكامپوزيت C60@MWCNTs PEI PQdot و خاصيت همافزايي آنها در كنار يكديگر و نقاط كوانتومي پليمر باعث شد كه نانوكامپوزيت ارائه شده به عنوان بستر بسيار مناسبي براي توسعهي آپتاحسگر مورد استفاده قرار گيرد جذب پروتئين ترومبين توسط آپتامر در آپت

176 Fabrication and development of highly sensitive and selective electrochemical aptasensors using nanomaterials carbon and polymer quantum dots for the determination of trace amount of lysozyme and thrombin proteins Hamid Reza Jamei Email address hr jamei@ch iut ac ir September 2020 Department of Chemistry Isfahan University of Technology 84156 83111 Isfahan Iran Supervisor Prof Behzad Rezaei E mail address rezaei@cc iut ac ir Advisor Prof Ali A Ensafi E mail address Ensafi@cc iut ac ir Department of Chemistry Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranAbstract In the first part of this research using a nanocomposite of multi walled carbon nanotubes MWCNTs polydiallyldimethylammonium chloride PDDA and a synthesized carbon quantum dot CQD on glassy carbonelectrode GCE surface a selective and ultrasensitive electrochemical aptasensor was prepared for lysozymedetection The proposed nanocomposite MWCNTs PDDA CQD can provide a high conductivity greatelectrocatalytic activity high surface to volume ratio high stability and a suitable site for betterimmobilization of aptamers caused by many amino and carboxyl functional groups In addition thisnanocomposite allows considerable enhancement of the electrochemical signal and contributes to improvingsensitivity In the second part of this research an aptamer based method is described for electrochemical determinationof lysozyme A glassy carbon electrode was modified with a nanocomposite composed of reduced grapheneoxide rGO multi walled carbon nanotubes MWCNTs chitosan CS and a synthesized carbon quantumdot CQD from CS The composition of the nanocomposite rGO MWCNT CS CQD warrants a highsurface to volume ratio high conductivity high stability and great electrocatalytic activity Thisnanocomposite provides a suitable site for better immobilization of aptamers due to the existence of manyamino and carboxyl functional groups and remaining oxygen related defects properties in rGO In addition this nanocomposite allows considerable enhancement of the electrochemical signal and contributes toimproving sensitivity In the third part a novel method based on aptamers is proposed for electrochemical measurement oflysozyme To this end screen printed carbon electrode SPCE was modified with a nanocomposite made fromamino reduced graphene oxide Amino rGO synthesized from natural graphite powder an ionic liquid IL and amino mesosilica nanoparticles Amino MSNs The composition of the nanocomposite Amino rGO IL Amino MSNs results in high thermal and chemical stability conductivity surface to volume ratio cost efficiency biocompatibility and great bioelectrocatalysis characteristics Presence of numerous aminogroups as well as remaining oxygen defects in rGO provides a suitable site for immobilization of aptamers Furthermore use of this nanocomposite leads to considerable enhancement of the electrochemical signal andimproved method sensitivity In the fourth part of this research an ultra sensitive and selective Thrombin biosensor with aptamer recognition surface is introduced based on carbon nanocomposite For prepare the this biosensor screen printed carbon electrodes SPCE were modified with a nanocomposite made from fullerene C60 multi walled carbon nanotubes MWCNTs and Polymer quantum dots PQdot The unique characteristics of eachcomponent of the C60@MWCNTs PEI PQdot nanocomposite allow for synergy between nanoparticles whilepolymer quantum dots resulted in characteristics such as high stability high surface to volume ratio highelectrical conductivity high biocompatibility and high mechanical and chemical stability The large number ofamine groups in C60@MWCNTs PEI PQdot nanocomposite created more sites for better stabilization ofamino linked aptamer APT which improved the sensitivity and effectiveness of the aptasensor

بهزاد رضايي

علي اصغر انصافي

اسماعيل شمس سولاري، محمد سراجي، كيومرث زرگوش