عنوان پایان‌نامه
طراحی و ساخت زیست حسگر الکتروشیمیاییDNA با استفاده از الکترود کربنی اصلاح شده با نانوساختارها و نانو ذرات
- رشته تحصیلی
- شیمی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5731;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 69211
- تاریخ دفاع
- ۲۴ خرداد ۱۳۹۴
- دانشجو
- صفیه جعفری
- استاد راهنما
- پرویز نوروزی, فرنوش فریدبد
- چکیده
- در این پژوهش یک زیست¬¬حسگر الکتروشیمیایی DNA برای اندازه¬گیری توالی¬های مربوط به ژن¬های aerA و ApoE طراحی و ساخته شد. برای نخستین بار، در طراحی زیست¬حسگر از نانوکامپوزیت سریم¬اکسید-گرافن¬اکسید احیاء شده برای تثبیت تک¬رشته DNA پروب بر سطح الکترود بدون نیاز به عامل¬دار کردن آن، استفاده شده است. به منظور طراحی زیست¬حسگر، پس از اصلاح سطح الکترود توسط یک لایه پلیمر پلی¬آنیلین و یک لایه از نانوکامپوزیت سریم¬اکسید-گرافن¬اکسید احیاء شده تک¬رشته DNA پروب بر سطح الکترود تثبیت گردید. سپس تک¬رشته DNA پروب به صورت گزینش¬پذیر با تک¬رشته DNA هدف در محلول هیبرید شده و در سطح الکترود DNA دو¬¬رشته¬ای تشکیل می¬شود. فرآیند هیبریداسیون با ثبت جریان پیک اکسایش شناساگر تریس¬(¬¬بای¬پیریدین)-روتنیوم II کلرید [Ru(bpy)3 ]Cl2 به وسیله روش ولتامتری موج ¬¬مربعی با تبدیل فوریه سریع (FFT-SW) مورد بررسی قرار گرفت. اختلاف جریان¬های پیک اکسایش [Ru(bpy)3 ]2+/3+ تجمع یافته بر سطح الکترود، قبل و پس از هیبریداسیون¬ به عنوان پاسخ زیست¬حسگر ثبت شد. به منظور بررسی گزینش¬پذیری زیست¬حسگر، توانایی آن در هیبرید شدن با توالی¬های غیر مکمل مورد بررسی قرار گرفت. در شرایط بهینه، منحنی کالیبراسیون در محدوده غلظتی 1 فمتومولار تا 10 نانومولار خطی بوده و حد¬ تشخیص 1/0 فمتومولار برای هر دو توالی به دست آمد. انحراف استاندارد در 5 آزمایش جداگانه، برای توالی ژن aerA 5 % و برای توالی ژن ApoE 5/4 % می¬باشد. زیست-حسگر طراحی شده می¬تواند توالی مربوط به ژن aerA باکتری آئروموناس هیدروفیلا در نمونه واقعی را تا غلظت µg mL-1 01/0 از DNA این باکتری را بدون نیاز به PCR اندازه¬گیری کند. هم¬چنین برهم¬کنش میان شناساگر و مولکول DNA توسط روش داکینگ مولکولی مورد بررسی گرفت. واژگان کلیدی : زیست¬حسگر الکتروشیمیایی DNA، سریم¬اکسید، گرافن¬اکسید احیاء شده، ولتامتری موج مربعی با تبدیل فوریه سریع، هیبریداسیون
- Abstract
- In this study, a highly sensitive and selective electrochemical DNA biosensor is designed. In order to design this biosensor, a novel approach was used for ssDNA immobilization on modified glassy carbon electrode. The electrode surface was modified by polyaniline and chemically reduced graphene oxide decorated with cerium oxide nanoparticles (CeO2NPs-RGO). Then single-stranded probe DNA (ssDNA) was immobilized on the modified electrode. Fast Fourier transform square wave voltammetry (FFTSWV) is used for hybridization detection to achieve further sensitivity. The hybridization of ssDNA with its complementary target DNA caused a dramatic decrease in [Ru(bpy)3]2+/3+ FFTSW signal that is considered as biosensor response. This novel electrochemical biosensor is used for detection of DNA sequences related to aerA and ApoE gene. Under optimal conditions, the biosensor showed excellent selectivity toward Aeromonas hydrophila oligonucleotides, since it could discriminate complementary, noncomplementary and two-base mismatch sequences very well. It showed the same result for ApoE oligonucleotides and it could detect single base mismatch (SNP) as well. The dynamic range of this novel electrochemical DNA biosensor for both DNA sequences were 1×10-8 -1×10-15 M with the detection limit of 0.1 fM. The proposed biosensor was successfully employed for detection of DNA extracted from Aeromonas hydrophila in fish pond water up to 0.01 µg mL-1 with RSD 5%. Molecular docking was also applied to study the [Ru(bpy)3]2+/3+ interaction with ssDNA before and after hybridization.Key words: Electrochemical DNA biosensor, Reduced graphene oxide- cerium oxide nanocomposite, Immobilization, Fast Fourier Transform Square Wave Voltammetry
