عنوان پایان‌نامه
استفاده از نانو ساختار سیلیکون متخلخل مبتنی بر DNA برای ردیابی یک جهش الصاقی در یک ژن موثر در سرطان سینه
- رشته تحصیلی
- نانوبیوتکنولوژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 301745;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78772;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 301745;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78772
- تاریخ دفاع
- ۱۲ خرداد ۱۳۹۵
- دانشجو
- فریده مکیان
- استاد راهنما
- فرشته رحیمی, ناصر انصاری پور
- چکیده
- تشخیص مولکولی بر پایه DNA در بدست آوردن اطلاعات ژنتیکی افراد و مراقبت و پیشگیری از ابتلا به بیماری نقش عمدهای دارد. یکی از چالشهای موجود در این حوزه توسعی تکنولوژیهایی میباشد که نیاز به تکثیر DNA بوسیله PCR که یک مانع عمده در تشخیص با توان بالا است، ندارند. تا کنون چندین روش جدید در این زمینه معرفی شدهاند. یکی از این روشها استفاده از نانوساختارها برای طراحی زیست‌حسگرها است. نانوساختار سیلیکون متخلخل بهعلت داشتن مزایایی از جمله سطح بسیار زیاد، واکنش سطحی بالا، خواص اپتیکی ویژه، ساخت آسان و قیمت پایین کاندید مناسبی برای استفاده در زیست-حسگرهای مبتنی بر DNA میباشد. هدف از این پژوهش، تشخیص جهش الصاقی 5382insC که از جهشهای شایع در سرطان سینه است، بر پایه نانوساختار سیلیکون متخلخل به روش بازتاب‌سنجی تداخلی می باشد. در این پژوهش، ابتدا به روش الکتروشیمیایی بر روی ویفری از سیلیکون، تخلخل ایجاد شد. مشاهده مقطع عرضی تخلخل با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی، وجود یک لایه مزاحم را تایید می‌نمود که این لایه به روش شیمیایی حذف شد. سپس سطح اکسید شده و مولکول 3-آمینوپروپیلتریمتوکسی-سیلان و سپس گلوتروآلدهید به سطح چسبانده شد. در آخرین مرحله، برای آماده‌سازی نانوزیست‌حسگر، DNA تک رشته‌ای به عنوان گیرنده زیستی به سطح اصلاح شده، چسبانده شد. برای اندازه‌گیری ترشوندگی سطح پس از ساخت و هر مرحله از اطلاح آن، زاویه تماسی اندازه‌گیری شد. در این مرحله برای شناسایی قطعه‌ای از ژن BRCA1 (مکمل کاوشگر زیستی) طیفهای بازتابی از نمونه ثبت شد. نتایج نشان داد که ضخامت نوری موثر لایه در تماس با 50 میکرومولار DNA هدف مکمل، 50 میکرومولار DNA دارای جهش الصاقی و 50 میکرومولار آب به طور میانگین، به ترتیب برابر با 259، 85 و 16- نانومتر جابجا می شود و این کمیت برای 50 میکرومولار DNA هدف غیر مکمل صفر نانومتر است. بنابراین نانوزیست‌حسگر تهیه شده قادر به تشخیص DNA هدف مکمل، دارای جهش الصاقی و غیر مکمل از یکدیگر میباشد. میزان این جابجایی برای هدف مکمل با افزایش غلظت افزایش می‌یابد. هم‌چنین استفاده چند باره از این نانو زیست حسگر نشان داد که قابلیت تکرارپذیری از آن حتی با مرور زمان امکان‌پذیر است. با توجه به نتایج به‌دست آمده در این پژوهش، استفاده از این نانو زیست‌حسگر برای تشخیص یک وارد شدگی تک نوکلئوتیدی در یک توالی ژنی، مقرون به صرفه از نظر زمان و هزینه و امیدبخش برای پژوهش‌های بعدی میباشد.
- Abstract
- DNA-based molecular diagnostics has much value in healthcare by accessing the genetic information of individuals. One of the current major challenges in this area is the development of DNA technology that is free from the PCR ampli?cation step which presents a major obstacle in DNA detection throughput. A few novel approaches have been presented that show strong potential for DNA detection without PCR ampli?cation. One of these approaches is using nanostructures in designing DNA biosensors. The features of porous silicon nanostructure such as large surface to volume ratio and high surface reactivity have made this structure a good candidate for DNA sensing applications. The aim of this study is to identify 5382insC mutation that is a common mutation in breast cancer patients, based on porous silicon nanostructure and interference reflectometry. In this study porous silicon was made by electrochemical etching. Field emission scanning electron microscopy (FESEM) images from the surface and cross section of the porous silicon samples showed a parasitic layer on the surface that was removed by chemical approach. The surface was oxidized with H2O2 and functionalized with APTES and Glutaraldehyde. The wettability in each step was measured with measuring water contact angle. Then, the porous silicon surface was incubated with amino-terminated probe solution. The complementary DNA solution was then spotted and incubated on the chip. The results showed that the optical thickness of the layer in contact with 50?L complimentary DNA, 50 ?L mutated DNA, 50?L non complimentary DNA an DI-water changed 259, 58, 0, -16 nm, respectively . Thus this this nanostructure is capable of determining complementary target DNA, mutated DNA and non-complementary target DNA from each other by interference reflectometry. The results also show that The amount of the optical thickness changes for complimentary DNA increased with increasing concentration. In addition, multiple use of this nanostructure even with non-fresh sample is possible. As a result, use of nanobiosensor made in this research is promising for the detection of mutation is easy in a cost effective, cheap a high throughput assay Breast cancer, BRCA1, insetion mutation, Nano-biosensor, porous silicon, reflecometric interfierence
