عنوان پایان‌نامه
ساخت نانو سامانه زیستی تشخیص گاز سولفید هیدروزن بر پایه روش رزونانس پلاسمونی سطحی
- رشته تحصیلی
- نانوبیوتکنولوژی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70920
- تاریخ دفاع
- ۰۱ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- میثم امیدی
- استاد راهنما
- قاسم عموعابدینی, فاطمه یزدیان
- چکیده
- گاز سولفید هیدروژن به عنوان "فرستنده سوم گازی" در فرایند پیام رسانی سلولی نقش به سزایی برعهده دارد. از طرفی سمیت بالای این گاز در مقادیر کم اهمیت طراحی سیستمی با دقت و حساسیت بالا به منظور اندازه‌گیری این گاز را دو چندان می‌نماید. با توجه به پتانسیل بالای نانوزیست‌حسگرها در اندازه‌گیری‌‌های با دقت و حساسیت بالا هدف از پروژه حاضر طراحی نانوسامانه تشخیص گاز سولفید هیدروژن با استفاده از نانوزیست حسگرها است. در این سامانه از پروتئین سیتوکروم سی (9-700-232 EC:) به عنوان جزء زیستی استفاده شده است. شایان ذکر است مکانیزم عملکرد این نانوسامانه بر پایه پدیده رزونانس پلاسمونی سطحی (LSPR) نانوساختارهای طلا استوار است. یکی از پدیده‌های نوری منحصر به فرد در نانوساختارهای فلزات نجیب (مانند طلا و نقره) پدیده رزونانس پلاسمونی سطحی است. این پدیده نسبت به تغییرات ضریب شکست نزدیک به سطح از حساسیت بسیار بالایی برخوردار است که موجب استفاده گسترده از این نانوساختارها به عنوان یک مبدل نوری در نانوزیست‌حسگرهای نوری به خصوص به منظور تشخیص ماکروملکول‌هایی مانند پروتئین‌ها گردیده است. با وجود استفاده گسترده از پدیده رزونانس پلاسمونی سطحی، استفاده از این پدیده در تشخیص ملکول‌های کوچک مانند گاز که تغییرات بسیار کمی در ضریب شکست دارند با چالش‌های فراوانی مواجه است. هدف از پروژه حاضر، ارائه راهکار نوینی به منظور تشخیص ملکول‌های کوچک مانند گاز سولفید هیدروژن توسط روش رزونانس پلاسمونی سطحی است که قادر به افزایش چشمگیر حساسیت این روش شده است. این راهکار بر پایه تغییرات ساختار پروتئین در زمان واکنش با گاز سولفید هیدروژن و تأثیر آن بر ضریب شکست سطح نانوساختارهای طلا استوار است. به این منظور در ابتدا تأثیر گاز سولفید هیدروژن بر ساختارهای دوم و سوم پروتئین سیتوکروم سی از طریق آنالیزهای طیف سنج دو رنگ نمای دورانی (CD) و طیف سنجی مرئی-فرابنفش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از این مهم بود که گاز سولفید هیدروژن باعث ایجاد تغییر در ساختارهای دوم و سوم پروتئین سیتوکروم سی می‌گردد. آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش سینتیک واکنش گاز سولفید هیدروژن با پروتئین سیتوکروم سی را با ثابت تمایلی اتصال گاز سولفید هیدروژن برای پروتئین سیتوکروم سی به صورت اکسید و احیا به ترتیب ?M2.3 و ?M3.2 نشان داده است.
- Abstract
- The chemically modified cytochrome c from equine heart, was immobilized onto gold nanoparticles in order to develop a specific biosensing system for monitoring hydrogen sulfide down to the micromolar level, by means of a localized surface plasmon resonance spectroscopy. The sensing mechanism is based on the cytochrome c conformational changes in the presence of H2S which alter the dielectric properties of the gold nanoparticles and the surface plasmon resonance peak undergoes a redshift. According to the experiments, it is revealed that H2S can be detected at a concentration of 4.0 ?M (1.3 ppb) by the fabricated biosensor. Also , we applied the localized surface plasmon resonance (LSPR) of gold nanoparticles (GNPs) covalently coupled with cytochrome c (cyt c) to create a nanobiosensor for detecting hydrogen sulfide (H2S) in the range of 15–100 ppb in chip based format. GNPs monolayer formation on glass surface functionalized with 3- aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) were performed for fabricating a chip based format of the optical transducer. Significant shifts in the LSPR peak (??LSPR) observed by reacting H2S with cyt c. Results showed a linear relationship between ??LSPR and H2S concentration. Furthermore, shifts in the LSPR peak was reversible and the peak positions returned to their pre-exposure values once the H2S was removed. The experimental results strongly indicate that the protein based LSPR chip can be successfully used as simple, fast, sensitive and quantitative sensor for H2S detection. Keywords: Gold nanoparticles; cytochrome c; hydrogen sulfide: localized surface plasmon resonance.
