پژوهشگران دانشگاه کردستان با تهیه نانوکامپوزیتی از نانولوله‌های کربنی عامل‌دار و نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن به طرحی از یک سیستم الکتروکاتالیزوری حساس دست یافته و موفق به تولید یک زیست‌حسگر جدید و کارا به منظور اندازه‌گیری مقادیر بسیار جزئی لاکتات در نمونه‌های زیستی شدند.
زیست‌حسگرهای جدید با بهره‌گیری از نانوکامپوزیت‌ها
|
پژوهشگران دانشگاه کردستان با تهیه نانوکامپوزیتی از نانولوله‌های کربنی عامل‌دار و نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن به طرحی از یک سیستم الکتروکاتالیزوری حساس دست یافته و موفق به تولید یک زیست‌حسگر جدید و کارا به منظور اندازه‌گیری مقادیر بسیار جزئی لاکتات در نمونه‌های زیستی شدند.
آنزیم‌های دهیدروژناز گسترده‌ترین گروه در بین آنزیم‌های شناخته شده بوده و بیش از ۳۰۰ آنزیم متفاوت را در بر می‌گیرند. لاکتات دهیدروژنازها دسته‌ای از این آنزیم‌ها هستند که در سیتوپلاسم تمام سلول‌ها و بافت‌های بدن یافت می‌شود. مقدار این آنزیم در مقابل بیماری‌های مختلفی افزایش می‌یابد. از LDH در تشخیص اولیه انفارکتوس کلیه، کارسینوم سلول کلیوی، آسیب عضلات اسکلتی و… نیز استفاده می‌شود.
بنابراین اندازه‌گیری مقادیر بسیار جزئی سابسترای مربوط به آنزیم فوق (لاکتات) حائز اهمیت است. آقای هژیر تیموریان دانشجوی دکتری شیمی تجزیه با همکاری دکتر عبدالله سلیمی و دکتر رحمان حلاج از دانشگاه کردستان با تهیه یک نانوکامپوزیت از نانولوله‌های کربنی عامل‌دار و نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن، اکسایش الکتروکاتالیزوری NADH در پتانسیل‌های پایین را امکان‌پذیر ساخته و با اتصال کوالانسی کوفاکتور NAD+ و آنزیم لاکتات دهیدروژناز بر روی نانوکامپوزیت فوق، موفق به ساخت زیست‌حسگری تماماً مجتمع (Fully Integrated) برای آنالیز لاکتات شدند.
دکتر سلیمی در این باره به خبرنگار ستاد گفت این کار تحقیقاتی در پنج مرحله مختلف صورت گرفت که می‌توان از آنها چنین نام برد: ۱) عامل‌دار کردن نانولوله‌های کربنی چند دیواره با گروه‌های کربوکسیلیک اسید، ۲) سنتز نانوکامپوزیت حاوی نانولوله‌های کربنی عامل‌دار و نانوذرات مغناطیسی مگنتیت Fe3O4 به روش شیمیایی و سپس استفاده از آن در اصلاح سطح الکترود کربن شیشه‌ای، ۳) بررسی و تعیین خواص نانوکامپوزیت حاصله با استفاده از تکنیک‌های متنوعی چون طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی تونل‌زنی (TEM)، مغناطیس‌سنجی نیروی گرادیان مغناطیسی (AGFM) و ولتامتری چرخه‌ای (CV)، ۴) اندازه‌گیری NADH با استفاده از الکترود تهیه شده فوق، ۵) استفاده از روش شناخته شده EDC/NHS در تثبیت کوالانسی توأمان کوفاکتور NAD+ و آنزیم لاکتات دهیدروژناز بر روی نانوکامپوزیت فوق و به دنبال آن، بکارگیری این زیست‌حسگر در آنالیز لاکتات در نمونه‌های استاندارد و نیز نمونه‌های حقیقی سرم خون.
دکتر سلیمی در ادامه با اشاره به خواص موجود در نانوذرات، ابراز داشت: «خواص کاتالیزوری نانوکامپوزیت حاوی نانولوله‌های کربنی عامل‌دار و نانوذرات Fe3O4 جهت اکسایش NADH در پتانسیل‌های پایین به علت افزایش اثر هم‌افزایی دو نانوساختار به کار رفته (نانولوله‌های کربنی عامل‌دار و نانوذرات Fe3O4) و همچنین خاصیت سازگارپذیری زیستی نانوکامپوزیت در نگهداری آنزیم لاکتات دهیدروژناز به دلیل تشابه اندازه نانوذرات و آنزیم از جمله قابلیت‌ای این سیستم هستند که با بهره‌یری از نانوذرات میسر گردیده‌ند.»
از دستاوردهای این تیم تحقیقاتی در پژوهش‌هایی که در راستای پایان‌نامه‌ی دکتری آقای تیموریان صورت دادند، می‌توان به تهیه‌ی نانو کامپوزیت‌های کربنی چنددیواره و نانو ذرات مغناطیسی Fe3O4 را در یک مرحله، اکسایش NADH در پتانسیل‌های بسیار پایین و بدون استفاده از حدواسط‌های انتقال الکترون و همچنین به تثبیت NAD+ و آنزیم لاکتات دهیدروژناز بر روی نانوکامپوزیت به منظور ساخت زیست‌حسگری کارا در اندازه‌گیری لاکتات اشاره کرد.
دکتر سلیمی با اشاره به کاربرد نتایج این کار تحقیقاتی، گفت: «ما در این کار آنزیم لاکتات دهیدروژناز را به عنوان مدلی از این دسته از آنزیم‌های دهیدروژناز برگزیده و توانایی سیستم طراحی شده را در آنالیز لاکتات مورد ارزیابی قرار دادیم و در واقع تنها با تعویض آنزیم مورد استفاده با سایر دهیدروژنازها از این سیستم می‌توان در ساخت گستره وسیعی از زیست‌حسگرها با قابلیت آنالیز ترکیباتی بهره گرفت که در صنایع غذایی و تشخیص طبی کاربرد بسیار زیادی دارند. از طرفی اکسیداسیون NADH در پتانسیل‌های پایین می‌تواند در ساخت آند برای پیل‌های سوختی (Biofuel Cells) به کار گرفته شود.»
نتایج این کار تحقیقاتی در مجله Biosensors and Bioelectronics (جلد ۳۳، شماره ۱، ۱۵ مارس سال ۲۰۱۲) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن مقاله را در صفحات ۶۰ الی ۶۸ همین شماره مشاهده نمایند. |
.jpg)
.jpg)
