دانلود پایان نامه:اصلاح الکترود خمیرکربن با نانو ذرات SiO2 و کاربرد آن به عنوان زیست حسگر الکتروشیمیایی در بررسی برهم­کنش ساختار DNA­-i-motif با تاموکسیفن و اندازه­گیری الکتروشیمیایی آن

دانلود پایان نامه

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :شیمی

گرایش : تجزیه

عنوان : اصلاح الکترود خمیرکربن با نانو ذرات SiO2  و کاربرد آن به عنوان زیست حسگر الکتروشیمیایی در بررسی برهم­کنش ساختار DNA­i-motif با تاموکسیفن و اندازه­گیری الکتروشیمیایی آن

دانشگاه مازندران

دانشکده شیمی

پایان نامه ­ی دوره کارشناسی ارشد در رشته­ شیمی تجزیه

 

موضوع:

اصلاح الکترود خمیرکربن با نانو ذرات SiO2  و کاربرد آن به عنوان زیست حسگر الکتروشیمیایی در بررسی برهم­کنش ساختار DNA­i-motif با تاموکسیفن و اندازه­گیری الکتروشیمیایی آن

 

استاد راهنما:

دکتر جهانبخش رئوف

 

استاد مشاور:

دکتر رضا اوجانی

 

بهمن 1393

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                            صفحه

فصل اول: مقدمه

مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2

فصل دوم: تئوری                                                                                                                                   

2-1- الکترودهای اصلاح شده شیمیایی……………………………………………………………………………………………………………. 11

2-2- حسگرها………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 13

2-3- حسگرهای الکتروشیمیایی……………………………………………………………………………………………………………………… 13

2-4- زیست حسگرها…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 15

2-5- زیست حسگرهای الکتروشیمیایی DNA……………………………………………………………………………………………….. 16

2-6- ساختار مولکول DNA…………………………………………………………………………………………………………………………. 18

2-6-1- DNA سه ­رشته­ای………………………………………………………………………………………………………………………….. 23

2-6-2-  DNA چهار رشته­ای………………………………………………………………………………………………………………………. 24

2-6-2-الف- G-DNA……………………………………………………………………………………………………………………………….. 24

2-6-2- ب- i-motif…………………………………………………………………………………………………………………………………… 25

2-7- کاوشگرها و تثبیت آن­ها بر سطح مبدل………………………………………………………………………………………………….. 26

2-7-1- تثبیت DNA کاوشگر از طریق جذب سطحی……………………………………………………………………………………. 26

2-7-1-1 جذب سطحی فیزیکی…………………………………………………………………………………………………………………….. 27

2-7-1-2- جذب سطحی در پتانسیل کنترل شده…………………………………………………………………………………………… 27

2-7-1-3-تثبیت DNA بوسیله اتصال کوالانسی……………………………………………………………………………………………. 27

2-8- انواع برهم­کنش میان نشانگرها و DNA………………………………………………………………………………………………… 28

2-8-1- برهم­کنش الکترواستاتیک………………………………………………………………………………………………………………….. 28

عنوان                                                                                                                          صفحه

2-8-2- برهم­کنش درون رشته­ای…………………………………………………………………………………………………………………. 28

2-8-3- برهم­کنش با شیار…………………………………………………………………………………………………………………………… 28

2-9- تلومر…………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 29

2-10-  آنزیم تلومراز…………………………………………………………………………………………………………………………………… 29

فصل سوم: بخش تجربی

3-1-مواد شیمیایی مورد نیاز………………………………………………………………………………………………………………………… 32

3-2-وسایل و تجهیزات………………………………………………………………………………………………………………………………… 34

3-3- الکترودهای مورد استفاده……………………………………………………………………………………………………………………… 35

3-4-تهیه الکترودهای کار…………………………………………………………………………………………………………………………….. 35

3-4-1- تهیه­ی الکترود خمیر کربن برهنه (CPE)………………………………………………………………………………………… 35

34-2- تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانوذرات  2 SiO و –L سیستئین / L -Cys) 2NSiO)…………… 36

3-5- بافرهای مورد استفاده برای تثبیت pH ………………………………………………………………………………………………… 37

3-6- تهیه محلول­ها……………………………………………………………………………………………………………………………………. 38

3-7- مشخصه­یابی سطح الکترود………………………………………………………………………………………………………………….. 38

فصل چهارم: اصلاح الکترود خمیر کربن با نانو ذرات 2 SiO و کاربرد آن برای تعیین الکتروشیمایی داروی تاموکسیفن سیترات

4-1- مطالعه ولتامتری چرخه­ای الکترودهای کار…………………………………………………………………………………………… 41

4-2- مطالعه اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی…………………………………………………………………………………… 42

4 -3- اثر pH محلول بافر به رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن سیترات در سطح /CPE 2SiO ………………………. 44

4-4- بررسی رفتار الکتروشیمیایی محلول تاموکسیفن سیترات در سطح الکترودهای خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات

2 SiO………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….45

4-5- اثر سرعت روبش پتانسیل بر رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن سیترات در سطح /CPE 2SiO ……………………. 46

4-6- تعیین محدوده خطی غلظتی تاموکسیفن سیترات و حد تشخیص روش………………………………………………….. 48

4-7- اندازه­گیری تاموکسیفن سیترات در نمونه­ حقیقی به کمک روش پیشنهادی…………………………………………….. 50

فصل پنجم: اصلاح الکترود خمیر کربن با نانو ذرات  /L-Cys 2 SiO و کاربرد آن به عنوان زیست حسگر الکتروشیمیایی در بررسی برهم­کنش ساختار DNA­i-motif باتاموکسیفن

5-1- کلیات…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 53

5-2- اهمیت ساختار i-motif DNA……………………………………………………………………………………………………………. 53

5-3- ویژگی­های CPE/2NSiO / i-Motif DNA…………………………………………………………………………………………….. 56

5-3-2- مطالعه ولتامتری چرخه­ای چگونگی تثبیت DNA بر روی سطح الکترود اصلاح شده…………………………… 58

5-4 –مطالعه رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن در سطح زیست حسگر الکتروشیمیایی……………………………………. 59

5-4-1- ولتامتری چرخه­ای………………………………………………………………………………………………………………………. 59

5-4-2- ولتامتری موج مربعی…………………………………………………………………………………………………………………… 61

5-5 – اثر pH  بر رفتار الکتروشیمیایی تاموکسیفن در سطح………………………………………………………………………… 63

5-6- بررسی طیف سنجی CD…………………………………………………………………………………………………………………. 65  

5-7- نتیجه­گیری……………………………………………………………………………………………………………………………………. 67

نتیجه­گیری نهایی………………………………………………………………………………………………………………………………….. 68

پیشنهادات برای کارهای آینده…………………………………………………………………………………………………………………… 69

مراجع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 70

چکیده انگلیسی

فهرست  شکل­ها

عنوان                                                                                                                          صفحه

شکل 2-1- ساختار یک حسگر الکتروشیمیایی نوعی…………………………………………………………………………………… 15

شکل 2-2- مراحل تشخیص DNA…………………………………………………………………………………………………………….. 17

شکل 2-3- شمایی از یك كروموزوم و زنجیر دورشته­ای DNA موجود در داخل كروموزوم و همچنین بازشدة قسمتی از DNA با نشان دادن پیوند فسفودی استر بین دو قند پنتوز و همچنین پیوند هیدروژنی بین بازهای آلی در ساختار  دورشته‌ای) parsianshiraz.blogspot.com) DNA. 21

شکل2-4 ساختارهای متفاوت DNA ……………………………………………………………………………………………………… 22

شکل2-5- ساختار چهار رشته­ای G-quderplux………………………………………………………………………………………….. 25

شکل2-6 ساختار چهار رشته­ای  i-motif  DNA-………………………………………………………………………………………. 26

شکل 3-1-الف) فرمول ساختاری و برخی از ویژگی­های تاموکسیفن سیترات و ب) ساختار L- سیستئین………….. 33

شکل ۳-2- (الف) دستگاه پتانسیواستات / گالوانواستات اتولب و (ب) سل آزمایشگاهی…………………………………… 35

شکل3- 3- نمایش نموداری از تهیه الکترود خمیر کربن اصلاح شده……………………………………………………………… 37

شکل4-1- ولتاموگرام­های چرخه­ای محلول -4/-3[6(CN)[Fe  M 01/0 دارای NaCl  M 1/0 در سطح (a) CPE   و(b) /CPE 2SiO در سرعت روبش 1-s mV 50……………………………………………………………………………………………………………………………………. 41

شکل 4-2 نمودار نایکویست مربوط به الکترود خمیر کربن برهنه (a) و الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات 2SiO (b) در محلول M  01/0 از زوج اکسنده/کاهنده ]6(CN)[Fe4K/]6(CN)[Fe3 Kحاوی NaCl M  1/0 با سرعت روبش 1-s mV 100………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 43

شکل 4-3- اکسایش برگشت ناپذیر تاموکسیفن سیترات………………………………………………………………………………. 44

شکل 4-4- نمودار شدت جریان دماغه اکسایش M 5-10 تاموکسیفن سیترات در سطح CPE/ 2SiO بر حسب pH محلول بافر فسفات M 1/0 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 45

عنوان                                                                                                                          صفحه

شکل 4-5- ولتاموگرام­های چرخه­ای الکترود خمیر کربن برهنه (a) و خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات 2SiO (b) در محلول بافر فسفاتM  1/0 با 5/4 pH= دارایM  1/0 NaCl در سرعت روبش پتانسیل 1-s mV 50. (c) نظیر (a) و (d) نظیر (b) در حضور M 5-10 از تاموکسیفن سیترات…………………………………………………………………………………………………………………………………… 46

شکل 4-6- الف) ولتاموگرام­های چرخه­ای محلول  M  5-10 از تاموکسیفن سیترات در محلول بافر فسفات M 1/0 با  5/4PH=  دارای M 1/0   NaCl در سرعت­های روبش پتانسیل مختلف: a) 25 ،b ) 50،c ) 100،d ) 150،      e ) 200،f ) 300،g ) 400 میلی ولت بر ثانیه در سطح الکترود خمیر کربن اصلاح شده با نانو ذرات 2SiO .        ب) تغییرات بر حسب سرعت روبش پتانسیل (نتایج از ولتاموگرام­های چرخه­ای (الف) بدست آمده­اند)………………………………………………………………………………………………………………….. 47

شکل 4-7- الف) ولتاموگرامهای پالس تفاضلی تاموکسیفن با غلظتهای مختلف (a) 8-10 ×3 ، (b) 8-10 ×7 ،
(c) 7-10، (d) 7-10 ×3،  (e) 7-10 ×5، (d) 7-10 ×7، (f) mol L-1  6-10 درمحلول بافر فسفات 5/4PH= واجدM NaCl  1/0 در سطح /CPE 2NSiO 1-s mV 100 = .υ ب) نمودار تغییرات جریان دماغه آندی بر حسب غلظت تاموکسیفن…………………. 49

شکل4-8- نمودار شدت جریان دماغه اکسایش تاموکسیفن سیترات بر حسب غلظت تاموکسیفن…………………….. 50

شکل 5-1- تصویر نموداری از مراحل تهیه زیست حسگر الکتروشیمیایی i-motif DNA…………………………………… 55

شکل 5-2- تصاویر SEM سطح (الف) CPE برهنه پس از پیش­تیمار الکتروشیمیایی، (ب) CPE/Cys2NSiO، (ج) CPE/2NSiO/ i-Motif DNAو (د) CPE/Cys2NSiO/i-Motif DNA………………………………………………………………………………………………………… 57

شکل5-3ولتاموگرام­های چرخه­ای محلول4/-3 [6(CN)[Fe  M 01/0 دارای M NaCl 1/0 در بافر فسفات  M1/0 با 5/4 pH= در سطح (a)  CPE (b)  CPE/2NSiO، (c)  CPE/ 2 NSiO/ i-Motif   DNA و (d)  CPE/ Cys- 2 NSiO/i-Motif DNA  در سرعت روبش 1-s mV 50……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 59

شکل5-4- ولتاموگرام چرخه­ای M 5-10 داروی تاموکسیفن در محلولM  1/0 بافر فسفات با 5/4 pH= دارای M 1/0 NaCl در سطحCPE (a) ، (b) CPE/ Cys- 2 NSiO، (c) CPE/Cys-2 NSiO/i-Motif DNA در سرعت روبش پتانسیل 1-s mV 50………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 60

شکل5-5- ولتاموگرام موج مربعی CPE/Cys- 2 NSiO/i-motif DNA، در حضور غظت­های فزاینده­ایی از تاموکسیفن:(a) 8-10×7، (b) 7-10، (c) 7-10×5، (d) 7-10×7،  (e)  6-10، (f)  6-10 ×5، (g) 6-10 × 7، (h) M  5-10،  در محلول بافر فسفات 5/4 pH= دارای M 1/0 NaCl . الف) ضمیمه ولتاموگرام­های موج مربعی:

(c , NSiO2-Cys/CPE (b ,CPE (a CPE/Cys-2 NSiO/i-motif DNA در غیاب تاموکسیفن. ب) نمودار تغییرات شدت جریان اکسایش تاموکسیفن بر حسب تغییرات غلظت آن………………………………… ……………………………………………………………………62

شکل5-6-الف) ولتاموگرام موج مربعی محلول تاموکسیفن با غلظت (a)M  4-10 و (b)  M5-10 در بافر فسفات
5/4 pH= در سطح CPE/Cys- 2 NSiO/i-motif DNA، (c) نظیر (a) و (d) نظیر (b) در بافر فسفات
M1/0 با0/7 pH=……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 63

شکل 5-6- ب) ولتاموگرام موج مربعی محلول تاموکسیفن با غلظت (a)M  4-10 و (b)  M5-10 در محلول بافر فسفات M 1/0 با 5/4 pH= در سطح CPE/Cys- 2 NSiO/dsDNA، (c) نظیر (a) و (d) نظیر (b) در محلول بافر فسفات M 1/0 با0/7 pH=      64

شکل 5-7) طیف بینی  CD محلول بافر فسفات  M1/0 با a) 5/4 pH= و b) 0/7 pH= دارای µM i-motif DNA0/1…66

فهرست جدول­ها

عنوان                                                                                                                            صفحه

جدول3-1- موادشیمیایی مورد استفاده در این کار تحقیقاتی……………………………………………………………………………. 32

جدول4-1- نتایج حاصل از روش پیشنهادی در تعیین غلظت تاموکسیفن در نمونه پلاسما3 n=…………………………. 51

چکیده

تلومرها كمپلكس­هایی متشكل از DNA و پروتئین می­باشند كه نقش مهمی را در جهش­های ژنی و ایجاد سرطان دارند. آنزیم تلومراز، طول كروموزوم را از طریق سنتز تلومرها افزایش داده و در حدود 85% از سرطان­ها فعال است. در انتهای تلومرها یك دو رشته­ای DNA با توالی (5-TTAGGG):(5-CCCTAA) وجود دارد. رشته غنی از سیتوزین قادر است ساختار i-motif DNA را تشكیل دهد. مطالعات نشان داده است كه با پایدار كردن این ساختار می­توان از تشكیل ساختار دو رشته­ای و در نتیجه طویل شدن طول تلومرها جلوگیری كرد. داروی تاموكسیفن یک عامل هورمونی ضد استروژن برای درمان سرطان سینه می­باشد كه برای مدت زیادی به منظور درمان سرطان سینه به كار می­رود. در این تحقیق در مرحله اول امکان اندازه­گیری الکتروشیمیایی داروی تاموکسیفن سیترات در سطح الکترود خمیر کربن اصلاح شده با  نانو ذرات 2SiO به کمک ولتامتری پالس تفاضلی و ولتامتری چرخه­ای مورد مطالعه قرار گرفت و سنجش مقدار تاموکسیفن در نمونه حقیقی به کمک روش افزایش استاندارد صورت پذیرفت. در مرحله دوم، با طراحی زیست حسگرهایی بر مبنای ساختار i-motif، برهمکنش این ساختار با داروی ضد سرطان تاموکسیفن سیترات، مورد بررسی قرار گرفت. زیست­حسگر الکتروشیمیایی از طریق اصلاح الکترود خمیر کربن (CPE) با نانوذرات 2 SiOو –L سیستئین  سپس تثبیت ساختار i-motif DNA  بر روی سطح تهیه شد و برای بررسی برهم­كنش این ساختار با داروی تاموكسیفن به كار گرفته شد. پایداری ساختار i-motif ، یک استراتژی خوب برای درمان سرطان است، چون می­تواند از واکنش تلومراز در سلول سرطانی جلوگیری کند. برهم­کنش بینi-motif   DNAو دارو تاموکسیفن، در بافر فسفات M 1/0(PBS)  و محلول3[Fe (CN)6]  از طریق ولتامتری چرخه­ای (CV) و روش ولتامتری موج مربعی (SWV) مورد مطالعه قرار گرفت. دماغه اکسایشی تاموکسیفن بعد از تثبیتDNA i-motif  روی سطح الکترود به دلیل برهم­کنشDNA i-motif  و تاموکسیفن مشاهده شد و با افزایش غلظت داروی تاموکسیفن، سیگنال افزایش می­یابد. از روش طیف­بینی دورنگ نمایی دورانی (CD) برای بدست آوردن اطلاعاتی در مورد نحوه شکل­گیری ساختار و برهم­کنش لیگاند با این ساختار مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که این ساختار در pH حدود 5/4 ساخته شده، ولی پایداری آن با افزایشpH  محیط کاهش می­یابد. حد تشخیص کاوشگر تثبیت شده بر سطح الکترود خمیر کربن اصلاح شده بر مبنای سه برابر انحراف استاندارد برابرm μ 06/0 تعیین ­شد.

واژگان کلیدی: زیست حسگر الکتروشیمیایی DNA ، تاموکسیفن، سلول­های سرطانی، ساختار i-motif DNA

1-1- مقدمه

تشخیصDNA ، یکی از حوزه­های مهم بیولوژی مولکولی و مطالعات زیست فناوری است. تشخیص توالی بازهای خاص در نوکلئیک اسیدهای انسانی، ویروسی و باکتریایی از اهمیت بسزایی در حوزه­های متعدد برخوردار است که دارای کاربرد در تشخیص: عوامل بیماری، ارگانیسم­های آلوده کننده غذایی، تحقیقات زیست محیطی و علوم جنایی می­باشد. از زمانیکه پالیکیک[1]، فعالیت الکتروشیمیایی نوکلئیک اسیدها را کشف کرد [1]، زیست حسگرها امیدهای تازه­ای برای ایجاد روشهای سریع، ارزان و ساده برای تشخیص نوکلئیک اسیدها فراهم ساخته­اند [2]. تشخیص یا آشکارسازی الکتروشیمیایی گونه­های زیستی براساس واکنش­های الکتروشیمیایی است که در طول فرآیندهای تشخیص زیستی اتفاق می­افتد [3] .به علت اینکه واکنش­های الکتروشیمیایی مستقیماً یک علامت الکترونیکی ایجاد می­کنند، نیازی به دستگاه­های گرانقیمت تبدیل علامت وجود ندارد. علاوه­ بر این، به علت اینکه کاوشگر[2] می­تواند براحتی بر روی الکترودها تثبیت شود، تشخیص آن می­تواند توسط آنالیز الکتروشیمیایی ارزانقیمت انجام شود. همچنین سیستم­های قابل حمل برای آزمایشات کلینیکی و تحقیقات زیست­ محیطی توسعه یافته است [4]. ابزارهای الکتروشیمیایی، بسیار حساس، ساده و سریع بوده و براحتی به کار برده می­شوند و با فناوری­های نانو سازگاری دارند. بنابراین به نظر می­رسد، نامزدهای خوبی برای تشخیص سریع و ارزانقیمت بیماری­های ژنی و تشخیص گونه­های بیولوژیکی پاتوژنی می­باشند.

یکی از بزرگترین چالش‌ها در قلمرو الکتروشیمی تجزیه­ای، طراحی و ساخت الکترودهایی می‌باشد که در حالت ایده‌آل بتوانند به یک گونه‌ی شیمیایی خاص به صورت کاملاً گزینش‌پذیر و با حساسیت بالا پاسخ دهند. زیست ­حسگرهای[3] الکتروشیمیایی، دسته وسیعی از الکترودهای اصلاح شده می­باشند که امروزه بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته­اند [5]. زیست حسگر، ابزاری است که از یک لایه فعال بیولوژیکی به عنوان جزء شناساگر استفاده می­کند تا عوامل فیزیکی برهم­کنش بیولوژیکی را به علامت قابل اندازه­گیری تجزیه­ای تبدیل کند [6]. دو عامل در طراحی یک زیست حسگر مناسب نقش ایفا می­کنند: الف) روش مناسب تثبیت پذیرنده زیستی در سطح مبدل که موجب افزایش طول عمر، حساسیت و پایداری آن می­گردد. ب) انتخاب مبدل مناسب. انواع متداول مبدل­های مورد استفاده در زیست حسگرها، شامل مبدل­های: الکتروشیمیایی  [8 ،7] [3]، نوری (نورتابی[4]، جذب و رزونانس پلاسمون سطح[5] ) [9]، حساس به تغییر جرم [10] و حرارت می باشند [11]. زیست حسگرها خصوصیات و مزایای خوبی، نظیر: آسانی استفاده، سرعت تشخیص مناسب، حساسیت بالا و هزینه کمتر نسبت به روش­های طیف سنجی وکروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا را دارا می­باشند که قادرند گونه آزمایشی مورد نظر را در غلظت­های بسیار کم در نمونه‌های بیولوژیکی اندازه­گیری کنند [14-12]. در حقیقت زیست حسگرها، می­توانند با بهره­گیری از هوشمندی مواد بیولوژیك، تركیب یا تركیباتی را شناسایی نمایند که با آنها واكنش داده و بدین ترتیب یک پیام شیمیایی، نوری و یا الكتریكی تولید کنند. اساس کار یک زیست حسگر تبدیل پاسخ بیولوژیکی به یک پیام قابل اندازه­گیری است [15]. بطور کلی هر زیست حسگر شامل، اجزای: گونه آزمایشی مورد نظر، لایه زیستی، مبدل، پردازشگر و نمایشگر است. انواع پذیرنده­های زیستی که در زیست حسگرها مورد استفاده قرار می­گیرند، شامل: آنزیم، آنتی بادی، گیرنده­های سلولی، اسیدهای نوکلئیک DNA[6] یا RNA[7]، میکروارگانیسم یا سلول کامل، بافت و غیره هستند [16].

تعداد صفحه : 96

قیمت : 14700تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        ****       shahed.abtini@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

  • 1