ساخت مالتی نانو حسگر جهت تشخیص همزمان تروپونین و هموگلوبین گلایکولیزه به روش پلیمر نانوقالب مولکولی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه بیومتریال، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه بیو متریال، دانشکده مهندسی پزشگی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، تهران، ایران

3 پژوهشگر، گروه علوم پیشرفته، دانشگاه مارکیت، میلواکی، آمریکا

4 استادیار، موسسه آموزش عالی مازیار، تهران، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر، یک سنسور پلیمری نانوقالب مولکولی (N-MIP) دارای دو پروب ساخته شده از الکترود صفحه چاپی بر پایه گرافن برای شناسایی همزمان دو پروتئین خون (هموگلوبین گلیکوز شده و تروپونین T قلبی (cTnT) به صورت جداگانه، طراحی و ساخته شد. به منظور به دست آوردن سطح زیست تقلید، یک ماتریس کوپلیمری بر روی سطح الکترودهای گرافن اکسید (GO) ایجاد شد. بدین منظور، پروب سنسور توسط الکتروپلیمریزاسیون آنیلین و آنیلین کربوکسیل دار شده بر روی الکترود گرافن اکسید (GO)، در حضور پروتئین های الگو (cTnT برای پروب تروپونین T قلب و HbA1c برای پروب هموگلوبین گلیکوز شده) با ولتامتری سیکلی اصلاح شد.
سطوح هر دو سنسور با استفاده از ولتامتری پالسی چرخه ای و دیفرانسیل (CV)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مشخصه یابی شد. بهترین بافت سطحی زیست تقلید در نسبت آنیلین / کربوکسیل آنیلیین 1:4 بدست آمد. محدوده خطیcTnT و HbA1c از 02/0 تا 0.09 ng/ml و از 0.004 تا 0.81 میکروگرم بر میلی لیتر و با محدودیت تشخیص 0.008 نانو گرم در میلی لیتر و 4.3 نانو گرم در میلی لیتر بود. قابلیت اطمینان حسگرهای cTnT و HbA1c با مقایسه نتایج با نتایج حاصل از روش HPLC مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که نتایج حاصل از سنسورهای N-MIP و HPLC همبستگی خوبی داشتند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 

[1] A.Maqsood, K. A. Kaid, M. Cohen, Int. J. Cardiovas. Res., 2007, 4:1-5.

[2] B. Cummins, M. L. Auckland and P. Cummins, Cardiac-specific troponin-I radioimmunoassay in the diagnosis of acute myocardial infarction. Am. Heart J. (1987), 113:1333-44.

[3] K. Matsuoka, M. Maeda, A. Tsuji, Fluorescence enzyme immunoassay for insulin using peroxidase-tyramine-hydrogen peroxide. Chem. Pharm. Bull. (1979), 27:2345-50.

[4] P. Norouzi, B. Larijani, F. Faridbod, M. R. Ganjali , Hydrogen Peroxide Biosensor Based on Hemoglobin Immobilization on Gold Nanoparticle in FFT Continuous Cyclic Voltammetry Flow Injection System. Int. J. Electrochem. Sci. 5(2010), 1550 –62.

[5] A.J. S. Ahammad, S. Sarker and J.-J. Lee, J. Nanosci. Immobilization of Horseradish Peroxidase onto a Gold-Nanoparticle-Adsorbed Poly(thionine) Film for the Construction of a Hydrogen Peroxide Biosensor. Nanotechnol. 11(2011), 5670-76.

[6] A. J. Saleh Ahammad, Yo-Han Choi, Electrochemical Detection of Cardiac Biomarker Troponin I at Gold Nanoparticle-Modified ITO Electrode by Using Open Circuit Potential. Int. J. Electrochem. Sci. (2011), 1906 – 16.

[7] B. I. Podlovchenko, T. D. Gladysheva, E. A. Kolyadko, Experimental check-up of the relationship between transients of current and open circuit potential for strong adsorption of neutral species and ions on a hydrogen electrode. J. Electroanal. Chem. 552(2003), 85-96.

[8] J. P. Wilburn, M. Ciobanu, D. A. Lowy, Characterization of Acrylic Hydrogels by Open Circuit Potential Monitoring. J. Appl. Electrochem. 34(2004), 729-734.

[9] Bárbara V.M. Silva, Igor T, Disposable immunosensor for human cardiac troponin T based on streptavidin-microsphere modified screen-printed electrode. Biosensors and Bioelectronics. 26(2010), 1062–67.

[10] S. Ko, et al. , Electrochemical detection of cardiac troponin I using a microchip with the surface-functionalized poly(dimethylsiloxane) channel. Biosensors and Bioelectronics. 23(2007), 51–9.

[11] Allen B.L., Kichambare P.D., Star, A. Carbon nanotube field-effect-transistor-based biosensors. Adv. Mater. 19 (2007), 1439–51.

[12] Y. Liu, M. Wei, Y. Hu, L. Zhu, J. Du, An electrochemical sensor based on a molecularly imprinted polymer for determination of anticancer drug Mitoxantrone, Sens. Actuator B- Chem. 255(2018), 544-551.

[13] L. Uzun, A.P.F. Turner, Molecularly-imprinted polymer sensors: realising their potential. Biosens. Bioelectron. 76 (2016), 131-144.

[14] W. Guo, F. Pi, H. Zhang, J. Sun, Y. Zhang, X. Sun, A novel molecularly imprinted electrochemical sensor modified with carbon dots, chitosan, gold nanoparticles for the determination of patulin. Biosens. Bioelectron. 98 (2017), 299-304.

[15] Z.Z. Yin, S.W. Cheng, L.B. Xu, et al., Highly sensitive and selective sensor for sunset yellow based on molecularly imprinted polydopamine-coated multi-walled carbon nanotubes, Biosens. Bioelectron. 100 (2018), 565-570

[16] Jin Zhang, Chaoying Wang, Yanhui Niu, Shijie Li, Rongqin Luo, Electrochemical sensor based on molecularly imprinted composite membrane of poly(o-aminothiophenol) with gold nanoparticles for sensitive determination of herbicide simazine in environmental samples. Sens. Actuator B-Chem. 249 (2017), 747-755.

[17] J. Bai, X. Zhang, Y. Peng, X. Hong, Y. Liu, S. Jiang, Z. Gao, Ultrasensitive sensing of diethylstilbestrol based on AuNPs/MWCNTs-CS composites coupling with sol-gel molecularly imprinted polymer as a recognition element of an electrochemical sensor. Sens. Actuator B- Chem. 238 (2017), 420-426.

[18] M. Soleimani, Ma. Ghahraman Afshar, A. Shafaat, G.A. Crespo, High‐Selective Tramadol Sensor Based on Modified Molecularly Imprinted Polymer-Carbon Paste Electrode with Multiwalled Carbon Nanotubes. ELECTROANAL. 25 (2013), 1159–1168.

[19] Y. Sun, H. Du, Y. Lan, W. Wang, Y. Liang, C. Feng, M. Yang, Preparation of hemoglobin (Hb) imprinted polymer by Hb catalyzed eATRP and its application in biosensor. Biosens. Bioelectron. 77 (2016), 894-900.

[20] N. Karimian, M. Vagin, M.H. Arbab Zavar, M. Chamsaz, A.P.F. Turner, A. Tiwari, An ultrasensitive molecularly-imprinted human cardiac troponin sensor. Biosens. Bioelectron. 50 (2013), 492-498.

[21] F.T.C.Moreira, M.J.M.S. Ferreira, J.R.T. Puga, M.G.F. Sales, Screen-printed electrode produced by printed-circuit board technology. Application to cancer biomarker detection by means of plastic antibody as sensing material. Sens. Actuator B- Chem. 223 (2016), 927-935.

[22] M. Abdorahim, M. Rabiee, S. Naghavi Alhosseini, M.R. Tahriri, S. Yazdanpanah, S.H. Alavi, L. Tayebi, Nanomaterials-based electrochemical immunosensors for cardiac troponin recognition: An illustrated review. Trends Analyt. Chem. 82 (2016), 337-347.

[23] S.Yazdanpanah, M. Rabiee, M.R. Tahriri, M. Abdolrahim, L. Tayebi, Glycated hemoglobin-detection methods based on electrochemical biosensors. Trends Analyt. Chem. 72 (2015), 53-67.

[24] S. N. Alam, N. Sharma, L. Kumar, Synthesis of Graphene Oxide (GO) by Modified Hummers Method and Its Thermal Reduction to Obtain Reduced Graphene Oxide (rGO). Graphene, 6 (2017), 1-18.

[25] B. V. M. Silva , B. A. G. Rodríguez, G. F. Sales, M. D. P. T. Sotomayor, R. F. Dutra, An ultrasensitive human cardiac troponin T graphene screen-printed electrode based on electro polymerized-molecularly imprinted conducting polymer, Biosensors and Bioelectronics, 77 (2016), 978–985.

[26] O. Krupin, P. Berini, Long-Range Surface Plasmon-Polariton Waveguide Biosensors for Human Cardiac Troponin I Detection. Sensors (Basel). 3 (2019), 631

[27] H. Lin, J. Yi, Current Status of HbA1c Biosensors. Sensors (Basel). 3 (2017), 1798