طراحی و ساخت بیوسنسور آنزیمی لکاز بر پایه اکسید گرافن و پلی آنیلین به منظور اندازه گیری دفستاتین

سابقه و هدف: یک بیوسنسور از دو جزء شامل عنصر حسگر زیستی و مبدل به منظور تعیین غلظت آنالیت تشکیل شده است که با انجام یک واکنش زیستی در مجاورت مبدل امکان تشخیص آن افزایش می یابد. از مزایای بیوسنسورها نسبت به روش های متداول در اندازه گیری آنالیت و کنترل بیوشیمی می توان به قابلیت استفاده مجدد، انجام سریع واکنش و ویژه بودن آن ها اشاره نمود. لکاز یکی از مهم ترین آنزیم های متعلق به خانواده اکسیدو رداکتاز هاست. خاصیت کاتالیزوری لکاز بیش تر مربوط به فعالیت آن نسبت به دی فنول های اورتو و پارا بوده و وابسته به نوع اورگانیسم تولیدکننده آن است. برخلاف بسیاری از آنزیم ها که فقط بر یک سوبسترای کاملا اختصاصی عمل می کنند. این آنزیم اکسایش طیف وسیعی ازسوبستراها مانند دی فنل ها، پلی فنل ها، دی آمین ها، متوکسی فنل ها، آمین های آروماتیک و آسکوربات را کاتالیز می کند. پروتئین تیروزین فسفاتاز گروهی از آنزیم ها هستند که وظیفه حذف گروه فسفات از اسید آمینه تیروزین در پروتئین ها را به عهده دارد. هدف از این پروژه طراحی و ساخت بیوسنسور آنزیمی بر مبنای الکترودهای صفحه چاپی کربنی اصلاح شده با حساسیت و گزینش پذیری بالای برای اندازه گیری دقیق و سریع دفستاتین بوده است. مواد و روش ها: در این مطالعه تجربی، بیوسنسور از طریق تثبیت آنزیم لکاز بر سطح الکترود تهیه شد. برای این منظور در ابتدا سطح الکترود کربن چاپی استفاده از نانوکامپوزیت گرافن اکساید/ پلی آنیلین اصلاح شد. سپس آنزیم لکازاز طریق اتصال دهنده های EDC/NHS بر روی سطح آن تثبیت شد. رفتار الکتروشیمیایی الکترودها با استفاده از ولتامتری چرخه ای (CV) و امپدانس (EIS) مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای بهینه مانند پتاسیل اکسایش، pH، دما و غلظت بهینه شد. در پتانسیل ۴۵/۰ ولت نسبت به الکترود نقره/کلرید نقره میزان جریان هر نمونه توسط بیوسنسور، تعیین گردید. سپس نمودار کالیبراسیون آن رسم و ازطریق درونیابی سیگنال های آمپرومتریک منطبق بر منحنی های کالیبراسیون به دست آمده با محلول های دفستاتین، اندازه گیری ها تکمیل شد. بدون هیچ گونه آماده سازی، از نمونه های استاندارد دفستاتین به نمونه نسکافه رقیق شده با بافرفسفات (۰۵/۰ مولار، ۵/۶pH) اضافه شد و میزان بازیابی تعیین گردید. یافته ها: با تثبیت گرافن اکساید و آنزیم بر روی سطح الکترود میزان جریان کاتدی و آندی الکترود اصلاح شده نسبت به الکترود اصلاح نشده در محلول K۴Fe(CN)۶/K۳Fe(CN)۶ افزایش یافت. افزایش سرعت انتقال الکترون در سطح الکترود به میزان ۲۰ میکروآمپر مشاهده شد که در نتیجه حضور نانوذرات گرافن در سطح الکترود بود. پاسخ الکترود در محدوده ۱۰ تا ۹۰۰ نانومولار خطی گزارش شد. حد تشخیص الکترود برابر ۶ نانومولار بود. استنتاج: از آن جا که این پروتئین ها در مسیرهای سیگنالینک سلولی و بروز برخی بیماری ها موثر هستند، استفاده از دفستاتین به عنوان داروی مهارکننده مورد توجه قرار گرفته است. از این رو ارائه روشی دقیق و سریع برای اندازه گیری دفستاتین از اهمیت بالایی در صنایع دارویی برخوردار است. بیوسنسور تهیه شده شامل آنزیم لکاز و نانوذرات گرافن تثبیت شده توسط نانوکامپوزیت کیتوزان بر سطح الکترود بود و جهت اندازه گیری دفستاتین با دقت بالا به کار می رود. آنزیم لکاز تثبیت شده بر سطح الکترود قادر است مولکول دفستاتین را به صورت اختصاصی اکسید کند و موجب تولید پاسخ اختصاصی الکترود نسبت به این مولکول باشد.

کلیدواژه ها:

biosensor ، enzyme ، laccase ، dephostatin ، graphene ، بیوسنسور ، آنزیم ، لکاز ، دفستاتین ، گرافن