طراحی و تهیه حسگر CYFRA 21-1 بر پایه پلیمر قالب مولکولی

خلاصه فارسی

مقدمه : درمان موثر و کارآمد سرطان ریه به تشخیص به موقع و زود هنگام این بدخیمی وابسته است. اندازه گیری سطح سرمی زیست نشانگر های سرطانی در تشخیص زود هنگام، ارزیابی شیمی درمانی و تظاهرات عود پس از شیمی درمانی ازشمند است. آنتی ژن CYFRA 21-1 یک زیست نشانگر مهم برای تشخیص سرطان ریه است. زیست حسگر ها جهت شناسایی آسان و سریع زیست نشانگر های مختلف سرطانی ابزارهای قدرتمندی هستند. پلیمر های قالب مولکولی عناصر شناسایی کننده نوظهوری هستند که برای الگوی آنالیت اختصاصی هستند. اخیرا، زیست حسگر های ساخته شده بر پایه پلیمر قالب مولکولی مورد استفاده گسترده قرار گرفته است. با توجه به خواص منحصر بفرد پلیمرهای قالب مولکولی، در این پروژه برای اولین بار به طراحی حسگر اختصاصی CYFRA 21-1 بر اساس پلیمر های قالب مولکولی با حساسیت و اختصاصیت بالا دست یافتیم. مواد و روش ها : برای ساخت حسگر ، ابتدا سطح الکترود صفحه – چاپی با استون و آب مقطر شستشو داده شد. سپس نانوکامپوزیت های گرافنی بر روی سطح الکترود طلا ترسیب داده شد و گروه های اسیدی گرافن توسط EDC-NHS فعال شد. سپس در حضور CYFRA 21-1 با الکترو پلیمریزاسیون آکریل آمید ، پلیمر حاوی آنالیت تشکیل شد. در نهایت با استفاده از آنزیم تریپسین ، آنالیت CYFRA 21-1 از پلیمر خارج و حذف شد. حسگر ساخته شده توسط تکنیک های ولتامتری چرخه ای، اسپکتروسکوپی امپدانس و میکروسکوپ نیروی اتمی مشخصه یابی شد. بحث و نتایج : بر اساس پاسخ EIS حسگر، حد تشخیص 6/7 پیکوگرم بر میلی لیتر و محدوده خطی از 0/00001 تا 100 میکروگرم بر میلی لیتر به دست آمد. علاوه بر این، الکترود اصلاح شده برخی ویژگی های ممتازی مانند پایداری بالا و تکرارپذیری و اختصاصیت مطلوب را نشان داد. این مطالعه، یک استراتژی امید بخش را برای ساخت دستگاه های زیست حسگر بر پایه پلیمرهای قالب مولکولی با توانایی تشخیص انتخابی بالا، راه اندازی ساده، اندازه کوچک و ارزان قیمت را نشان می دهد.

عنوان انگليسی

Development of CYFRA 21-1 sensor based on molecularly imprinted polymer

خلاصه انگلیسی

Introduction: Early detection of lung cancer can play a vital role in the successful treatment of patients. Cancer biomarkers are valuable tools in the early diagnosis, evaluation of chemotherapy and demonstration if recurrence following chemotherapy. CYFRA 21-1 is an important biomarker for diagnosis of lung cancer. To reach rapid and affordable detection of CYFRA 21-1, biosensors are robust tools for easy detection of cancer biomarker. To develop biosensors, molecularly imprinted polymers (MIPs) as emerging recognition elements can be used for selective detection of analyte molecules. In this work, we demonstrated the development of selective MIP-based biosensor for ultrasensitive detection CYFRA 21-1 antigen. Materials and Methods: First, a screen-printed electrode (Au-SPE) as a working electrode was cleaned using acetone and de-ionized water three times and was dried by N2 stream. Then, the Au-SPE was modified with a thin layer of graphene. Carboxyl groups on graphene sheets were activated by EDC-NHS, and monomers of acrylamide were introduced to the activated graphene sheets, and in presence of CYFRA 21-1, acrylamide, bis-acrylamide and TEMED polymerization of MIP was carried out by applying potentials ranging from -1.3 to -0.1 V. Finally, the analyte molecules were removed from the polymer matrix by incubating in the trypsin solution. To characterize the prepared biosensor, atomic force microscopy, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy were used. Results and discussion: The results of EIS analyses showed the acceptable stability, reproducibility and selectivity for CYFRA 21-1 biosensor. Limit of detection (LOD) and linear detection range (LDR) for this biosensor were found to be 6.7 pg/mL and in the range of 0.00001 - 100 µg/mL, respectively. This study provides a promising strategy to fabricate sensor devices based on MIPs with highly selective recognition ability, simplicity of operation, small size and low cost.

Document Downloads