شناسایی حساس برخی یون های فلزی در نمونه بیولوژیکی با استفاده از پروب نوری بر مبنای نقاط کوانتومی گرافنی: یک پلتفورم جدید در شناسایی چند یون به وسیله یک حسگر نوری فلورسانت
Sensitive detection of some metal ions in biological samples using an optical probe based on graphene quantum dots: A new platform for identification of some ions by new flurescent optical sensor
مجریان: محمد حسن زاده محله
خلاصه روش اجرا: استفاده از پروب های نوری بر مبنای نقاط کوانتومی جهت شناسایی یون های مختلف در نمونه های بیولوژیکی: بدین منظور پروب های نوری بر مبنای نقاط کوانتومی با استفاده از پروتوکول های موجود سنتز می گردد. در ادامه این نقاط با دی پنسیل آمین که دارای گروه های عامل NH و SHاست عامل دار می شوند. غلظت های مختلف یون ها ابتدا در نمونه استاندارد و سپس در نمونه بیولوژیک تهیه می گردد. شرایط بهینه مورد نیاز برای واکنش بین پروب ها و یون ها اعمال می گردد. واکنش ها برای 7یون مختلف در زمان ، دما و شرایط مختلف بهینه سازی می شود. حداکثر طول موج جذب پروب ها با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومری اندازه گیری می گردد و جهت تعیین طول موج انتشار یونها در دستگاه اسپکتروفلوریمتری اعمال می شود. شدت و طول موج انتشاریون های واکنش داده با پروب ها ثبت و بررسی می گردد.
اطلاعات کلی طرح 
| مرحله جاری طرح | خاتمه قرارداد و اجرا |
| کد طرح | 62462 |
| عنوان فارسی طرح | شناسایی حساس برخی یون های فلزی در نمونه بیولوژیکی با استفاده از پروب نوری بر مبنای نقاط کوانتومی گرافنی: یک پلتفورم جدید در شناسایی چند یون به وسیله یک حسگر نوری فلورسانت |
| عنوان لاتین طرح | Sensitive detection of some metal ions in biological samples using an optical probe based on graphene quantum dots: A new platform for identification of some ions by new flurescent optical sensor |
| نوع طرح | طرح تحقیقاتی |
| اولویت طرح | حذف و کنترل آلودگیهای نوپدید از محیط |
| نوع مطالعه | |
| تحقیق در نظام سلامت | خیر |
| آیا طرح پایاننامه دانشجویی است؟ | خير |
| مقطع پایان نامه | |
| مدت اجرا - ماه | 12 |
| نوآوری و ضرورت انجام تحقیق | یون ها اتم یا مولکولهایی هستند که بار منفی یا مثبت اضافی دارند. نابرابری تعداد کل الکترونها با پروتونها، در یک اتم یا مولکول، به آن بار خالص مثبت یا منفی الکتریکی میدهد. ناهمگونی بار الکتریکی یون ها باعث می شود، کاتیونها و آنیونها یکدیگر را به آسانی جذب کنند و با ترکیبات مختلف واکنش دهند[1,2] وجود این عناصر برای رشد و سلامتی بدن ضروری می باشد؛ به صورتی که در دوزهای پایین برای رشد بدن ضروری، در دوزهای متوسط به عنوان ذخیـره و در دوزهـای بالا سمیت دارند. به عنوان مثال مس یکی از عناصر کمیـاب ضـروری بدن میباشد که در تـشکیل هموگلـوبین، سـلامت گلبـول قرمـز، متابولیسم انرژی و آنتی اکسیدانها نقش داشته و فاکتور ضـروری برای انواع آنزیمها است[3]. ویلسون یکی از مهم ترین بیماری های درگیر با مس هست در این بیماری جهش در ژن ATP7B انتقال مس را مختل می کند ودر نهایت منجر به انباشتن بیش از حد مس و سمیت در کبد و مغز می شود. مسمومیت ایجاد شده توسط مـس مـی تواند موجب نارسایی کلیوی، اختلالات کلیوی و سردرد شود[4]. عنصر سلنیوم به عنوان یک یون ضروری در کنترل قند خون نقش دارد. در اثر بـالا رفتن قند خون سلنیوم نقـش محافظتی در رگهای خونی و عصبهای آسیب دیده را اعمال می کند. همچنین سلنیوم عامل آنتی اکسیدان مهمـی به حساب می آید. از یون های مهم و ضروری دیگر سرب می باشد . این یون باعث افزایش فشار خـون، آشفتگی خواب و کم خونی میشود. اخـتلال در فعالیت بیولوژیکی سلولها، تـاخیر در رشـد، کـاهش خون سازی و تداخل در جذب آهن از نتایج مسمومیت بـا یون نیکـل می باشد[5,6]. یون ارسنیک در بافتهای انسانی و حیوانی وجود دارد و خواص سمی قابل توجه دارد. این یون برای مدت طولانی در بافتهای استخوان، دندان و مو ذخیره گردیده، از جفت عبـور کرده و خطر بالقوه برای جنین ایجاد میکند. آثار سـمی آرسـنیک به صورت ضایعات قلبی و شوک، اسهال خونی، آسیب بافت کلیه تضعیف سیستم اعصاب مرکزی، اختلال در سیـستم خـون سـازی بروز می کند در مسمومیتهای خفیف ایجاد شده توسـط این یون، تعداد گلبولهـای قرمـز کـاهش یافتـه و در مـسمومیتهـای شدیدتر، سلولهای خونی دچار تغییر شکل می شوند{[9-7]. لذا باتوجه به اهمیت چشم گیر یون ها هم در حیطه سلامت و هم در حیطه صنعت شناسایی دقیق و سریع این یون ها حائز اهمیت است. پروب های نوری بر اساس نقاط کوانتومی گرافنی به دلیل داشتن خواص ویژه نقش مهمی در شناسایی این یون ها می تواند داشته باشد[10]. نقاط کوانتومی نیمه رسانا هایی هستند که امروزه استفادههای گوناگونی در صنعت و پزشکی دارند. این ذرات دارای خواص منحصر به فردی مانند: پایداری نوری بالا نسبت به فلورفورهای مرسوم، طول موج طیف تحریکی و نشری باریک و مجزا از هم، کوچک بودن (۲ تا ۸ نانومتر) سایز ذرات ودرخشانتر بودن می باشند[11,12]. نقاط کوانتومی گرافنی ورقه های رسانا درابعادکمتر از100نانومتر از اتمهای کربن باهیبریدsp2 می باشند. خواص الکترونیکی این نقاط با تغییرشکل و اندازه تغییر می کند. نقاط کوانتومی گرافن به علت ویژگی های منحصربه فردی که دارند پتانسیل بالایی جهت کاربرد درحسگرهای شیمیای دارند[13,14]. در یک مطالعه که در سال 2017 توسط Zhou و همکارانش انجام گرفته، نقاط کوانتومی گرافنی عامل دار شده با والین(Val-GQDs) به عنوان یک پروب فلورسنت برای تشخیص نوری یون جیوه سنتز شد. درمقایسه با نقاط کوانتومی، این پروب سنتز شده، فلوئورسانس قوی تر (N10 برابر) و قابلیت عکسبرداری بهتر (N4 برابر) را نشان می دهد. جالب توجه است، هم چنین Val-GQDs باعث پاسخ حساسیت بالایی نسبت به Hg2 را ازخود نشان می دهد. سیگنال فلورسانت به طور خطی با افزایش غلظت یون جیوه در محدوده nM 0.8به μM 1با ضریب همبستگی 0.992کاهش می یابد[15] در یک مطالعه دیگر که در سال 2017 توسط Wang و همکارانش انجام گرفته DPA-GQD فلوئورسانس قوی تر و واکنش حساس تر و انتخابی تری نسبت به یون آهن را درمقایسه با LPA-GQD نشان می دهد. در این مطالعه بهره کوانتومی به 99.8٪ می رسد. شدت نورجذبی به طور خطی با افزایش غلظت یون آهن در محدوده 0.004_-1.8 میلی متری با حد تشخیص 1.2×10-6-مولار کاهش می یابد[16]. در یک مطالعه دیگریک حسگر نوری وابسته به نقاط کوانتومی کربنی تهیه شده است که به طور چشمی قادر به شناسایی یون های سرب می باشد. حد تشخیص (LOD) حاصل از این روش 14ppb است که باتوجه به مقدار سرب موجود در آب آشامیدنی ( 15 ppb)، بسیار قابل توجه است[17] دراین طرح ابتدا نقاط کوانتومی گرافنی با استفاده از پیش ماده اسیدسیتریک ومطابق پروتوکولهای اثبات شده(ref( سنتز شده و در ادامه این نقاط با دی پنسیل آمین که دارای گروه های عامل NH و SHاست مشتق سازی می شود. بعد از طراحی و سنتز پروب مورد نظر، واکنش مورد نظر بین یون های مختلف و پروب های سنتز شده گذاشته می شود. و نهایتا شدت نور فلورسانس ساطع شده یون ها ی واکنش داده با پروب های سنتز شده اندازه گیری می شود و غلظت و مقدار یون موجود در نمونه های بیولوژیکی با رسم منحنی کالیبراسون محاسبه می گردد. |
| اهداف اختصاصی | طراحی و ساخت پروب نوری حساس به یون های طلا، جیوه، نقره، مس، سرب، آرسنیک و سلنیوم - .شناسایی حساس یون های طلا ، جیوه، نقره، مس، سرب، آرسنیک وسلنیوم توسط پروب نوری بر مبنای نقاط کوانتومی |
| چکیده انگلیسی طرح | In this study, D-penicillamine-functionalized graphene quantum dots (DPA-GQD) has been synthesized, which significantly increases the fluorescence intensity of GQD. We used this simple fluorescent probe for metal ions detection in human plasma samples. Designed DPA-GQD respond to Hg2+, Cu2+, Au2+, Ag+, Co2+, Zn2+, and Pb2+ with high sensitivity. The fluorescence intensity of this probe decreased significantly in the presence of metal ions such as, Hg2+, Cu2+, Au2+, Ag+ , Co2+, Zn2+, and Pb2+. In this work, a promising probe for ions monitoring was introduced. Moreover, DPAGQD probe has been tested in plasma samples. The functionalized DPA-GQDs exhibits great promise as an alternative to previous fluorescent probes for bio-labeling, sensing, and other biomedical applications in aqueous solution. |
| کلمات کلیدی | نقاط کوانتومی: نیمهرساناهایی باپایداری نوری بالا، طول موج طیف تحریکی و نشری باریک و مجزا و درخشانتر. نقاط کوانتومی گرافنی: ورقه های رسانا درابعادکمتر از100نانومتر از اتمهای کربن با هیبریدsp2 یون: اتم یا مولکولهایی هستند که بار الکتریکی منفی یا مثبت اضافی دارند. حدتشخیص: کوچکترین غلظتی است که یک روش میتواند با درجه اطمینان مشخصی آن را تشخیص دهد. دامنه خطی: دامنه ای از مقادیر ورودی یا خروجی است که در آن تقویت کننده الکترونیکی یک سیگنال خروجی تولید می کند که عملکرد مستقیم خطی با سیگنال ورودی دارد. |
| ذینفعان نتایج طرح |
اطلاعات مجری و همکاران
| نام و نامخانوادگی | سمت در طرح |
|---|---|
| محمد حسن زاده محله | مجری اول (اصلی-هیات علمی) |
| پریا پاشازاده | همکار اصلی |
اطلاعات تفضیلی
| حوزه خبر | خبر |
|---|---|
| رسانه ها و مردم | عنوان خبر متن خبر |
| متخصصان و پژوهشگران | عنوان خبر شناسایی یون های فلزی مختلف در نمونه زیستی با استفاده از پروب نوری بر مبنای نقاط کوانتومی گرافنی توسعه پیدا کردمتن خبر دراین پروژه روش بهینه برای تهیه نقاط کوانتومی گرافنی با استفاده از پیش ماده اسید سیتریک معرفی شد. در ادامه شناسائی سریع، آسان و ارزان قیمت یون های فلزی مختلف به وسیله این نقاط کوانتومی گرافنی در شرایط بهینه انجام گردید.
نقاط کوانتومی نیمه رسانا هایی هستند که امروزه استفادههای گوناگونی در صنعت و پزشکی دارند. این ذرات دارای خواص منحصر به فردی مانند: پایداری نوری بالا نسبت به فلورفورهای مرسوم، طول موج طیف تحریکی و نشری باریک و مجزا از هم و کوچک بودن (۲ تا ۸ نانومتر) سایز ذرات می باشند.
بعد از طراحی و سنتز پروب مورد نظر، واکنش مورد نظر بین یون های مختلف و پروب های سنتز شده گذاشته شد و نهایتا شدت نور فلورسانس ساطع شده یون ها ی واکنش داده با پروب سنتز شده اندازه گیری شد و غلظت و مقدار یون موجود در نمونه های بیولوژیکی با رسم منحنی کالیبراسون محاسبه گردید. |
| سیاستگذاران درمانی | عنوان خبر متن خبر |
| سیاستگذاران پژوهشی | عنوان خبر متن خبر |
| لینک (URL) مقاله انگلیسی مرتبط منتشر شده 1 |
