ساخت نانوزیست‌حسگر مبتنی بر آنزیم کولین اکسیداز برای آشکارسازی سم دیازینون و مقایسه عملکرد آن با سوانگاری مایع با کارایی بالا

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه پژوهشی فیزیک، پژوهشکده علوم پایه کاربردی جهاددانشگاهی، دانشگاه شهیدبهشتی، تهران، ایران

2 مربی پژوهش، گروه پژوهشی فیزیک، پژوهشکده علوم پایه کاربردی جهاددانشگاهی، دانشگاه شهیدبهشتی، تهران، ایران

چکیده

ترکیب‌های آلی فسفره به‌طور طبیعی و یا پس از استفاده انسان از آن‌ها به‌عنوان سموم برای دفع آفات نباتی و یا کودهای شیمیایی، وارد محیط‌زیست و درنهایت وارد زنجیره غذایی جانداران می‌شوند. با توجه به آثار نامطلوب آن‌ها، آشکارسازی این سموم در غلظت‌های بسیار کم و پیش از آنکه وارد چرخه حیات شوند، به‌طور کامل ضروری است. زیست‌حسگرها ابزار مناسبی برای آشکارسازی این سموم هستند. بدین منظور، در این پژوهش زیست‌حسگر تک‌آنزیمی مبتنی بر مهار آنزیم کولین اکسیداز با تثبیت آن بر الکترود اصلاح‌شده با نانولوله‌های کربنی کربوکسیله ساخته شد. در حضور mM 1 پیش‌ماده آنزیم (کولین کلرید)، کمترین حد آشکارسازی سم دیازینون 56/0 و دو گستره خطی 5/1 تا µM 4/2 و 5/5 تا µM 5/17 به‌دست آمد. آشکارسازی غلظت‌های پایین دیازینون با این زیست‌حسگر و سوانگاری مایع با کارایی بالا (HPLC) مورد مقایسه  قرار گرفت. نتیجه به‌دست آمده از زیست‌حسگر ساخته‌شده نسبت به سوانگاری دارای 5/3 درصد خطا بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Fabrication of choline oxidase enzyme-based nanobiosensor for the detection of diazinon and comparing its performance with the high performance liquid chromatography

چکیده [English]

Organophosphorus compounds enter the environment naturally or after human use as pesticides or chemical fertilizers, and ultimately enter the food chain of organisms. Due to their undesirable effects, it is absolutely necessary to detect these toxins at very low concentrations before they enter the life cycle. Biosensors are suitable tools for detecting these toxins. In this study, a mono-enzyme biosensor based on inhibiting the cholineoxidase enzyme with its immobilization on a modified electrode with carboxylate carbon nanotubes was fabricated and in the presence of 1mM enzyme substrate )choline chloride(, the minimum detection limit for diazinon was obtained (0.56 μM( and two linear ranges (1.5- 2.4 μM and 5.5-17.5 μM( was observed. The detection of low concentrations of diazinon by this biosensor and high performance liquid chromatography )HPLC( were compared. The result of the biosensor had 3.5% error relative to HPLC

کلیدواژه‌ها [English]

  • NanoBiosensor
  • diazinon
  • Cholineoxidase enzyme
  • Carboxylated carbon nanotube
  • HPLC
[1] Fernando, R.; Clinical toxicology 33, 677-682, 1995.
[2] Barong, G.; Ling, L.; Qiujin, Z.; Bijin Z.; Asian Herptological Research 1 (2), 118-122, 2010.
[3] Mitchelmore, C.L.; Chipman J.K.; Mutation research 399, 135-47, 1998.
[4] Hiroaki, I.; Toyonori, N.; Eiji, T.; IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 51, 886 – 890, 2002.
[5] Yu, I.S.; Lee, J.S.; Kim, S.D.; Kim, Y.H.; Park, H.W.; Ryu, H.J.; Lee, J.H.; Lee, J.M.; Jung, K.; Na, C. Joung, J.Y.; Son, C.G.; BMC Complement Altern Med. 17, 154-162, 2017.
[6] Emami, A.; Mousavi, Z.; Ramezani, V.; Shoeibi, S.; Rastegar, H.; Amirahmadi, M.; Emami, I.; Iranian Journal of Toxicology 11 ( 2), 1-6, 2017.
[7] *
*محمدی ، ش. و ایمانی، س.، فصلنامه گیاه پزشکی، 4، 66-57 ،1391.
[8] Husain, S.W.; Kiarostami, V.; Morrovati, M.; Tagebakhsh, M.R.; Acta Chromatographica 13, 208-214, 2003.
[9] Hazratian, T.; Abai, M.R.; Jalilian, A.; Bazrafkan, S.; Tavassoli, M.; Bakhshi, H.; Pirmohammadi, M.; Vatandoost, H.; Shayeghi, M.; Shayeghi, F.; Journal of Entomology and Zoology Studies 3, 412-415, 2015.
[10] Merkoci, A.; Pumera, M.; Llopis, X.; Perez, B.; Valle, M.; Alegret, S.; Trac-Trends in Analytical Chemistry, 24, 826-838, 2006.
[11] Li, F.; Wang, Z.; Shan, C.; Song, J.; Han, D.; Niu, L.; Biosensors and Bioelectronics 24, 1765-1770, 2008.
[12] *
*بنائی، ا.؛ پارسافر، ن.؛ غفوری، و.؛ بدراقی، ج.؛ پورفخرایی، ا.؛ نانومقیاس، (2) 4، 260-247، 1396.
[13] Mulchandani, P.; Mulchandani, A.; Kaneva, I.; Chen, W.; Biosensors & Bioelectronics 14, 77–85, 1999.
[14] Mulchandani, A.; Mulchandani, P.; Kaneva, I.; Chen, W.; Anal. Chem. 70, 4140-4145, 1998.
[15] Mulyasuryani, A.; Prasetyawan, S.; Anal Chem Insights. 10, 23–27, 2015.
[16] Everett, W.R.; Rechnitz, G.A.; Analytical Letters 32, 1-10, 1999.
[17] Albuquerque, Y.D.T.; Ferreira, L.F.; Analytica Chimica Acta 596, 210–221, 2007.
[18] Zehani, N.; Dzyadevych, S.V.; Kherrat, R.; Jaffrezic-Renault, N.J.; Frontiers In Chemistry 2 (44), 1-7, 2014.
[19] Vo-Dinh, T.; Cullum, B.; Fresenius journal of analytical chemistry 336, 540-551, 2000.
[20] Scouten, W.H.; Luong,, J.H.T.; Brown, R.S.;Trends in Biotechnolgy. 13, 178-185, 1995.
[21] Sajjadi, S.; Ghourchian, H.; Tavakoli, H.; Biosensors and Bioelectronics 24, 2509–2514, 2009.
[22] Palecek, E.; Fojta, M.; Analytical Chemistry 73, 74a-83a, 2001.
[23] Merkoci, A.; Pumera, M.; Llopis, X.; Perez, B.; Valle, M.; Alegret, S.; Trac-Trends in Analytical Chemistry 24, 826-838, 2005.
[24] Ciolkowski, M.L.; Fang, M.M.; Lund, M.E.; Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 22, 1037-1045, 2000.
[25] Sham, M.L.; Kim, J.K.; Carbon 44, 768-777, 2006.
[26] Lau, C.H.; Cervini, R.; Clarke, S.R.; Markovic, M.G.; Matisons, J.G.; Hawkins, S.C.; Huynh, C.P.; Simon, G.P.; Journal of Nanoparticle Research 10, 77-88, 2008.
[27] Wang, C.; Zhou, G.; Liu, H.; Wu, J.; Qiu, Y.; Gu, B.L.; Duan, W.; The Journal of Physical Chemistry B 110 (21), 10266-10271, 2006.
[28] Sears, A.; Batra, R.C.; Phys. Rev. B Condensed matter. 73, 085410, 2006.
[29] Song, Y.S.; Polymer engineering and science 46, 1350-1357, 2006.
[30] https://www.sigmaaldrich.com
[31] Worthington, C.C.; The Worthington Manual, Worthington Biochemical Co.; Lakewood, 1988.
[32] Kok, F.N.; Bozoglu, F.; Hasirci, V.; Biosensors and Bioelectronics 17(6), 531-539, 2002.
[33] Karimi, S.; Ghourchian, H.; Rahimi, P.; Rafiee-Pour, H.A.; Anal. Methods 4, 3225-3231, 2012.
[34] Tavares, A.P.M.; Silva, C.G.; Drazic, G.; Silva, A.M.T.; Loureiro, J.M.; Faria, J.L.; Journal of Colloid and Interface Science 454, 52–60, 2015.
[35] Jiang, H.J.; Yang, H.; Akins, D.L.; Journal of Electroanalytical Chemistry 623, 181-186, 2008.
[36] Xiao, F.; Zhao, F.Q.; Li, J.W.; Yan, R.; Yu, J.J.; Zeng, B.Z.; Analytica Chimica Acta 596, 79-85, 2007.
[37] Bodmann, O.; Walter, M.; Biochimica Et Biophysica Acta 110, 496-506, 1965.
[38] Tavakoli, H.; Ghourchian, H.; Moosavi-Movahedi, A.A.; Chilaka, F.C.; International journal of biological macromolecules 36 (5), 318-323, 2005.
[39] Trojanowicz, M.; Electroanalysis 14 (1920), 1311-1328, 2002.
[40] Jokar, M.; Safaralizadeh, M.H.; Hadizadeh, F.; Rahmani, F.; Kalani, M.R.; J Biomol Struct Dyn. 35 (2), 343-353, 2017.
[41] Yi, Y.; Zhu, G.; Liu, C.; Huang, Y.; Zhang, Y.; Li, H.; Zhao, J.; Yao, S.; Anal. Chem. 85 (23), 11464–11470, 2013.
[42] Motaharian, A.; Motaharian, F.; Abnous, K.; Hosseini, M.R.; Hassanzadeh-Khayyat, M., Anal Bioanal. Chem. 408 (24), 6769-79, 2016.