طراحي و ساخت بيوسنسور آنزيمي لكاز بر پايه اكسيد گرافن و پلي‌آنيلين به منظور اندازه گيري دفستاتين

سابقه و هدف: يك بيوسنسور از دو جزء شامل عنصر حسگر زيستي و مبدل به منظور تعيين غلظت آناليت تشكيل شده است كه با انجام يك واكنش زيستي در مجاورت مبدل امكان تشخيص آن افزايش مي‌يابد. از مزاياي بيوسنسورها نسبت به روش‌هاي متداول در اندازه‌گيري آناليت و كنترل بيوشيمي مي‌توان به قابليت استفاده مجدد، انجام سريع واكنش و ويژه بودن آن ها اشاره نمود. لكاز يكي از مهم‌ترين آنزيم‌هاي متعلق به خانواده اكسيدو رداكتاز هاست. خاصيت كاتاليزوري لكاز بيش تر مربوط به فعاليت آن نسبت به دي فنول‌هاي اورتو و پارا بوده و وابسته به نوع اورگانيسم توليدكننده آن است. برخلاف بسياري از آنزيم‌ها كه فقط بر يك سوبستراي كاملاً اختصاصي عمل مي‌كنند. اين آنزيم اكسايش طيف وسيعي ازسوبستراها مانند دي فنل‌ها، پلي‌فنل‌ها، دي آمين‌ها، متوكسي فنل‌ها، آمين‌هاي آروماتيك و آسكوربات را كاتاليز مي‌كند. پروتئين تيروزين فسفاتاز گروهي از آنزيم‌ها هستند كه وظيفه حذف گروه فسفات از اسيد آمينه تيروزين در پروتئين‌ها را به عهده دارد. هدف از اين پروژه طراحي و ساخت بيوسنسور آنزيمي بر مبناي الكترودهاي صفحه چاپي كربني اصلاح شده با حساسيت و گزينش‌ پذيري بالاي براي اندازه‌گيري دقيق و سريع دفستاتين بوده است. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه تجربي، بيوسنسور از طريق تثبيت آنزيم لكاز بر سطح الكترود تهيه شد. براي اين‌منظور در ابتدا سطح الكترود كربن چاپي استفاده از نانوكامپوزيت گرافن اكسايد/ پلي‌آنيلين اصلاح شد. سپس آنزيم لكازاز طريق اتصال‌دهنده‌هاي EDC/NHS بر روي سطح آن تثبيت شد. رفتار الكتروشيميايي الكترودها با استفاده از ولتامتري چرخه‌اي (CV) و امپدانس (EIS) مورد بررسي قرار گرفت. پارامترهاي بهينه مانند پتاسيل اكسايش، pH، دما و غلظت بهينه شد. در پتانسيل 0.45 ولت نسبت به الكترود نقره/كلريد نقره ميزان جريان هر نمونه توسط بيوسنسور، تعيين‌گرديد. سپس نمودار كاليبراسيون آن رسم و ازطريق درونيابي سيگنال‌هاي آمپرومتريك منطبق بر منحني‌هاي كاليبراسيون به‌دست آمده با محلول‌هاي دفستاتين، اندازه‌گيري‌ها تكميل شد. بدون هيچ‌گونه آماده‌سازي، از نمونه‌هاي استاندارد دفستاتين به نمونه نسكافه رقيق شده با بافرفسفات (0.05 مولار، 6.5pH) اضافه شد و ميزان بازيابي تعيين گرديد. يافته‌ها: با تثبيت گرافن اكسايد و آنزيم بر روي سطح الكترود ميزان جريان كاتدي و آندي الكترود اصلاح شده نسبت به الكترود اصلاح نشده در محلول K4Fe(CN)6/K3Fe(CN)6 افزايش يافت. افزايش سرعت انتقال الكترون در سطح الكترود به ميزان 20 ميكروآمپر مشاهده شد كه در نتيجه حضور نانوذرات گرافن در سطح الكترود بود. پاسخ الكترود در محدوده 10 تا 900 نانومولار خطي گزارش شد. حد تشخيص الكترود برابر 6 نانومولار بود. استنتاج: از آن‌جا كه اين پروتئين‌ها در مسيرهاي سيگنالينك سلولي و بروز برخي بيماري‌ها موثر هستند، استفاده از دفستاتين به عنوان داروي مهاركننده مورد توجه قرار گرفته است. از اين رو ارائه روشي دقيق و سريع براي اندازه‌گيري دفستاتين از اهميت بالايي در صنايع دارويي برخوردار است. بيوسنسور تهيه شده شامل آنزيم لكاز و نانوذرات گرافن تثبيت شده توسط نانوكامپوزيت كيتوزان بر سطح الكترود بود و جهت اندازه‌گيري دفستاتين با دقت بالا به‌كار مي‌رود. آنزيم لكاز تثبيت شده بر سطح الكترود قادر است مولكول دفستاتين را به‌صورت اختصاصي اكسيد كند و موجب توليد پاسخ اختصاصي الكترود نسبت به اين مولكول باشد.