پيشرفت‌هاي اخير در توسعه زيست حسگرهاي بر پايه تثبيت مولكول‌هاي زيستي بر بستر نانوذرات طلا

Recent advances in development of biosensors based on biomolecules immobilization on gold nanoparticles substrate

امروزه تكنيك‌هاي تثبيت جزء زيستي به كمك مواد زيستي و فناوري نانو موردعلاقه قرارگرفته‌اند. ويژگي‌هاي يكتاي فيزيكي و نوري نانوذرات منجر به كاربردهاي متنوع در زمينه‌هاي مختلف مي‌شود. در اين مقاله به پيشرفت‌هاي اخير در روش‌هاي مختلف تثبيت مولكول‌هاي زيستي بر روي الكترود پوشيده شده از نانو ذرات طلا پرداخته‌شده است. شرايط سنتز نانو ذرات طلا و استفاده از آن‌ها در كاربردهاي متنوع و در حضور اجزاي تشخيصي مختلف شامل آپتامر، آنتي‌بادي و پروتئين شرح داده‌شده است. براي دستيابي به دانش فني نانو سامانه جهت تشخيص سلول‌هاي متاستاز شده، از يك آپتامر تثبيت‌شده بر روي بستر نانوذرات طلاي نشانده شده روي الكترود اكسيد قلع-اينديوم استفاده شد. با توجه به نتايج حاصل به نظر مي‌رسد طراحي و استفاده از نانوسامانه آپتامري متصل به طلا در يك نانوحسگر زيستي در جهت تشخيص رده سلولي مدلي كاربردي است. به‌منظور توسعه و ساخت حسگرهاي زيستي تشخيص پوكي استخوان، از طريق واكنش ميان نانوذرات طلا و مولكول‌هاي زيستي آنتي‌بادي، يك نانوكاوشگر طلا براي اندازه‌گيري الكتروشيميايي غير آنزيمي نشانگرها ساخته شد. از مزاياي اين سيستم تشخيصي ساده مي‌توان به افزايش حساسيت و گزينش پذيري، كاهش زمان اندازه‌گيري، نياز به مقدار كمتر نمونه اشاره نمود. با توجه به پتانسيل بالاي نانو زيست حسگرها در اندازه‌گيري‌هاي با دقت و حساسيت بالا، نانوسامانه تشخيص گاز هيدروژن سولفيد با استفاده از نانوزيست حسگرها طراحي و ساخته‌شده است. در اين سامانه از پروتئين سيتوكروم سي به‌عنوان جزء زيستي استفاده‌شده و مكانيزم عملكرد اين نانوسامانه بر پايه پديده رزونانس پلاسموني سطحي نانوساختارهاي طلا استوار است؛ كه نتايج نشانگر اين است كه استفاده از نانو ذرات طلا موجب افزايش حساسيت در تشخيص مولكول‌هاي كوچك مانند گاز است. مطالعات اخير در زمينه توسعه زيست حسگرها بر پايه نانوذرات، پتانسيل و مزاياي اين روش براي ساخت زيست حسگرهايي با عملكردهاي بالا را نشان دادند. ويژگي‌هاي يكتا نانوذرات طلا ازجمله پايداري فعاليت زيستي اجزاي زيستي به هنگام فرآيند تثبيت و همچنين اتصال‌دهنده رساناي مؤثر با قابليت الكتروكاتاليستي موجب گرديده كه به‌عنوان يك ابزار مناسب براي بهبود مواد الكترود و ساخت زيست حسگرهاي تكرارپذير و حساس كه در زمينه‌هاي مختلف تشخيصي به كار مي‌روند، شناخته شوند.

Today biomolecule immobilization techniques have been interested by using bio-materials and nanotechnology. The physical and optical properties of nanoparticles lead to various applications in various fields. In this paper, recent advances have been made in various methods for the stabilization of biological molecules on the electrode that coated with gold nanoparticle. The conditions have been described for the synthesis of gold nanoparticles and their use in various applications in the presence of various diagnostic components including aptamer, antibody and protein. To obtain the technical knowledge of the nanosystem for the detection of metastatic cells, an aptamir was immobilized on the substrate of the gold nanoparticles that coated on the tin-indium oxide electrode. According to the results, it seems that the design and use of a aptameric nanosystem is applicable for detecting cancer cells. To develop and construct biosensors for diagnosis of osteoporosis, through reaction between a gold nanoparticles and antibody biological molecules, a gold nanosystem was made to measure non-enzymatic electrochemical markers. The advantages of this simple diagnostic system can be mention to increase sensitivity and selectivity, reduce the time of measurement and use smaller amount of samples. Due to the high potential of nanobiosensors in high selectivity and high sensitivity measurements, the nanosystem for detection of hydrogen sulfide gas was designed and constructed using nanobiosensors. In this system, the cytochrome protein C is used as a biological component, and its mechanism of action is based on the surface plasmon resonance phenomenon of gold nanoparticles. The results indicate that the use of gold nanoparticles increases the sensitivity of detecting small molecules such as gases. Recent studies on the development of biosensors based on nanoparticles showed the potential and advantages of this method for construction of biosensors with high performance. The unique properties of gold nanoparticles, including the sustainability of biological activity of the biological components during the immobilization process as well as the effective conductive connector with electrocatalytic capability, which is known as a suitable tool for improving the electrode material and making repeatable and sensitive biosensors used in various diagnostic fields.