الكترود اصلاح شده الكتروشيميايي جهت توسعه نانوبيوسنسور براي تشخيص ژن rfbE باكتري اشريشياكولي O157:H7

A Modified Electrochemical Electrode for Development of Nanobiosensor for the Detection of rfbE Gene of Escherichia Coli O157:H7

زمينه و هدف: نانوبيوسنسورها مي‌توانند به­ جاي روش‌هاي تشخيص قديمي باكتري اشريشياكولي O157:H7 مورد استفاده قرارگيرند. در اين تحقيق، يك نانوبيوسنسور براي تشخيص بخشي از ژن rfbE باكتري اشريشيا كولي O157:H7 توسط تثبيت و هيبريداسيون توالي تك رشته DNAssDNA در سطح الكترود اصلاح شده با نانو ذرات طلا مورد بررسي قرارگرفته است. موادّ و روش­ها: روش طيف بيني امپدانس الكتروشيميايي براي بررسي خواص حسگري الكترود اصلاح شده مورد استفاده قرارگرفته است. سطح الكترود كار با روش الكتروشيميايي توسط نانوذرات طلا اصلاح شد. توالي تك رشته ­ي DNA تيوله با روش تك لايه­ ي خود تجمعي، روي سطح الكترود طلا به­ مدت دو ساعت تثبيت شد. تك لايه­ ي مخلوط، شامل مركاپتوهگزانول و مركاپتوپروپيونيك اسيد به ­عنوان يك لايه ­ي مسدودكننده استفاده گرديد. هيبريداسيون DNA/DNA با غوطه‌ورسازي الكترود طلاي اصلاح شده با ssDNA در غلظت 1 ميكرومولار DNA هدف انجام شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه الكترود اصلاح شده با نانوذرات طلا پس از تثبيت ssDNA، به­ طور مؤثري ژن rfbE باكتري اشريشيا كولي O157:H7 را ازطريق هيبريداسيون DNA تشخيص مي‌دهد. نانوبيوسنسور گزينش ­پذيري بسيار خوبي در تشخيص توالي DNA هدف نسبت به توالي داراي باز ناجور و توالي غير مكمل نشان داد. نتيجه­ گيري: با توجه به نتايج به­ دست آمده و بررسي مطالعات مشابه، نانوبيوسنسور الكتروشيميايي مبتني بر هيبريداسيون DNA، داراي مزايايي ازجمله هزينه­ ي كم، سادگي و كوچك سازي مي‌باشد و مي‌تواند زمينه‌اي براي توسعه­ ي ابزار تشخيص ژنومي را فراهم آورد.

Background & Objectives: Nanobiosensors could be used instead of traditional detection methods of Escherichia coli O157:H7. In this paper, a nanobiosensor for detection of rfbE gene of the Escherichia coli O157:H7 has been studied by immobilization and hybridization single strand DNA (ssDNA) sequences on the electrode surface modified with gold nanoparticles. Materials & Methods: Electrochemical impedance spectroscopy technique was used to study the properties of the sensing modified electrode. The working electrode surface was modified by electrochemical method with gold nanoparticles. The single-stranded DNA sequence using self-assembled monolayer was immobilized on the gold electrode for two hours. A mixed monolayer comprising both mercaptohexanol (MCH) and mercaptopropionic acid (MPA) were used as blocking layer. The hybridization DNA/DNA was performed by immersion of the modified gold electrode into ssDNA at a concentration of 1 μM target DNA. Results: The results showed that the electrode modified with gold nanoparticles after immobilizing ssDNA effectively detected rfbE gene of Escherichia coli O157:H7 by DNA hybridization . The nanobiosiosensor showed suitable selectivity for the detection of target DNA complementary sequence compared with the mismatched oligonucleotides sequence and the noncomplementary oligonucleotides sequence. Conclusion: According to the results obtained and similar studies, the electrochemical nanobiosensor based on DNA hybridization has advantages such as low cost, simplicity, and miniaturization and can provide a basis for the development of genomic detection tools.