ساخت و مشخصه يابي حسگر زيست‌تقليد ميكروسيال بر پايه نانوژنراتور تريبوالكتريك جهت پايش غيرتهاجمي بيماري التهاب روده از طريق عرق

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

دكتري

بيماري التهاب روده (IBD)، يك بيماري جهاني و رو به افزايش در سراسر جهان است. در بيماري التهاب روده به عنوان يك بيماري پيش رونده و ناتوان كننده، پايش پيوسته نشانگرهاي زيستي اختصاصي در كنترل روند بيماري و اطمينان از استراتژي درماني مي تواند كمك كننده باشد. از اين رو، استفاده از حسگرهاي زيستي به عنوان نمونه¬اي‌ از ابزارهاي تحليلي جديد، با مزايايي مانند سرعت و حساسيت بالا، نمونه برداري غير تهاجمي و امكان سنجش پيوسته آناليت ها مطرح مي شود. از ميان سيال‌هاي بدن، عرق به عنوان يك سيال قابل استفاده در حسگرهاي زيستي، حاوي اطلاعات بيوشيميايي فراواني است كه وضعيت ارگانيسم در سطح مولكولي را منعكس مي كند. به عنوان يكي از نشانگرهاي زيستي گزارش شده درون عرق، لاكتوفرين (LF) در دامنه وسيعي از مشكلات، از جمله بيماري التهابي روده (IBD)، بيماري‌هاي ‌ خودايمني و انواع مختلف سرطان‌ها نقش دارد. در اين پژوهش، يك حسگر زيست تقليد جديد براي شناسايي LF در عرق به‌صورت غيرتهاجمي ارائه شد. اين حسگر شامل نانوستاره‌هاي طلا (AuNSs) با اندازه ذرات به طور ميانگين 12 ±93 نانومتر است كه با روش ساخت يك مرحله‌اي و مقرون به صرفه سنتز شده‌اند. نوك‌هاي تيز AuNSs با اندازه ميانگين 4 ±20 نانومتر سطح الكتروفعال و انتقال الكترون را در اين حسگر زيستي الكتروشيميايي بهبود مي‌بخشد. اين حسگر كه از AuNSs و پليمر قالب مولكولي (MIP) تشكيل شده است، با روش‌هاي ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)، طيف‌سنجي تبديل فوريه زير قرمز (FTIR) و ولتامتري چرخه‌اي (CV) اعتبارسنجي شد. اين حسگر زيست تقليد در محيط زيستي پيچيده عرق عملكردي قابل اعتماد نشان داد و پاسخ الكتروشيميايي قابل اندازه‌گيري نسبت به LF در محدوده غلظتي 2 تا ng/mL 2000 ارائه شد. حساسيت‌ها در PBS و عرق به ترتيب 54/2 و µA.mL/ng 30/2 به‌دست آمد. حسگر زيستي موفق به دستيابي به حد تشخيص ng/mL 74/1 در محلول بافر فسفات سالين (PBS) و ng/mL 92/1 در نمونه عرق شد. همچنين، اين حسگر زيستي توانايي ساخت مجدد خوبي را با مقادير انحراف استاندارد نسبي (RSD) كمتر از 5% در غلظت‌هاي مختلف نشان داد. علاوه بر اين، يك پچ ميكروسيال طراحي و توسط نتايج شبيه‌سازي كامسول بررسي شد. اين پچ با خواص مكانيكي مناسب در متوسط زمان حدود 15 دقيقه، حجم عرق بين 10 تا 100 ميكروليتر را از سه نقطه از بدن داوطلبان فراهم كرد. علاوه بر جمع‌آوري عرق، با بهره‌گيري از تريبوالكتريك جامد- مايع (L-S TENG)، انرژي توليد شده توسط حركت سيال درون كانال‌هاي اين پچ مورد بررسي قرار گرفت تا بتوان از وِيژگي آن در بخش پايش و تامين انرژي استفاده كرد. به‌طور كلي، اين پژوهش يك گام به سمت توسعه فناوري‌هاي پوشيدني مقرون به صرفه و زيست تقليد براي شناسايي غيرتهاجمي نشانگرهاي التهابي LF محسوب مي‌شود. با امكان نظارت غيرتهاجمي، اين رويكرد مي‌تواند بينش‌هاي ارزشمندي را در مورد عود و پيشرفت بيماري ارائه دهد و داراي كاربردهاي بالقوه‌اي در دامنه وسيعي از اختلالات التهابي و مرتبط با ايمني باشد.

237717

مهندسي مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان