تحصيلات تکميلي

نام و نام خانوادگي : عبدالحميد هاتفي مهرجردي

دانشكده : علوم

استاد راهنما : دکتر رضا کريمي شروداني

تاريخ دفاع : 30/7/87

رشته و گرايش : شيمي-تجزيه

استاد مشاور : -

تثبيت آنزيم گلوکز اکسيداز برسطح تک‏لايه‌هاي خودآراي کربوکسيليک انيدريد جهت ساخت زيست حسگر گلوکز

چكيده

عمل‌كرد آنزيم‌ها در فاز محلول به‌لحاظ پايداري كم و عمر كوتاه آنزيم، مشكلات مربوط به جداسازي محصولات از آنزيم، و راندمان كم مطلوب نيست. لذا، براي اهداف فن‌آوري و همين‌طور تحقيقات بنيادي، سعي بر تثبيت آنزيم‌ها در سطح جامدات بوده است. در اين راستا تحقيقات وسيعي انجام شده است و آنزيم‌ها در سطح زئوليت‌ها، بافت خمير كربن، پليمرهاي هادي آلي، ژل‌هاي معدني، لايه‌هاي نازك پليمري و بطور اخص، تك‌لايه‌هاي خودآرا تثبيت و عمل‌كرد آن مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است. در بين اين پايه‌‌ها، تك‌لايه‌هاي خودآرا از محاسن زيادي برخوردار بوده است. بعنوان مثال، عامل‌هاي آميني ال‑ليزين آمينو اسيد آنزيم به سطح عامل‌دار شده با گروه‌هاي كربوكسيليك اسيد به طريق كوالان پيوند زده مي‌شود. تك‌لايه‌هاي خودآراي تيولي برروي طلا، يكي از بهترين روش‌هاي ايجاد گروه‌هاي عاملي مناسب در جبهه خارجي سطح جهت پيوند آنزيم‌ها و ساخت زيست‌حسگرها مي‌باشد. ساختار تمام زيست حسگرها شامل دو جزء اصلي است: (1)سامانه تشخيص كه يك ماده بيولوژيك تثبيت شده در سطح است (نظير آنزيم‌ها و آنتي‌بادي‌ها)، و (2) مبدل كه يك تبديل كننده علامت تشخيص داده شده به يك علامت قابل آشكارسازي و پردازش (نظير مبدل‌هاي الكتريكي، نوري، و حرارتي) مي‌باشد. اتصال آنزيم (سامانه تشخيص) به سطح تك‌لايه‌هاي تيولي (رابط بين آنزيم و سطح فلز) معمولاً از طريق فعال كردن گروه‌هاي كربوكسيليك اسيد، موجود در سطح تك‌لايه‌ها، به كمك معرف‌هاي فعال كننده صورت مي‌گيرد. بنابراين، آنزيم ناگزير با اين فعال‌كننده‌ها تماس خواهد داشت. بعلاوه، معرف‌هاي فعال‌كننده گران‌قيمت هستند. بنابراين، حذف فعال‌كننده‌ها ار مسير تثبيت آنزيم بسيار مطلوب است. يك روش جديد و مطلوب مي‌تواند روشي باشد كه در آن فعال‌كننده در تماس با آنزيم قرار نگيرد.

هدف اين تحقيق عبارت ‌است از توسعه‌ي يك روش جديد جهت حذف معرف‌هاي فعال‌كننده از مسير تثبيت آنزيم‌ها در سطح، و ساخت زيست‌حسگر گلوكز بر اين اساس. به اين منظور از تك‌لايه‌هاي خودآراي تيولي در سطح طلا بعنوان سكوي تثبيت آنزيم گلوكز‌ اكسيداز (يك آنزيم ايده‌آل و نماينده رفتار آنزيم‌هاي اكسيدوردوكتاز)، و مبدل‌هاي آمپرومتري و طيف‌سنجي مقاومت ظاهري الكتروشيميايي، بعنوان مبدل‌هاي كارآمد الكتروشيميايي استفاده و روش جديد پايه‌گذاري شده ‌است. روش توسعه يافته براساس تشكيل انيدريد در سطح طلاي اصلاح شده با تك‌لايه مركاپتوسوكسينيك اسيد استوار است. در اين راستا از روش‌هاي الكتروشيميايي نظير ولتامتري چرخه‌اي، آمپرومتري، و طيف سنجي مقاومت ظاهري الكتروشيميايي در حضور ردياب مناسب استفاده و بطور كمّي با ارزيابي عوامل انتقال بار، ثابت سرعت ظاهري، و لايه دوگانه خازني موفقيت آميزبودن اين روش تأييد شد در قسمت دوم اين پايان‌نامه، همين روش را بكار گرفته و عمل‌كرد آنزيم در سطح تك‌لايه‌هاي تك، دو، و چهار عاملي اسيدي مقايسه شد، و تك‌لايه چهار عاملي بعنوان تك‌لايه مناسب‌تر تشخيص داده شد. كار در حال پيشرفت است تا با بكارگيري (1)سكّو‌هاي ديگري از تك‌لايه‌ها و (2) آنزيم‌هاي شاخص و با اهميت‌ ديگري از اين نوع، روش توسعه يافته در اين كار مورد آزمايش قرار‌گيرد.

واژه‌هاي کليدي: تك‌لايه‌هاي خودآرا، تثبيت آنزيم، مركاپتوسوكسينيك انيدريد، آنزيم گلوكزاكسيداز، طيف سنجي مقاومت ظاهري، كرنوآمپرومتري، ولتامتري چرخه‌اي، اندازه‌گيري آهن(III)، تيودي‌سوكسينيك اسيد.