23857

BIOMED2 225

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيومكانيك

فني و مهندسي

1402/11/02

54 ص.

محسن رباني

عليرضا صنعتي , لاله شريعتي

سرطان روده , آنتي‌ژن كارسينوامبريونيك , حسگر زيست‌تقليد , طيف‌سنجي امپدانس الكتروشيميايي , مكسين , پليمر قالب مولكولي

سرطان روده سومين سرطان شايع در جهان است كه آمار ابتلاي سالانه آن به بيش از‌‌‌‌ يك ميليون نفر مي‌رسد. با توجه به تحقيقات پيشين و نياز به حسگرهاي ارزان‌قيمت با محدوده خطي و حد تشخيص مناسب براي تشخيص سريع اين سرطان، هدف از پژوهش حاضر ساخت يك حسگر زيستي مقرون‌به‌صرفه بر پايه مكسين براي تشخيص آنتي‌ژن كارسينوامبريونيك (CEA)، از مهم‌ترين نشانگرهاي زيستي سرطان روده است. در اين راستا با استفاده از تركيب فلوريد ليتيوم (LiF) و اسيد هيدروكلريك (HCl)، نانوصفحات مكسين سنتز شد. براي ساخت حسگر، پروتئين CEA به كمك تك‌لايه خودآرا (SAM) در يك آرايش منظم روي سطح الكترود نقره اصلاح‌شده با نانوصفحات مكسين تثبيت شد. در ادامه و براي تكميل فرآيند ساخت حسگر، پليمر قالب مولكولي (MIP) به عنوان گيرنده زيست‌تقليد، به كمك الكتروپليمريزاسيون اُ-فنيلن‌دي‌آمين (o-PD) و سپس شست‌وشو و حذف پروتئين از ساختار، روي سطح ايجاد شد. در تمام مراحل ساخت حسگر، آزمون طيف‌سنجي امپدانس الكتروشيميايي (EIS) به‌عنوان يك روش سنجش مستقيم، در حضور بافر فسفاتي (PBS) براي بررسي تأثير لايه‌هاي مختلف روي امپدانس سطح انجام شد. بررسي‌ها نشان داد مكسين نقش مهمي را در پايين نگه داشتن امپدانس نهايي حسگر ايفا مي‌كند. زمان كوتاه 10 دقيقه براي تشخيص، محدوده خطي متناسب با حد آستانه CEA (10 تا 100 نانوگرم بر ميلي‌ليتر)، حد تشخيص 35/8 نانوگرم بر ميلي‌ليتر و گزينش‌پذيري مناسب در برابر گونه‌هاي مزاحم در مقايسه با مطالعات قبل، ناشي از عملكرد خوب MIP در كنار مكسين است. قابليت توليد مجدد و تكرارپذيري نيز هر دو بالاي 97 درصد محاسبه شد كه نشان‌دهنده كيفيت مناسب حسگر ساخته‌شده است.

Colorectal cancer (CRC) , carcinoembryonic antigen (CEA) , biomimetic sensor , electrochemical impedance spectroscopy (EIS) , MXene , self-assembled monolayer (SAM) , molecularly imprinted polymer (MIP)

Design and fabrication of a disposable MXene-based biomimetic sensor for point-of-care monitoring of colorectal cancer

مهندسي پزشكي

Colorectal cancer (CRC) is the third most common cancer in the world, which affects more than one million people annually. According to previous research and the need for low-cost biosensors with a suitable linear range and detection limit for rapid detection of this cancer, this research aims to make a cost-effective biosensor based on MXene for the detection of carcinoembryonic antigen (CEA), one of the most important biomarkers of CRC. In this regard, using the combination of lithium fluoride (LiF) and hydrochloric acid (HCl), MXene nanosheets were synthesized. To fabricate the sensor, CEA protein was immobilized using a self-assembled monolayer (SAM) on the surface of a silver electrode modified with MXene nanosheets. Next and to complete the sensor manufacturing process, molecularly imprinted polymer (MIP) was created on the surface as a biomimetic receptor, with the help of o-phenylenediamine (o-PD) electropolymerization and then washing and removing the protein from the structure. In all stages of biosensor fabrication, the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) test was performed as a direct measurement method in the presence of phosphate buffer saline (PBS) to investigate the effect of different layers on the surface impedance. Investigations showed that MXene plays an essential role in keeping the final impedance of the biosensor low. A short time of 10 min for detection, a linear range proportional to the CEA cut-off (10 to 100 ng/mL), a detection limit of 8.35 ng/mL, and good selectivity against interfering species compared to previous studies resulted from the good performance of MIP next to MXene. The repeatability and reproducibility were both calculated above 97%, which indicates the good quality of the fabricated biosensor.

4