طراحي زيست حسگرشيميايي رنگ سنجي جديد، ساده وگزينش پذير شناسايي و بررسي خواص تجزيه اي كمپلكس كيتوسان/هيالورونيك اسيد: مطالعات تجربي و مكانيك كوانتومي

Design of a Novel, Simple, an‎d selec‎tive Colorimetric chemical Biosensor Identification an‎d Analytical Characterization of the Chitosan/Hyaluronic Acid Complex: Experimental an‎d Quantum Mechanical Studies

دكتري تخصصي

رشته شيمي (Ph.D) گرايش: تجزيه

دانشگاه پيام نور مركز شيراز

1404

1404/04/09

CD

ل،136

توللي،حسين ؛ فخرايي،سارا

كريمي ، محمدعلي ؛ رحيمي،عيسي

110-133ص

Colorimetric chemosensor , Bromopyrogallol red , Cu²⁺ ion , Cysteine , Hyaluronic acid , Chitosan , Drugs , Density Functional Theory (DFT) , Deformation Density Analysis (DDA) , Atoms in Molecules (AIM) Theory

دانشگاه پيام نور مركز شيراز

دربخش اول اين مطالعه، يك ‌حسگر رنگي شيميايي ساده و حساس براي شناسايي واندازه‌گيري يون مس دو ظرفيتي و ال-سيستئين معرفي گرديد. اين حسگر بر پايه روش سنجش جابجايي نشانگر، طراحي شده است كه در آن از رنگ بروموپيروگالول قرمز به عنوان مولكول نشانگراستفاده شد. كمپلكسBPR-Cu در حضور يون Cu²⁺ تشكيل مي‌شود و با افزودن Cys، اين كمپلكس به‌طور رقابتي شكسته شده و BPR آزاد مي‌گردد. اين فرآيند باعث ايجاد يك تغيير رنگ سريع و قابل مشاهده از آبي به بنفش در محيط بافري DMSO/MES با نسبت حجمي 1:4 در pH برابر 0/5 گرديد. حسگر پيشنهادي قادر به شناسايي Cys با حد تشخيص برابر با0/80 نانومولار بوده وهمچنين، محدوده پاسخ خطي آن بين 79/0 تا 00/21 ميكرومولار تعيين شد. با توجه به تغييرات نوري و تغيير رنگ ايجادشده، از اين سامانه به‌عنوان يك گيت منطقي نوعIMP جهت بررسي هم‌زمان حضور يون مس و سيستئين استفاده گرديد. اين ويژگي امكان طراحي يك واحد حافظه مولكولي با عملكرد مشابه "صفحه‌كليد قفل‌شونده" را فراهم نمود. گيرنده طراحي‌شده تكرارپذيري و دقت مناسبي از خود نشان داد و توانست به‌طور انتخابي Cys را در نمونه‌هاي زيستي نظير پلاسما و ادرار انسان تشخيص دهد. در نهايت، جهت بررسي دقت و صحت عملكرد روش، نتايج حاصل با داده‌هاي به‌دست‌آمده از روش كروماتوگرافي مايع با عملكرد بالا(HPLC) مقايسه شد كه تطابق قابل توجهي ميان آن‌ها مشاهده گرديد. در بخش دوم، با در نظر گرفتن اين نكته كه طراحي و توسعه زيست مواد در تحول فناوري‌هاي نوين پزشكي، مهندسي بافت و ارتقاء كيفيت زندگي نقش مؤثري ايفا مي‌كند و بررسي ويژگي‌هاي فيزيكيوشيميايي اين مواد زيست سازگار و تخريب¬پذير، در بهبود خواص و پايداري آ¬نها ضروري به نظر مي‌رسد، به مطالعه ساختارهاي هندسي و الكتروني كمپلكس هيالورونيك اسيد-كيتوسان پرداخته شد. در اين راستا، با استفاده از نظريه تابعي چگالي برهم¬كنش¬هاي بين¬مولكولي در فرآيند اتصال عرضي هيالورونيك اسيد و كيتوسان بررسي گرديد. تحليل چگالي تغيير شكل‌يافته و مولفه¬هاي آن، شامل آرامش اربيتال و فشار انرژي جنبشي نشان داد كه در هنگام تشكيل كمپلكس، توزيع وسيعي از چگالي الكتروني در ناحيه بين مولكولي اتفاق مي افتد و بيشترين تعداد برهم¬كنش بين مولكولي در بين گروه‌ها N-استيل و هيدروكسيل از هيالورونيك اسيد و گروههاي هيدروكسيل در استخلافهاي -CH2OH از مولكول كيتوسان رخ مي‌دهد. نتايج آناليز چگالي تغيير شكل يافته نشان داد كه در اين برهم¬كنش¬ها مولفه فشار انرژي جنبشي الكترون¬ها سهم بيشتري در پايداري كمپلكس دارد. بررسي مكان شناسي دانسيته الكتروني با استفاده از روش كوانتومي اتم¬ها در مولكول¬ها يا QTAIM، شبكه¬اي از پيوندهاي هيدروژني بين¬مولكولي با ماهيت الكترواستاتيكي را در اين كمپلكس نشان داد كه باعث تقويت خواص و خودترميمي اين هيدروژل در بهبود و التيام زخم ماده مي گردد. آناليز اربيتالهاي پيوند طبيعي NBO نشان داد كه در تشكيل كمپلكس هيالورونيك اسيد- كيتوسان، انتقالات الكتروني عمده از نوع n→σ^* و قويترين آنها از كيتوسان به هيالورونيك اسيد مي باشد. اين نتايج نشان مي‌دهد كه اين كمپلكس مي‌تواند گزينه‌اي مناسب براي كاربردهاي درماني باشد و خواص منحصر به فرد آن به توسعه مواد زيستي مؤثرتر كمك مي¬كند.

1404/07/08

منظر جعفري

78980