Cảm biến sinh học điện hóa phát hiện kháng nguyên PSA sử dụng đầu thu sinh học nhân tạo psa mip

Cảm biến sinh học điện hóa phát hiện kháng nguyên PSA sử dụng đầu thu sinh học nhân tạo psa mip Cảm biến sinh học điện hóa phát hiện kháng nguyên PSA sử dụng đầu thu sinh học nhân tạo psa mip Cảm biến sinh học điện hóa phát hiện kháng nguyên PSA sử dụng đầu thu sinh học nhân tạo psa mip Cảm biến sinh học điện hóa phát hiện kháng nguyên PSA sử dụng đầu thu sinh học nhân tạo psa mip Cảm biến sinh học điện hóa phát hiện kháng nguyên PSA sử dụng đầu thu sinh học nhân tạo psa mip Cảm biến sinh học điện hóa phát hiện kháng nguyên PSA sử dụng đầu thu sinh học nhân tạo psa mip Cảm biến sinh học điện hóa phát hiện kháng nguyên PSA sử dụng đầu thu sinh học nhân tạo psa mip

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ THU CẢM BIẾN SINH HỌC ĐIỆN HÓA PHÁT HIỆN KHÁNG NGUYÊN PSA SỬ DỤNG ĐẦU THU SINH HỌC NHÂN TẠO PSA-MIP Chuyên ngành : Vật lý kỹ thuật LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS TS Trương Thị Ngọc Liên Hà Nội – 2019 LỜI CẢM ƠN Lời luận văn xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới PGS TS Trương Thị Ngọc Liên, người thầy tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi công việc sống giúp tơi hồn thành tốt luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô viện Vật Lý Kỹ Thuật tạo điều kiện để học tập, nghiên cứu Viện suốt q trình học tập trường Tơi xin cảm ơn hỗ trợ Quỹ Phát triển khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED)- mã số 103.99-2017.333 hỗ trợ thực đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất bạn bè, đặc biệt người bạn phịng thí nghiệm cảm biến sinh học, người quan tâm, động viên, trao đổi thông tin, kiến thức suốt thời gian qua Cuối cùng, xin dành tình cảm đặc biệt đến gia đình, người thân tôi, người tin tưởng, động viên tiếp sức cho thêm nghị lực để vững bước vượt qua khó khăn Hà Nội, ngày 18 tháng năm 2019 Học viên Nguyễn Thị Thu LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình Tác giả Nguyễn Thị Thu LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHĨA 2017B MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI MỞ ĐẦU .7 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .9 Cảm biến sinh học .9 1.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 1.2 Ứng dụng 12 Ung thư tiền liệt tuyến 13 2.1 Nguyên nhân gây bệnh 14 2.2 Phương pháp chẩn đoán 15 2.3 Kháng nguyên PSA - chất điểm khối u 16 Màng đơn lớp tự lắp ghép (Self-assembly molecular-SAM) 18 Công nghệ polyme in phân tử chế tạo đầu thu sinh học nhân tạo 20 4.1 Nguyên lý in phân tử 20 4.2 Ứng dụng 23 Một số kỹ thuật phân tích sử dụng nghiên cứu .24 5.1 Phương pháp quét tuần hoàn 24 5.2 Phương pháp phân tích quang phổ tán xạ Raman .27 5.3 Phương pháp phổ tổng trở điện hóa (EIS) 29 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 33 Hóa chất, vật tư thiết bị .33 1.1 Hóa chất .33 1.2 Vật tư, thiết bị 36 Quy trình chế tạo cảm biến sử dụng đầu thu sinh học nhân tạo PSA-MIP 38 2.1 Tổng hợp hạt nano vàng (AuNPs) điện cực SPCE .39 2.2 Chế tạo đầu thu PSA-MIP 41 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 Đặc trưng quang phổ Raman .45 Cảm biến PSA-MIP@pp1 .49 2.1 Khảo sát độ nhạy cảm biến theo bề dày màng polymer 49 NGUYỄN THỊ THU LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B 2.2 Khảo sát độ chọn lọc cảm biến 54 Cảm biến PSA-MIP@pp2 .56 3.1 Khảo sát hoạt động cảm biến PSA-MIP@pp2a 56 3.2 Khảo sát hoạt động cảm biến PSA-MIP@pp2b 59 KẾT LUẬN .64 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 NGUYỄN THỊ THU LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo nguyên lý cảm biến sinh học nói chung 10 Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý làm việc cảm biến sinh học 12 Hình 1.3: Tuyến tiền liệt bình thường tuyến tiền liệt ung thư .14 Hình 1.4: Cấu trúc kháng nguyên PSA (PSA/KLK3) 16 Hình 1.5: Cấu trúc phân tử p-ATP hình thành màng SAM(p-ATP) .20 Hình 1.6: Quá trình in phân tử vào mạng polyme 21 Hình 1.7: a) In phân tử sử dụng liên kết cộng hóa trị; 23 b) In phân tử sử dụng liên kết khơng cộng hóa trị .23 Hình 1.8: Mối quan hệ dòng-thế phương pháp CV 25 Hình 1.9: Sơ đồ biến đổi Raman 28 Hình 1.10: Mạch điện tương đương Randles đường cong Nyquist đặc trưng phổ EIS cảm biến faradaic 31 Hình 2.1: Cấu trúc điện cực SPCE hãng Biodevice, Nhật Bản .36 Hình 2.2: Hệ phân tích điện hóa (trái) máy đo quang phổ Raman (phải) .37 Hình 2.3: Quy trình chế tạo đầu thu sinh học nhân tạo PSA-MIP phát kháng nguyên PSA sử dụng điện cực AuNPs-SPCE theo công nghệ polyme in phân tử theo hai kỹ thuật: pp1) sử dụng kháng thể đơn dòng mAb-PSA pp2) in trực tiếp kháng nguyên PSA vào màng polyme với dung dịch polyme khơng chứa HAuCl4 (pp2a) có chứa HAuCl4 (pp2b) với mục đích nhúng hạt vàng vào màng polyme-MIP 38 Hình 2.4: Đặc trưng dịng - q trình qt tuần hoàn tổng hợp AuNPs điện cực SPCE 40 Hình 2.5: Đặc trưng dịng-thế q trình qt tuần hồn làm bề mặt đế AuNPs-SPCE dung dịch H2SO4 1M 41 Hình 3.1: Đặc trưng quang phổ Raman điện cực cảm biến sau bước chế tạo 47 NGUYỄN THỊ THU LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHĨA 2017B Hình 3.2: Đặc trưng phổ EIS biểu diễn mặt phẳng Nyquist thu nồng độ kháng nguyên PSA khác cảm biến PSA-MIP@pp1 với số vòng quét tạo màng polyme MIP 26, 28 30 .51 Hình 3.3: Đặc trưng phổ EIS thu nồng độ PSA cảm biến NIP 52 Hình 3.4: Đường đặc trưng chuẩn cảm biến PSA-MIP@pp1 thể phụ thuộc RCT vào nồng độ kháng nguyên PSA với số vòng quét tạo màng polyme 26, 28 30 53 Hình 3.5: Phổ đặc trưng EIS cảm biến PSA-MIP@pp1 ghi nhận môi trường kháng nguyên PSA môi trường kháng ngun/hooc mơn khác (hCG, TAU, AFP) có cấu trúc tương tự kháng nguyên PSA nồng độ 5ng/mL 10 ng/mL 55 Hình 3.6: Độ chọn lọc cảm biến PSA-MIP@pp1 môi trường kháng nguyên PSA kháng nguyên/hooc môn khác nồng độ ng/mL 10 ng/mL .56 Hình 3.7: Đặc trưng phổ EIS thu nồng độ PSA khác cảm biến PSA-MIP@pp2a 57 Hình 3.8: So sánh đường đặc trưng chuẩn cảm biến PSA-MIP@pp2a cảm biến PSA-MIP@pp1 .59 Hình 3.9: Đặc trưng phổ EIS thu nồng độ PSA khác cảm biến PSA-MIP@pp2b 60 Hình 3.10: So sánh đường đặc trưng chuẩn thể phụ thuộc RCT vào nồng độ PSA cảm biến PSA-MIP@pp2a PSA-MIP@pp2b 62 NGUYỄN THỊ THU LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT EDC: 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide EIS : Electrochemical Impedance Spectroscopy LOD: Limit of detection MIP : Molecular imprinted polymer NHS: N-hydroxysulfosuccinimide NIP : Non-imprinted polymer KLK3 : Kallikrein PSA : Prostate specific antigen PBS: Phosphate Buffered Saline SAM: Self-Assembled monolayer SPCE : Screen-printed carbon electrode UTTLT : Ung thư tiền liệt tuyến NGUYỄN THỊ THU LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: PSA huyết khả ung thư tiền liệt tuyến [7] 15 Bảng 2.1 Danh mục hóa chất sử dụng nghiên cứu 34 Bảng 3.1: Dịch chuyển Raman ghi nhận điện cực cảm biến sau bước chế tạo 48 Bảng 3.2: Giá trị RCT cảm biến PSA-MIP@pp2a PSA-MIP@pp2b với nồng độ PSA xác định .61 NGUYỄN THỊ THU LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B LỜI MỞ ĐẦU Ung thư tiền liệt tuyến (UTTLT) loại ung thư phát triển tuyến tiền liệt, phần hệ thống sinh sản nam giới UTTLT bệnh ung thư phổ biến nam giới châu Âu, Hoa Kì bệnh ung thư đứng thứ hai toàn giới, sau ung thư phổi Đã có 1111000 trường hợp ung thư tiền liệt tuyến chuẩn đoán vào năm 2012 tồn giới Năm 2013 có tổng số 46690 trường hợp ung thư tiền liệt tuyến chuẩn đốn Mỹ Nó dự đốn bệnh ung thư phổ biến Anh vào năm 2030 Theo PGS.TS Vũ Lê Chuyên, Chủ tịch Hội Tiết Niệu – Thận học Việt Nam, tỉ lệ UTTLT Việt Nam mức thấp so với giới tỉ lệ tử vong lại cao, trung bình có khoảng 700 ca tử vong tổng số 1200 ca mắc năm UTTLT có xu hướng phát triển nam giới độ tuổi 50 Do tuổi thọ người ngày tăng nên UTTLT bệnh ác tính đáng lo ngại người cao tuổi [4][5] Do việc phát theo dõi thay đổi nồng độ chất điểm khối u đóng vai trị quan trọng việc phát kiểm sốt ung thư tiền liệt tuyến Ung thư tiền liệt tuyến thường chuẩn đoán phương pháp kiểm tra trực tràng dựa vào thay đổi nồng độ kháng nguyên PSA máu, ung thư tiền liệt tuyến bắt đầu phát triển nồng độ kháng nguyên PSA vượt ngưỡng ng/mL Trong năm gần đây, cảm biến sinh học thu hút quan tâm nhà khoa học giới nước Sự phát triển cảm biến sinh học giúp giải nhu cầu cấp thiết phân tích đơn giản dễ đưa vào ứng dụng thực tế Ưu điểm trội cảm biến sinh học so với phương pháp phân tích truyền thống đơn giản sử dụng, thời gian phân tích ngắn, độ nhạy cao tính chọn lọc cao hệ hóa học sinh học [34] Nghiên cứu cảm biến sinh học (biosensor) phát triển mạnh, với mức độ tăng trưởng khoảng 60%/năm, chủ yếu lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, kiểm định thực phẩm giám sát môi tường Thị trường cảm biến sinh học ước tính khoảng 12 tỉ USD/năm, 30% thuộc lĩnh vực y tế NGUYỄN THỊ THU LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHĨA 2017B Hình 3.5: Phổ đặc trưng EIS cảm biến PSA-MIP@pp1 ghi nhận môi trường kháng nguyên PSA môi trường kháng nguyên/hooc môn khác (hCG, TAU, AFP) có cấu trúc tương tự kháng nguyên PSA nồng độ 5ng/mL 10 ng/mL NGUYỄN THỊ THU 55 LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B Hình 3.6: Độ chọn lọc cảm biến PSA-MIP@pp1 môi trường kháng nguyên PSA kháng nguyên/hooc môn khác nồng độ ng/mL 10 ng/mL Cảm biến PSA-MIP@pp2 3.1 Khảo sát hoạt động cảm biến PSA-MIP@pp2a Trong nghiên cứu này, bỏ qua bước cố định kháng thể gắn kháng nguyên lên bề mặt điện cực mà tạo đầu thu sinh học nhân tạo phát kháng nguyên PSA cách trộn trực tiếp kháng nguyên PSA vào dung dịch polyme sau tạo màng polyme MIP điện cực SAM/AuNPs-SPCE trình bày mục chương phần thực nghiệm Đặc trưng phổ tổng trở thu trước sau cho cảm biến PSA-MIP@pp2a nhúng vào nồng độ khác kháng nguyên PSA biểu diễn hình 3.7 Đường kính bán cung phổ EIS biểu diễn mặt phẳng Nyquist tăng tương ứng với nồng độ PSA tăng Từ thấy có tái liên kết phân tử PSA vào khn in NGUYỄN THỊ THU 56 VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B -Z"(k) LUẬN VĂN CAO HỌC Nồng độ kháng nguyên PSA (ng/mL) 4 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Z'(k) 10 Hình 3.7: Đặc trưng phổ EIS thu nồng độ PSA khác cảm biến PSA-MIP@pp2a Đường đặc trưng chuẩn thu sau biểu diễn giá trị RCT theo nồng độ kháng nguyên PSA tương ứng thể hình 3.8 Từ đường đặc trưng chuẩn cảm biến chúng tơi thấy có vùng rõ rệt vùng nồng độ thấp ( ng/mL  10 ng/mL) vùng nồng độ cao ( 10 ng/mL  80 ng/mL) Trong vùng nồng độ này, giá trị RCT biến đổi tuyến tính theo nồng độ kháng nguyên Do đó, cảm biến phát kháng nguyên PSA dải nồng độ thấp nồng độ cao Tiến hành khớp hàm đường đặc trưng chuẩn dải nồng độ ng/mL  10 ng/mL xác định giới hạn phát (LOD) độ nhạy cảm biến 0,4 ng/mL 209 /ng.mL-1, ứng với phương trình RCT = -0,085 + 0,257*(nồng độ PSA) Với phương pháp này, cảm biến hoạt động tốt dải làm việc rộng độ nhạy cảm biến lại thấp nhiều so với cảm biến PSA- NGUYỄN THỊ THU 57 LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHĨA 2017B MIP@pp1 Điều giải thích việc bỏ qua bước cố định kháng thể gắn kháng nguyên làm giảm tính định hướng kháng nguyên in màng polyme dẫn tới giảm tính định hướng đầu thu PSA-MIP làm cho trình tái liên kết kháng nguyên PSA diễn khó khăn Từ đường đặc trưng chuẩn cảm biến PSA-MIP@pp2a, thấy vùng nồng độ thấp, độ dốc đường đặc trưng chuẩn (Slope = 257,62) lớn so với độ dốc đường đặc trưng chuẩn vùng nồng độ cao ( Slope = 83,69) Điều giải thích sau, diện tích cảm biến nhỏ (2,64 mm2) nên giới hạn số lượng đầu thu PSA-MIP hình thành Khi nồng độ kháng nguyên thấp, trình tái liên kết xảy dễ dàng Tuy nhiên, số lượng kháng nguyên với số lượng đầu thu PSA-MIP có bề mặt cảm biến dẫn đến hiệu ứng cạnh tranh làm giảm xác suất tái liên kết kháng nguyên PSA với đầu thu PSA-MIP chúng dẫn tới tín hiệu cảm biến đạt trạng thái bão hòa Tuy vùng làm việc cảm biến rộng độ nhạy thấp lại điểm hạn chế cảm biến PSA-MIP@pp2a Vì vậy, chúng tơi đặt đặt mục tiêu nghiên cứu để tăng độ nhạy cảm biến cách tạo thêm hạt nano vàng vào mạng polyme làm tăng độ dẫn cảm biến NGUYỄN THỊ THU 58 LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHĨA 2017B Hình 3.8: So sánh đường đặc trưng chuẩn cảm biến PSA-MIP@pp2a cảm biến PSA-MIP@pp1 3.2 Khảo sát hoạt động cảm biến PSA-MIP@pp2b Cảm biến PSA-MIP@pp2b có quy trình chế tạo tương tự quy trình chế tạo cảm biến PSA-MIP@pp2a Tuy nhiên để độ dẫn màng polyme, việc trộn trực tiếp kháng ngun PSA vào dung dịch polyme hóa, chúng tơi cịn pha tạp thêm lượng định HAuCl4 sau quét tuần hoàn qua khử vàng 0,45 V vs Ag/AgCl nhằm mục đích khử vàng từ muối vàng Sau chế tạo, tiến hành khảo sát hoạt động cảm biến PSA-MIP@pp2b phương pháp đo phổ EIS Trên hình 3.9 trình bày đặc trưng phổ EIS cảm biến PSA-MIP@pp2b nhúng cảm biến vào môi trường chứa kháng nguyên PSA nồng độ xác định khoảng từ ng/mL đến 80 ng/mL Kết cho thấy đường kính bán cung Nyquist tăng tương ứng với việc tăng nồng độ kháng nguyên PSA So sánh đường đặc trưng phổ tổng trở cảm biến PSA-MIP@pp2a cảm biến PSA-MIP@pp2b NGUYỄN THỊ THU 59 LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHĨA 2017B ta thấy có khác biệt rõ rệt Đường kính bán cung cảm biến PSA-MIP@pp2b lớn nhiều so với cảm biến PSA-MIP@pp2a Giá trị RCT xác định thông qua khớp hàm phổ trở loại cảm biến sử dụng mạch tương đương Randles trình bày bảng 3.2 Chúng tiến hành vẽ đường đặc trưng chuẩn thể phụ thuộc RCT vào nồng độ PSA Quan sát đường đặc trưng chuẩn cảm biến thấy giá trị RCT cảm biến PSA-MIP@pp2b tăng nhanh nhiều so với cảm biến PSA-MIP@pp2a mà thay đổi nồng độ (xem hình 3.9) Áp dụng cơng thức tính độ nhạy, ta tính độ nhạy cảm biến PSAMIP@pp2b có giá trị 438 /ng.mL-1 , lớn gấp 2,1 lần so với độ nhạy cảm biến PSA-MIP@pp2a (khơng có HAuCl4) Điều chứng tỏ cảm biến pha tạp thêm AuNPs vào trình polyme cho độ nhạy cao hẳn so với cảm biến không 10 -Z"(k) pha tạp AuNPs vào màng polyme MIP Nồng độ kháng nguyên PSA (ng/mL) 10 20 30 40 50 60 70 80 Z'(k) 10 12 14 16 Hình 3.9: Đặc trưng phổ EIS thu nồng độ PSA khác cảm biến PSA-MIP@pp2b NGUYỄN THỊ THU 60 LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B Bảng 3.2: Giá trị RCT cảm biến PSA-MIP@pp2a PSA-MIP@pp2b với nồng độ PSA xác định Nồng độ PSA (ng/mL) RCT (k) Cảm biến MIP@pp2a Cảm biến MIP@pp2b (không pha tạp HauCl4) (pha tạp HauCl4) 0.690 0.603 0.899 1.042 1.051 1.362 1.356 1.687 1.604 2.080 1.834 2.483 10 3.239 4.631 20 3.541 5.969 30 3.939 6.959 40 4.387 8.183 50 4.857 9.177 60 5.148 10.518 70 5.584 10.778 80 5.837 - 90 5.860 - 100 5.951 - NGUYỄN THỊ THU 61 LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B Cũng giống cảm biến PSA-MIP@pp2a, tín hiệu cảm biến PSA-MIP@pp2b chia làm vùng làm việc rõ ràng, vùng nồng độ thấp từ ng/mL đến 10 ng/mL vùng nồng độ cao từ 10 ng/mL đến 60 ng/mL Dải nồng độ phát cảm biến pha tạp hạt vàng nhỏ so với dải nồng độ cảm biến không pha tạp hạt vàng Chúng cho rằng, việc pha tạp hạt vàng vào mạng polyme làm tăng độ nhạy chiếm lượng nhỏ diện tích hiệu dụng bề mặt cảm biến dẫn đến làm giảm hốc nhận diện Tiến hành khớp tuyến tính đường đặc trưng chuẩn cảm biến PSA-MIP@pp2b dải nồng độ thấp xác định giới hạn phát cảm biến 10 RCT(k) 0,23 ng/mL, ứng với phương trình RCT = 2,95 + 0,4*(nồng độ PSA) Như vậy, PSA-MIP@pp2a, R21 = 0,994, R22 = 0,995 PSA-MIP@pp2b, R21 = 0,996, R22 = 0,998 NIP sensor Nồng độ kháng nguyên PSA (ng/mL) 20 40 60 80 100 120 Hình 3.10: So sánh đường đặc trưng chuẩn thể phụ thuộc RCT vào nồng độ PSA cảm biến PSA-MIP@pp2a PSA-MIP@pp2b NGUYỄN THỊ THU 62 LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B việc pha tạp hạt nano vàng vàng mạng polyme, độ nhạy cảm biến cải thiên đáng kể Hình 3.10 thể đường đặc trưng chuẩn thể phụ thuộc RCT vào nồng độ PSA cảm biến PSA-MIP@pp2 NGUYỄN THỊ THU 63 LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B KẾT LUẬN Trong nghiên cứu này, chế tạo thành cơng cảm biến phổ tổng trở điện hóa sử dụng đầu thu sinh học nhân tạo PSA-MIP xác định định lượng kháng nguyên PSA Đầu thu PSA-MIP chế tạo theo hai phương pháp: sử dụng không sử dụng kháng thể đơn dòng mAb-PSA Các kết mà nghiên cứu đạt luận văn bao gồm: Tối ưu hóa hai quy trình cơng nghệ chế tạo đầu thu PSA-MIP xác định kháng nguyên PSA: PSA-MIP@pp1 PSA-MIP@pp2 Cảm biến PSA-MIP@pp1 cho phép xác định kháng nguyên PSA với dải nồng độ làm việc tuyến tính từ ng/mL đến 10 ng/mL, giới hạn phát 0,19 ng/mL Cảm biến chế tạo có độ nhạy độ chọn lọc cao đáp ứng yêu cầu xác định định lượng kháng nguyên PSA Cảm biến PSA-MIP@pp2 cho phép xác định kháng nguyên hai vùng làm việc tuyến tính ng/mL đến 10 ng/mL 10 ng/mL đến 80 ng/mL với giới hạn phát cảm biến 0,4 ng/mL Đã pha tạp thành cơng hạt vàng kích thước nano vào màng polyme q trình polyme hóa làm tăng độ dẫn màng polyme MIP, cải thiện độ nhạy cảm biến Cảm biến hoạt động tốt hai dải nồng độ từ ng/mL đến 10 ng/mL 10 ng/mL đến 60 ng/mL, giới hạn phát cảm biến 0,23 ng/mL Phân tích phổ Raman ghi nhận đỉnh phổ đặc trưng kháng nguyên PSA 1008 cm-1 ; 1225 cm-1 ; 1277 cm-1 1658 cm-1 thể dao động nhóm phenylalanine, amide III, amide I carotenoids Từ ghi nhận có mặt phân tử kháng nguyên PSA mạng polyme Các kết cho thấy cảm biến có giới hạn phát đáp ứng yêu cầu xét nghiệm mức chuẩn đoán theo dõi trình điều trị bệnh nhân ung thư tiền liệt tuyến NGUYỄN THỊ THU 64 LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mishra R., Dominguez R., Bhand S., Munoz R., Marty J., “A novel automated flow-based biosensor for the determination of organophosphate pesticides in milk, Biosens Bioelectron”, (2012), 32: 56–61 [2] Scognamiglio V., Pezzotti G., Pezzotti I., “Biosensors for effective environmental and agrifood protection and commercialization: from research to market, Mikrochim Acta”, (2010), 170: 215–225 [3] Rea G., Polticelli F., Antonacci A., “Structure-based design of novel Chlamydomonas reinhardtii D1-D2 photosynthetic proteins for herbicide monitoring, Protein Sci”, (2009), 18: 2139–2151 [4] Vibha Tamboli (March 2017) “Detection of Prostate Cancer Biomarker Using Molecularly Imprinted Polymers”, PhD thesis, Welsh School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences Cardiff University [5] Pawan Jolly, Nello Formisano, Pedro Estrela (May 2014) DNA aptamerbased detection of prostate cancer, DOI: 10.1515/chempap-2015-0025 [6] Tombelli S., Piezoelectric biosensors: Strategies for coupling nucleic acids to poezoelectric devices, (2005), 48–56 [7] Gretzer MB, Partin AW (2003) PSA markers in prostate cancer detection Urol Clin North Am 30: 677-686 [8] http://www.prostate.org.au/multilingual-resources/những bạn cần biết UTTLT, Prostate Cancer Foundation of Australia [9] John M Walker (2009), Epitope Mapping Protocols, second edition, School of Life Sciences University of Hertfordshire, Hatfield AL10 9AB, UK [10] Nguyễn Kiến Thạch Cảm biến sinh học ứng dụng chẩn đoán sớm bệnh Alzheimer Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2013 [11] Giuseppe Vasapollo *, Roberta Del Sole, Lucia Mergola, Maria Rosaria Lazzoi, Anna Scardino, Sonia Scorrano and Giuseppe Mele “Molecularly Imprinted Polymers: Present and Future Prospective” NGUYỄN THỊ THU 65 LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B [12] Ngụy Phan Tín, Luận văn: Nghiên cứu thiết kế chế tạo cảm biến phát sarcosine công nghệ polyme in phân tử (MIP) [13] Puoci F., Cirillo G Curcio M., Iemma F., Parisi O I., Spizzirri U G., Picci N., “Molecularly Imprinted Polymers (MIPs) in Biomedical Applications”, (2010), 548–551 [14] Joshi V P., Karode S K., Kulkarni M G., Mashelkar R A., “Novel separation strategies based on molecularly imprinted adsorbents”, Chemical Engineering Science, (1998), 53: 2271–2284 [15] Lei Ye “Synthetic Strategies in Molecular Imprinting” Division of Pure and Applied Biochemistry, Lund University, 221 00 Lund, Sweden [16] Arshady R, Mosbach K (1981) “Synthesis of substrate-selective polymers by hostguest polymerization” Macromol Chem Phys 182:687–692 [17] Song X., Wang J., Zhu J., “Effect of porogenic solvent on selective performance of molecularly imprinted polymer for quercetin”, (2009) [18] Ming Zhao, Guijun Shen (2015), The Application of Molecularly Imprinted Polymers, College of Environmental and Chemical Engineering, Dalian University, Dalian, China [19] Giuseppe Vasapollo *, Roberta Del Sole, Lucia Mergola, Maria Rosaria Lazzoi, Anna Scardino, Sonia Scorrano and Giuseppe Mele “Molecularly Imprinted Polymers: Present and Future Prospective” [20] Ahmad R.,Griffete N.,Lamouri A., Felidj N., Chehimi M M., Mangeney C., Nanocomposites of gold nanoparticles@Molecularly imprinted polymers: chemistry, processing, and applications in sensors, (2015), 5464–5469 [21] Xinjun Yu, Yang Jiao and Qinyuan Chai, Applications of Gold Nanoparticles in Biosensors, (2016) [22] Truong T.N Lien, Thoan Nguyen Hoang, Nguyen Thi Thu and Nguyen Ngoc Trung, “Highly Sensitive Molecularly Imprinted Impedimetric Sensor Based on AuNPs-Modified Screen Printed Electrode for 17-Estradiol Detection” (2016) [23] O’Mullane A P., Ippolito S J., Sabri Y M., Bansal V., Bhargava S K., Langmuir 25, (2009), 3845–3852 NGUYỄN THỊ THU 66 LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B [24] Angerstein-Kozlowska H., Conway B E., Hamelin A., Stoicoviciu L., Electrochim Acta 31, (1986), 1051–1061 [25] Lien T.N Truong, Miyuki Chikae, Yoshiaki Ukita, Yuzuru Takamura, Labelless impedance immunosensor based on polypyrrole–pyrolecarboxylic acid copolyme for hCG detection, Talanta 85 (2011) 2576–2580 [26] Jheng-Guang Li, Cheng-Ying Tsai and Shiao-Wei Kuo Fabrication and Characterization of Inorganic Silver and Palladium Nanostructures within Hexagonal Cylindrical Channels of Mesoporous Carbon Polymes 2014, 6, 17941809 [27] Yi-Fan Huang, De-Yin Wu, Hong-Ping Zhu, Liu-Bin Zhao, Guo-Kun Liu, Bin Ren and Zhong-Qun Tian, Surface-enhanced Raman spectroscopic study of p aminothiophenol, Physical Chemistry Chemical Physics, 2012, 14, 8485–8497 [28] Masatoshi Osawa,Naoki Matsuda; Katsumasa Yoshii, and Isamu Uchida (1994), Charge Transfer Resonance Raman Process in Surface-EnhancedRaman Scattering from p-Aminothiophenol Adsorbed on Silver: Herzberg-Teller Contribution, Department of Molecular Chemistry and Engineering, Faculty of Engineering, Tohoku University, Aoba, Aramaki, Aoba-Ku, Sendai 980- 77, Japan [29] Kyle C Bantz, Audrey F Meyer, Nathan J Wittenberg, Hyungsoon Im, Ozge Kurtulus, Si Hoon Lee, Nathan C Lindquist, Sang-Hyun Oh and Christy L Haynes (2011), Recent progress in SERS biosensing, Department of Chemistry, University of Minnesota, Twin CitiesUSA, Department of Electrical and Computer Engineering, University of Minnesota, Twin CitiesUSA, Department of Biomedical Engineering, University of Minnesota, Twin CitiesUSA [30] Cynthia H Li and Tiansheng Li, Application of Vibrational Spectroscopy to the Structural Characterization of Monoclonal Antibody and its Aggregate, Department of Formulation and Analytical Resources, Amgen Inc., One Amgen Center Dr., M/S 30E-0-B, Thousand Oaks, CA 91320, USA NGUYỄN THỊ THU 67 LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B [31] Edyta Podstawka, Yukihiro Ozaki and LeoNard M.Proniewicz, Adsorption of S–S Containing Proteins on a Colloidal Silver Surface Studied by SurfaceEnhanced Raman Spectroscopy, Laser Raman Laboratory, Regional Laboratory of Physicochemical Analysis and Structural Research, Jagiellonian University, Ingardena Street, 30-060 Krakow, Poland (E.P.); Department of Chemistry, School of Science and Technology, Kwansei-Gakuin University 2-1, Gakuen, Sanda, Hyogo 669-1337, Japan (Y.O.); and Faculty of Chemistry, Chemical Physics Division, Jagiellonian University, Ingardena Street, 30-060 Krakow, Poland (L.M.P.) [32] Landulfo Silveira Jr, Kátia Ramos M Leite, Fabricio Luiz Silveira, Miguel Srougi, Marcos Tadeu T Pacheco, Renato Amaro Zângaro, Carlos Augusto Pasqualucci (2014), Discrimination of prostate carcinoma from benign prostate tissue fragments in vitro by estimating the gross biochemical alterations through Raman spectroscopy, Springer-Verlag London [33] Nicholas Stone, Catherine Kendall, Jenny Smith, Paul Crow and Hugh Barr (2003), Raman spectroscopy for identification of epithelial cancers, Optical Diagnostics Group, Cranfield Postgraduate Medical School, Gloucestershire Royal Hospital, Great Western Road, Gloucester, UK GL1 [34] Mehrotra P, Biosensors and their applications – A review, J Oral Biol Craniofac Res, (2016), 153–159 [35] Nguyễn Đức Nghĩa (2007) , Công nghệ vật liệu nguồn, nhà xuất khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội, tr 170-171 [36] Đỗ Tuân (2011), Chế tạo khảo sát tính chất màng nano alkanethiol bề mặt vàng (Au) phương pháp tự lắp ghép phân tử-SAM, Luận văn thạc sĩ, trường đại học Công Nghệ- đại học Quốc Gia Hà Nội [37] Turiel E., Martin-Esteban A., Molecularly imprinted polymers: Towards highly selective stationary phases in liquid chromatography and capillary electrophoresis, Analytical and Bioanalytical Chemistry, (2004), 378: 1876–1886 NGUYỄN THỊ THU 68 LUẬN VĂN CAO HỌC NGUYỄN THỊ THU VẬT LÝ KỸ THUẬT – KHÓA 2017B 69 ... nhạy) cảm biến chế tạo: - Cảm biến PSA- MIP@ pp1 - Cảm biến PSA- MIP@ pp2a - Cảm biến PSA- MIP@ pp2b NGUYỄN THỊ THU LUẬN VĂN CAO HỌC VẬT LÝ KỸ THU? ??T – KHÓA 2017B CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Cảm biến sinh. .. trình chế tạo đầu thu sinh học nhân tạo PSA- MIP phát kháng nguyên PSA sử dụng điện cực AuNPs-SPCE theo công nghệ polyme in phân tử theo hai kỹ thu? ??t: pp1) sử dụng kháng thể đơn dòng mAb -PSA pp2)... môi trường  Cảm biến sử dụng chất mơ sinh học (hay cịn gọi đầu thu sinh học tự nhiên Aptamer, MIP? ? ?phát chất hóa học phần tử sinh học Tác nhân cố định phần quan trọng cảm biến sinh học, có nhiệm