Development of new strategies for electrochemical aptasensing.

Datum: 27 mei 2016

Locatie: Campus Groenenborger, V0.08 - Groenenborgerlaan 171 - 2020 Antwerpen

Tijdstip: 14 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Chemie

Promovendus: Sanaz Pilehvar

Promotor: Karolien De Wael & Ronny Blust

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Sanaz Pilehvar - Departement Chemie



Abstract

In dit proefschrift werden nieuwe strategieën ontwikkeld en toegepast voor een efficiënte elektrochemische aptadetectie van moleculen met een laag moleculair gewicht. Een gevoelige detectie van verontreinigende stoffen is een van de belangrijkste uitdagingen met betrekking tot het milieu. De belangrijkste aspecten die werden behandeld in dit proefschrift waren enerzijds de identificatie en verbetering van de verschillende parameters die de kwaliteit van de ssDNA aptameer monolaag op het oppervlak van de sensor beïnvloeden en anderzijds werden de specifieke karakteristieken van de feitelijke sensor bestudeerd. Om deze doelstellingen te bereiken werden diverse experimentenreeksen uitgevoerd. In eerste onderdeel werd een nieuwe en efficiënte procedure voor de voorbehandeling van goudelektroden voor ssDNA immobilisatie ontwikkeld. Deze procedure is hoofdzakelijk gebaseerd op een elektrochemische reiniging gevolgd door een activering van goudelektrode oppervlakken waardoor een doeltreffende en reproduceerbare ssDNA immobilisatie mogelijk wordt gemaakt. Rekening houdend met het belang van de 3D structuur van een ssDNA aptameer voor interactie met zijn doelmolecule, werd een nieuwe strategie ontwikkeld gebaseerd op het gebruik van een DNA intercalator, zoals proflavine, met name om de karakteristieke 3D structuur te fixeren. Het effect van de ontwikkelde strategieën op de efficiëntie van de aptasensing detectie van chlooramfenicol (CAP) werd geëvalueerd. De gevoeligheid van de impedimetrische aptasensor voor CAP werd verbeterd wanneer de bovengenoemde strategieën werden toegepast.

Tevens werden andere immobilisatiestrategieën voor ssDNA met behulp van goud nanodeeltjes ontwikkeld en een nieuwe bijhorende elektrochemische aptasensing aanpak voorgesteld. Deze benadering is gebaseerd op de covalente binding van goud nanodeeltjes op het elektrodeoppervlak met als doel om een signaalversterking en een platform voor zelfassemblage van gethioleerde aptameren te creëren. Deze aanpak toonde een aantal voordelen: (a) lage detectielimiet, (b) eenvoudige experimentele procedures, zonder de vereisten van chemische labeling van DNA, (c) hoge stabiliteit en selectiviteit, (d) toepasbaarheid in reële stalen. Bovendien werden meerwandige koolstofnanobuizen (MWCNTs) gebruikt voor aptameer immobilisatie en werd het mogelijk om OH-PCB in bloed serum te bepalen. De voorgestelde aptasensing strategieën bieden opmerkelijke eigenschappen, zoals een snelle responstijd, breed lineair bereik, degelijke reproduceerbaarheid, stabiliteit en lage detectielimiet.