توسعه یک زیست حسگر ایمپدیمتریک مبتنی بر نانو مواد برای شناسایی تتراسایکلین در عسل

نویسندگان
آیت محمدرزداری 1
مهدی قاسمی ورنامخواستی 2
سجاد رستمی 3
زهرا ایزدی 4
علی اصغر انصافی 5
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد
2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد
3 2. دانشیار، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد
4 استادیار، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد
5 استاد، گروه شیمی، دانشگاه صنعتی اصفهان
10.52547/fsct.17.103.109
چکیده
شناسایی باقیمانده آنتی­بیوتیک­ها در مواد غذایی از جمله عسل از اهمیت خاصی برخوردار است. تاکنون روش­های مختلفی برای شناسایی آنتی­بیوتیک­ها در عسل و سایر فرآورده­های دامی توسعه داده شده­اند. در سال­های اخیر ساخت زیست حسگرهای الکتروشیمیایی در ترکیب با نانو مواد توجه زیادی را به خود جلب کرده­اند. در مطالعه حاضر یک زیست حسگر ایمپدیمتریک مبتنی بر نانو مواد شامل گرافن اکسید احیاشده و نانو ذرات طلا برای شناسایی آنتی­بیوتیک تتراسایکلین در نمونه‌های عسل توسعه داده شد. از تکنیک‌های ولتامتری چرخه­ای و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی برای ارزیابی سطح الکترود کاری استفاده گردید. مقادیر پیک جریان در حالت­های مختلف به ترتیب 034/0، 048/0، 069/0، 020/0 و 015/0 میکرو آمپر برای الکترود اصلاح‌نشده، تثبیت گرافن، طلا، آپتامر و آنتی‌بیوتیک دست آمد. مشخصه­های زیست حسگر شامل تکرارپذیری، تکثیر پذیری، پایداری و گزینش پذیری با استفاده از داده­های مقاومت انتقال بار مورد ارزیابی قرار گرفت که نتایج حاکی از قابل‌قبول بودن آن‌ها داشت. به‌منظور محاسبه درصد ریکاوری غلظت­های 9-10× 1 و 11-10× 1 مولار از تتراسایکلین تهیه و در نمونه‌های عسل تزریق گردید. نتایج نشان داد که زیست حسگر پیشنهادی درصد ریکاوری 1/94 تا 4/103 درصد را برای شناسایی تتراسایکلین در نمونه‌های عسل ارائه می­دهد.
کلیدواژه‌ها
الکترود مداد گرافیتی
آنتی بیوتیک
نانو ذرات طلا
امپدانس الکتروشیمیایی
مبدل الکتروشیمیایی

موضوعات

عنوان مقاله English

Development of an impedimetric biosensor based on nanomaterial for determination of tetracycline in honey

نویسندگان English

Ayat Mohammad-Razdari 1
Mahdi Ghasemi-Varnamkhasti 2
sajad rostami 3
Zahra Izadi 4
Ali A Ensafi 5
1 Ph.D. student, Department of Mechanical Engineering Biosystems, Faculty of Agriculture, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
2 Associate Professor, Department of Mechanical Engineering of Biosystems,Faculty of Agriculture, Shahrekord University.
3 Associate Professor, Department of Mechanical Engineering of Biosystems,Faculty of Agriculture, Shahrekord University.
4 Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering of Biosystems,Faculty of Agriculture, Shahrekord University.
5 Professor, Department of Chemistry, Isfahan University of Technology.
چکیده English

Determination of antibiotic residues in food including honey is very important. To data, various methods have been developed to determination of antibiotics in honey and other animal products. In recent years, the fabrication of electrochemical biosensors in combination with nanomaterial has attracted much attention. In the present study, an impedometric biosensor based on nanomaterial including reduced oxide grapheme (RGO) and gold nanoparticles (GNP) was developed for antibiotic detection of tetracycline in honey samples. Cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy techniques were used to evaluate the working electrode surface. Peak current values in different modes were 0.034, 0.048, 0.09, 0.020 and 0.015 μA for unmodified electrode, RGO, GNP, aptamer and antibiotic, respectively. Biosensor characteristics including reproducibility, reproducibility, stability, and selectivity were evaluated using resistance charge transfer data, the results showed that they were acceptable. In order to calculate recovery percentage, concentrations of 1×10-9 and 1×10-11 M were prepared from tetracycline and injected into honey samples. The results showed that the proposed biosensor provides 94.1% to 104.4% recovery rate for tetracycline in honey samples.

کلیدواژه‌ها English

Pencil Graphite Electrodes
Antibiotic
Gold Nanoparticles
Electrochemical Impedance
Electrochemical Transducer
[1]. Li, J., Chen, L., Wang, X., Jin, H., Ding, L., Zhang, K., and Zhang, H. (2008). Determination of tetracyclines residues in honey by on-line solid-phase extraction high-performance liquid chromatography. Talanta, 75(5), 1245-1252.
[2]. Fazlara, A., Najafzadeh Varzi, H., and Izadi, B. (2014). Survey on tetracycline and oxytetracycline antibiotic residues in honeys produced in some honey hives in Khuzestan province using HPLC method. Iranian Veterinary Journal. 10, 65-73.
[3]. Bogdanov, S., Haldimann, M., Luginbühl, W., and Gallmann, P. (2007). Minerals in honey: environmental, geographical and botanical aspects. Journal of Apicultural Research, 46(4), 269-275.
[4]. Mohammad-Razdari, A., Ghasemi-Varnamkhasti, M., Ensafi, A., Izadi, Z., and Bonyadian, M. (2019). Fabrication of an amperometric aptasensor for determination of antibiotic amount residues in milk. Food Science and Technology, 16(89), 47-57.
[5]. Mohammad-Razdari, A., Ghasemi-Varnamkhasti, M., Izadi, Z., Ensafi, A. A., Rostami, S., and Siadat, M. (2019). An impedimetric aptasensor for ultrasensitive detection of Penicillin G based on the use of reduced graphene oxide and gold nanoparticles. Microchimica Acta, 186(6), 372.
[6]. Mohammad-Razdari, A., Ghasemi-Varnamkhasti, M., Izadi, Z., Rostami, S., Ensafi, A. A., Siadat, M., and Losson, E. (2019). Detection of sulfadimethoxine in meat samples using a novel electrochemical biosensor as a rapid analysis method. Journal of Food Composition and Analysis, 82, 103252.
[7]. Rezaei, B., Jamei, H.R., and Ensafi, A.A. (2018). An ultrasensitive and selective electrochemical aptasensor based on RGO-MWCNTs/Chitosan/carbon quantum dot for the detection of lysozyme. Biosensors and Bioelectronics. 115: 37-44.
[8]. Zhang, J., Li, Z., Zhao, S., and Lu, Y. (2016). Size-dependent modulation of graphene oxide–aptamer interactions for an amplified fluorescence-based detection of Aflatoxin B1 with a tunable dynamic range. Analyst. 141: 4029-4034.
[9]. Mandli, J., Mohammadi, H., and Amine, A. (2017). Electrochemical DNA sandwich biosensor based on enzyme amplified microRNA-21 detection and gold nanoparticles. Bioelectrochemistry. 116:17-23.
[10]. Hajkova, A., Barek, J., and Vyskocil, V. (2017). Electrochemical DNA biosensor for detection of DNA damage induced by hydroxyl radicals. Bioelectrochemistry. 116: 1-9.
[11]. Izadi, Z., Sheikh-Zeinoddin, M., Ensafi, A. A., and Soleimanian-Zad, S. (2016). Fabrication of an electrochemical DNA-based biosensor for Bacillus cereus detection in milk and infant formula. Biosensors and Bioelectronics, 80, 582-589.
[12]. Razavipanah, I., Rounaghi, G.H., Deiminiat, B., Damirchi, S., Abnous, K., Izadyar, M., and Khavani, M. (2019). A new electrochemical aptasensor based on MWCNT-SiO2@ Au core-shell nanocomposite for ultrasensitive detection of bisphenol A. Microchemical Journal. 146: 1054-1063.
[13]. Ensafi, A. A., Akbarian, F., Heydari-Soureshjani, E., and Rezaei, B. (2018). A novel aptasensor based on 3D-reduced graphene oxide modified gold nanoparticles for determination of arsenite. Biosensors and Bioelectronics, 122, 25-31.
[14]. Bhatt, N., Huang, P.J.J., Dave, N., and Liu, J. (2011). Dissociation and degradation of thiol-modified DNA on gold nanoparticles in aqueous and organic solvents. Langmuir. 27: 6132-6137.