تشخيص آنتي‌ژن اختصاصي پروستات با استفاده از بيوسنسور الكتروشيميايي مبتني بر آپتامر

Detection of Prostate Specific Antigen Using an Electrochemical Aptamer- Based Biosensor

زمينه و هدف: يكي از روشهاي مؤثر تشخيص و درمان سرطان پروستات تشخيص نشانگر زيستي آن مي‌باشد. در حال حاضر بهترين نشانگر زيستي براي كنترل و تشخيص اين سرطان، ‌آنتي‌ژن اختصاصي پروستات (Prostate specific antigen; PSA) است. هدف پژوهش حاضر طراحي بيوسنسور الكتروشيميايي مبتني بر آپتامر (آپتاسنسور الكتروشيميايي) جهت اندازهگيري PSA است. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش آزمايشگاهي از نانو لوله‌هاي كربني چند ديواره (MWCNTs)، نانوذرات طلا (AuNPs)، نانوصفحات گرافناكسيد كاهشيافته (rGO) و كيتوسان (CS) به منظور هدايت الكتريكي و افزايش سطح استفاده شد. هم‌چنين از آپتامر اختصاصي PSA جهت اتصال PSA به سطح الكترود استفاده شد. از تكنيكهاي ولتامتري پالس تفاضلي، ولتامتري چرخه‌اي و طيف‌سنجي امپدانس الكتروشيميايي جهت بررسي خواص الكتروشيميايي و اهميت نانوكامپوزيت سنتز شده استفاده شد. اين آپتاسنسور براي اندازهگيري PSA چهار نمونه خوني افراد مبتلا به سرطان پروستات به كار گرفته شد و با روش آزمايشگاهي ايمونو راديومتري مقايسه گرديد. تجزيه و تحليل داده‌هاي با آزمون‌ t مستقل انجام شد. يافته‌ها: بر اساس منحني درجه‌بندي، حد تشخيص 6/0 پيكوگرم بر ميلي‌ليتر و محدوده خطي 100/0-0/01 نانوگرم بر ميلي‌ليتر براي PSA به‌دست آمد. تكرارپذيري و تكثيرپذيري آپتاسنسور براي غلظت 0/9 نانوگرم بر ميلي‌ليتر PSA به ترتيب با درصد انحراف استانداردهاي نسبي Relative standard deviation; RSD%) 2/39) و 4/01 درصد حاصل شد. نتيجه‌گيري: نتايج مقايسههاي انجامشده بين روش ارائه شده و روش‌ ايمونو راديومتري، قابليت به كارگيري آپتاسنسور ساخته شده در اندازهگيري نمونههاي حقيقي را نشان مي‌دهد. به نظر مي‌رسد بيوسنسور ساخته شده با حدتشخيص كم و محدوده خطي وسيع مي‌تواند ابزار مناسبي جهت تشخيص سرطان پروستات باشد.

Background and Objectives: Detection of the biomarkers is one of the effective methods for diagnosis and treatment of prostate cancer. Prostate specific antigen (PSA) is currently the best biomarker available for controlling and detecting this cancer. The purpose of the current study was to design an electrochemical aptamerbased biosensor (electrochemical aptasensor) to measure the PSA. Materials and Methods: In this laboratory study, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), gold nanoparticles (AuNPs), reduced graphene oxide (rGO), and chitosan (CS) were used to increase the electrical conductivity and surface area. The PSA-specific aptamer was also used for binding PSA on the surface of the electrode. Differential pulse voltammetry (DPV), cyclic voltammetry (CV), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques were applied to study the electrochemical properties and importance of synthesized nanocomposite. This aptasensor was used to measure PSA in four blood samples in patients with prostate cancer and was compared with the in vitro immuno-radiometric method. Data were analyzed using independent t-test. Results: Based on the calibration curve, the detection limit of 6.0 pg mL-1 and the linear range of 0.01-100.00 ng mL-1 were obtained. The repeatability and reproducibility of this aptasensor for PSA with the concentration of 0.9 ng mL-1 were obtainedwith relative standard deviations (RSD%) of 2.39 and 4.01%, respectively. Conclusion: The results of the comparisons between the proposed method and the immuno-radiometric method showed the applicability of the aptasensor to measure the real samples. It seem that the biosensor with low limit of detection and wide linear range may be a suitable device for diagnosis of prostate cancer.