Ανάπτυξη ηλεκτροχημικών DNA-βιοαισθητήρων και η εφαρμογή τους στη χημική ανάλυση περιβαλλοντικών και βιολογικών δειγμάτων

Abstract

This thesis is focused on the development of electrochemical DNA-biosensors by using a carbon paste electrode (CPE) and a hanging mercury drop electrode (HMDE) in order to study the interaction between DNA and potent intercalative compounds, such as acridine orange (AO), ethidium bromide (EB) and actinomycin D (ACTD). DsDNA and ssDNA are electrochemically oxidizable on a CPE surface due to their adenine and guanine content at pH=5,0 and pH=7,4. On the HMDE surface dsDNA yields three peaks (1,2,3), ssDNA yields peak 1 and 3, plasmid DNA (sc) yields peak 1 and open circular (oc) yields peak 1 and 3. The differentiations concerning the appearance of peak 3 on HMDE and those concerning the increase or decrease of guanine peak on CPE can give great evidence concerning the reaction mechanism of intercalators. The interaction between dsDNA and ACTD was also studied by size exclusion chromatography and the binding constant was determined. The dsDNA-sensor was applied to the detection of ACTD in serum samples. The scDNA-sensor was applied to the study of interaction between DNA and polymer compounds used as vectors in gene therapy.

Σ'αυτή την εργασία αναπτύσσονται ηλεκτροχημικοί DNA-βιοαισθητήρες σε ηλεκτρόδιο πάστας άνθρακα (CPE) και σε ηλεκτρόδιο κρεμάμενης σταγόνας υδραργύρου (HMDE). Στο CPE το DNA (δίκλωνο και μονόκλωνο) δίνει κορυφές οξείδωσης λόγω των καταλοίπων γουανίνης και αδενίνης σε pH=5 και pH=7,4. Στο HMDE το δίκλωνο DNA δίνει τρεις κορυφές αναγωγής (1,2,3), το μονόκλωνο την κορυφή 1 και 3, το πλασμιδιακό την κορυφή 1 και το χαλαρωμένο την κορυφή 1 και 3. Με τους βιοαισθητήρες αυτούς έγινε μελέτη αλληλεπίδρασης γνωστών παρεμβόλιμων ουσιών (πορτοκαλόχρουν της ακριδίνης, βρωμιούχο αιθίδιο και ακτινομυκίνη D) με τις διάφορες μορφές DNA στις παραπάνω συνθήκες. Οι διαφοροποιήσεις όσον αφορά στην εμφάνιση της κορυφής 3 στο HMDE, καθώς και οι αυξομειώσεις της κορυφής οξείδωσης γουανίνης στο CPE, μπορούν να δώσουν σημαντικά στοιχεία για το μηχανισμό δράσης των ουσιών αυτών. Μελετήθηκε η αλληλεπίδραση μεταξύ δίκλωνου DNA και ακτινομυκ. με χρωματογραφία αποκλεισμού και υπολογίστηκε η σταθερά αγχιστείας. Ο DNA-βιοαισθητήρας σε CPE εφαρμόστηκε για τον προσδιορισμό ακτινομ. σε ορό βοοειδούς. Ο sc-DNA αισθητήρας σε HMDE αξιοποιήθηκε για τη μελέτη δράσεων πολυμερών ουσιών που χρησιμοποιήθηκαν στη γονιδιακή θεραπεία.