Detecţia unui biomarker al cancerului folosind electrod modificat cu grafene
Autor: Stela Pruneanu, Florina Pogăcean, Lidia Măgerușan, Valentin Mirel
Cuvinte cheie: senzori electrochimici, biomarkeri, 8-hidroxi-2′-deoxiguanosina
Aplicații
Leziunile oxidative ale ADN-ului sunt responsabile pentru dezvoltarea cancerului. Iniţierea şi promovarea celulelor maligne sunt asociate cu defecte cromozomiale şi activarea oncogenelor de către radicalii liberi.
O formă frecventă de leziune este formarea bazelor hidroxilate ale ADN, considerate un element important în carcinogeneza chimică. Această platformă de detecţie a fost gândită pentru a fi folosită drept electrod de lucru în experimente de detecţie electrochimică a 8-hidroxi-2′-deoxiguanosinei (8-OH-dG), un biomarker excelent al stresului oxidativ și un factor de risc pentru o varietate de afecțiuni, inclusiv cancer, diabet și tulburări neurologice.
Aspecte inovative
Stresul oxidativ se defineşte ca dezechilibrul dintre nivelul produşilor de oxidare şi capacitatea antioxidantă a organismului, fiind o verigă patogenetică importantă cu potenţial distructiv şi mare prevalenţă în medicina modernă.
Un stres oxidativ crescut poate conduce la leziuni extinse ale lipidelor, proteinelor și ADN-ului, procesul fiind implicat în îmbătrânire şi dezvoltarea unor afecţiuni precum: ateroscleroză, cancer, diabet, boli cardiovasculare, Parkinson, cataractă, degenerare musculară, Alzheimer, artrită reumatoidă, sindromul de cromozom X fragil, sindromul de oboseală cronică, distrofie musculară etc.
Există diferite teste care permit măsurarea nivelele antioxidanţilor plasmatici umani, ca eventuală prezenţă a produşilor rezultaţi prin oxidare. Fiind vorba de sisteme dinamice, evolutive, interpretarea rezultatelor depinde de condiţiile în care sunt realizate măsurătorile. Aşadar, pentru a fi corecte, evaluările trebuie să fie complexe şi repetate. Detectarea 8-OH-dG în urină este o abordare neinvazivă care permite evaluarea amplorii daunelor oxidative ale ADN-ului.
Tehnologia
Această platformă de detecţie a fost dezvoltată prin modificarea suprafeţei unui electrod de carbune vitros, cu un nou tip de grafenă obţinută prin exfolierea grafitului în curent pulsat, într-o soluţie de sulfat de amoniu 0.2 M.
Prin măsurători de voltametrie ciclică şi voltametrie liniară s-a dovedit că electrozii de carbune vitros având suprafaţa modificată prezintă sensibilitate electrochimică crescută pentru detecţia 8-OH-dG. Electrodul modificat a fost aplicat cu succes în detecţia concentraţiei de biomarker în soluţii standard de laborator şi urină artificială.
Avantaje
- Îmbunătăţirea unor electrozi de cărbune vitros prin modificarea acestora cu grafene, facilitându-se astfel detecţia 8-hidroxi-2′-deoxiguanozinei, una dintre formele predominante de leziuni oxidative induse de radicalii liberi în ADN și un biomarker al stresului oxidativ
- Costuri de producţie scăzute