การสังเคราะห์สีย้อมสไตริลที่มีตัวดับแสงสำหรับการตรวจวัดดีเอ็นเอ

อภิชญา บำรุงเมือง

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/78609

Title:	การสังเคราะห์สีย้อมสไตริลที่มีตัวดับแสงสำหรับการตรวจวัดดีเอ็นเอ
Other Titles:	Synthesis of quencher-modified styryl dye for DNA detection
Authors:	อภิชญา บำรุงเมือง
Advisors:	ธีรยุทธ วิไลวัลย์
Other author:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
Subjects:	ดีเอ็นเอ การพิสูจน์ดีเอ็นเอ สีย้อมและการย้อมสี DNA Dyes and dyeing
Issue Date:	2563
Publisher:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract:	สีย้อมสไตริลนิยมนำมาใช้ในการตรวจวัดดีเอ็นเอเนื่องจากมีสมบัติที่พึงประสงค์หลายประการ เช่น สังเคราะห์ได้ง่าย สามารถปรับแต่งโครงสร้างได้ตามต้องการ ความเสถียรเชิงแสงและแสดงการเพิ่มขึ้นของการวาวแสงเมื่อเข้าจับกับดีเอ็นเอ งานวิจัยนี้มีเป้าหมายที่จะพัฒนาสีย้อมสไตริลชนิดใหม่ที่มีประสิทธิภาพที่ดีขึ้น โดยคาดว่าการเพิ่มตัวดับแสงเข้าไปที่ตัวสีย้อมทำให้ความเข้มของการวาวแสงของสีย้อมอิสระจะมีค่าต่ำลงและทำให้มีประสิทธิภาพการตรวจวัดดีเอ็นเอที่ดีขึ้น ในงานวิจัยนี้ได้สังเคราะห์สีย้อมสไตริลฐานเบนโซไทอะโซเลียม 3 ชนิดที่มีตัวดับแสง (dinitrophenyl – DNP, anthraquinone – AQ) และตัวเชื่อม (C4 และ TEG) ที่แตกต่างกันได้แก่ BT-DNP, BT-AQ และ BT-O-AQ โดยมีปริมาณผลผลิตอยู่ในช่วงร้อยละ 31-51 และยืนยันโครงสร้างสีย้อมด้วยเทคนิค ¹H NMR และ ¹³C NMR จากการทดลองพบว่าสีย้อมที่สังเคราะห์ได้แสดงการเปลี่ยนแปลงของการดูดกลืนแสงและการวาวแสงเมื่อจับกับดีเอ็นเอ โดย BT-O-AQ ที่มี AQ เป็น ตัวดับแสงเชื่อมต่อกับสีย้อมสไตริล BT ด้วยตัวเชื่อม TEG แสดงการเปลี่ยนแปลงของการวาวแสงมากที่สุด (100 เท่า) อีกทั้งการเกิด blue shift ของการดูดกลืนแสง ซึ่งแสดงถึงการเกิด H-aggregate ของสีย้อม สำหรับสีย้อม BT-DNP และ BT-AQ มีความเข้มของการวาวแสงเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อจับกับดีเอ็นเอและเมื่ออยู่ในกลีเซอรอล แสดงให้เห็นว่าตัวดับแสงที่ต่ออยู่กับตัวเชื่อม C4 ยังสามารถดับแสงของสีย้อมที่จับกับดีเอ็นเอได้อยู่แม้ว่าการหมุนของพันธะคู่ที่เชื่อมระหว่างส่วนให้และรับอิเล็กตรอนจะถูกจำกัด สีย้อม BT-O-AQ มีสเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่ต่างกันในดีเอ็นเอสายเดี่ยวและสายคู่ รวมทั้งในดีเอ็นเอ (AT)₁₀ และ (GC)₁₀ ในขณะที่จะสังเกตเห็นการเกิด blue shift เฉพาะในภาวะที่มีดีเอ็นเอสายคู่และดีเอ็นเอ (GC)₁₀ เท่านั้น แสดงให้เห็นว่าการเกิด blue shift น่าจะเกี่ยวข้องกับการเกิด intercalation ของตัวดับแสง AQ สีย้อม BT-O-AQ แสดงการวาวแสงเพิ่มขึ้นใกล้เคียงกันทั้งในภาวะที่มีดีเอ็นเอสายเดี่ยวและสายคู่ แต่จะมีความเข้มการวาวแสงเพิ่มขึ้นมากในภาวะที่มีดีเอ็นเอ (AT)₁₀ เมื่อเทียบกับ (GC)₁₀ สุดท้ายทดลองการตอบสนองของสีย้อมต่อเกลือทั้งในภาวะที่มีดีเอ็นเอและไม่มีดีเอ็นเอ พบว่าการเติมเกลือจะทำให้สีย้อมหลุดออกจากดีเอ็นเอดังจะเห็นได้จากความเข้มของการวาวแสงที่ลดลงถึงร้อยละ 50 โดยสรุปงานวิจัยนี้สามารถสังเคราะห์สีย้อมสไตริลที่มีความเข้มการวาวแสงของสีย้อมอิสระที่ต่ำและมีการเพิ่มขึ้นของการวาวแสงที่สูงเมื่อเข้าจับกับดีเอ็นเอรวมถึงแสดงการเกิด blue shift ของสเปกตรัมการดูดกลืนแสงเมื่ออยู่ในภาวะที่มีดีเอ็นเอสายคู่และดีเอ็นเอ (GC)₁₀ สมบัติเหล่านี้ทำให้สีย้อม BT-O-AQ มีความเหมาะสมในการนำไปใช้ตรวจวัดดีเอ็นเอ แต่ยังคงต้องมีการพัฒนาความเสถียรของสีย้อมในภาวะที่มีเกลือต่อไป
Other Abstract:	Styryl dyes have been used extensively for the fluorescence detection of DNA because of their many desirable characteristics including the ease of synthesis, structural fine-tuning, photostability, and the ability to increase fluorescence intensity when binding to DNA. In this study, we aim to develop new styryl dyes with a better performance. By incorporating the quencher, the fluorescence background of the dye is expected to be lower and thus improving the efficiency of DNA staining. Three benzothiazolium-based styryl dyes with different quenchers (dinitrophenyl - DNP, anthraquinone - AQ) and linkers (C4 and TEG), namely BT-DNP, BT-AQ, and BT-O-AQ, were synthesized with percentage yields in the range of 31-51. The structures of the dyes were confirmed by ¹H and ¹³C NMR. All dyes showed UV absorption and fluorescence change in the presence of DNA. The BT-O-AQ dye with AQ quencher linked to the BT styryl dye through a TEG linker showed the largest fluorescence change (100-fold). The BT-O-AQ dye also showed a blue-shifted absorption suggesting the formation of H-aggregates. The dyes BT-DNP, BT-AQ showed very small fluorescence increase in the presence of DNA and in glycerol. This suggested that the quencher attached to the C4 linker may still effectively quench the DNA-bound dye even when the rotation of the double bond joining the electron donor and acceptor was restricted. The dye BT-O-AQ showed different responses between ssDNA and dsDNA as well as between (AT)₁₀ and (GC)₁₀ DNA in terms of UV absorption. On the other hand, the blue-shifted signal was observed only with dsDNA and (GC)₁₀ DNA. This suggested that the blue-shifting may associate with the intercalation ability of the AQ quencher. The fluorescence of the dye similarly increased in the presence of ssDNA and dsDNA, but the fluorescence increase was more evident with (AT)₁₀ over (GC)₁₀. Finally, the effects of salts on the dye BT-O-AQ in the absence and presence of DNA were investigated. The binding of the dye and the DNA was attenuated in the presence of salt as shown by the decrease in fluorescence emission by 50%. In summary, styryl dyes exhibiting low background fluorescence and large fluorescence increase in presence of DNA were developed. The dye BT-O-AQ showed the largest fluorescence increase upon binding to DNA and exhibited blue-shifted UV absorption spectra only in the presence of dsDNA and (GC)₁₀ DNA. These properties should make the BT-O-AQ dye useful for DNA detection, although the stability of the dye-DNA in the presence of salts still needs improvement
Description:	โครงงานเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ปีการศึกษา 2563
URI:	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/78609
Type:	Senior Project
Appears in Collections:	Sci - Senior Projects

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
63-SP-CHEM-046 - Apichaya Bumrungmueang.pdf		43.83 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record