สีย้อมสไตริลสำหรับเป็นตัวรับรู้น้ำตาล

ณัฐสิริ ไพศาล

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/78565

Title:	สีย้อมสไตริลสำหรับเป็นตัวรับรู้น้ำตาล
Other Titles:	Styryl dyes for sensing of sugars
Authors:	ณัฐสิริ ไพศาล
Advisors:	ธีรยุทธ วิไลวัลย์
Other author:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
Subjects:	น้ำตาลในเลือดสูง -- การวิเคราะห์ เลือด -- การตรวจ Hyperglycemia -- Analysis Blood -- Analysis
Issue Date:	2562
Publisher:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract:	โรคเบาหวานมีลักษณะเฉพาะคือระดับน้ำตาลในเลือดที่สูงผิดปกติ การควบคุมระดับน้ำตาลในเลือดเป็นสิ่ง สำคัญในการควบคุมโรค ในงานวิจัยนี้ผู้วิจัยสนใจที่จะพัฒนาสีย้อมสไตริลที่มีหมู่บอรอนิกแบบใหม่เพื่อใช้เป็น ตัวตรวจวัดระดับน้ำตาลโดยอาศัยหลักการของปฏิกิริยาระหว่างหมู่บอรอนิกและหมู่ไดออลที่ทำให้เกิดการ เปลี่ยนแปลงของสีย้อมซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติการเรืองแสงในฟลูออเรสเซนส์และการดูดกลืน แสงยูวี-วิสิเบิล นอกจากนี้หมู่บอรอนิกยังสามารถเกิดปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ (H₂O₂) ดังนั้นสีย้อมสไตริลที่มีหมู่ บอรอนิกยังสามารถใช้ตรวจวัด H₂O₂ ได้ และสามารถประยุกต์ใช้สำหรับตรวจวัดระดับน้ำตาลกลูโคสทางอ้อม โดยตรวจวัดจาก H₂O₂ จากปฏิกิริยาออกซิเดชันของกลูโคสโดยเอนไซม์กลูโคสออกซิเดส ผู้วิจัยได้สังเคราะห์สี ย้อมสไตริลที่มีหมู่บอรอนิกมีร้อยละของผลได้อยู่ที่ 28 ยืนยันโครงสร้างโดยใช้เทคนิค 1H NMR และ MALDITOF MS การทดสอบเบื้องต้นกับน้ำตาลพบการเปลี่ยนสีและการเรืองแสงภายใต้แสงธรรมชาติและแสงยูวี และจากเทคนิค MALDI-TOF MS บ่งชี้ให้เห็นว่าเกิดปฏิกิริยาระหว่างสีย้อมสไตริลที่มีหมู่บอรอนิกและน้ำตาล จริง อย่างไรก็ตามเมื่อตรวจวัดที่ความเข้มข้นต่ำ การเปลี่ยนแปลงของการดูดกลืนแสงและการเรืองแสงไม่ ชัดเจนเพียงพอต่อการตรวจวัดน้ำตาลเนื่องจากเกิดการเสียสภาพของสีย้อมเมื่ออยู่ในภาวะที่มีบัฟเฟอร์ ต่อมา ได้พัฒนาวิธีการตรวจวัดน้ำตาลกลูโคสทางอ้อมผ่าน H₂O₂ โดยเริ่มจากการตรวจวัด H₂O₂ กับสีย้อมสไตริลที่มี หมู่บอรอนิก จากกราฟความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างความเข้มข้นของ H₂O₂ และสัญญาณฟลูออเรสเซนส์ที่ 560 nm ที่วัดโดยใช้เครื่องฟลูออเรสเซนส์สเปกโตรโฟโตมิเตอร์พบว่ามีช่วงความเป็นเส้นตรง (r² = 0.9912) ในช่วงความเข้มข้นของ H₂O₂ ระหว่าง 0-25 μM และขีดจำกัดของการตรวจวัด (LOD) เท่ากับ 0.03177 μM หรือ 31.8 nM นอกจากนี้กราฟความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างความเข้มข้นของ H₂O₂ และค่าการดูดกลืนแสงที่ ได้จากยูวี-วิสิเบิล สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ (A₅₀₀/A₃₉₀) มีช่วงความเป็นเส้นตรง (r² = 0.9921) ในช่วงความ เข้มข้นของ H₂O₂ ระหว่าง 0-50 μM และขีดจำกัดของการตรวจวัด (LOD) เท่ากับ 0.10093 μM หรือ 101 nM นำสภาวะที่ได้ไปใช้ในการตรวจวัดน้ำตาลกลูโคสทางอ้อมหลังจากที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของกลูโคสที่ เร่งด้วยกลูโคสออกซิเดสและได้ผลิตภัณฑ์ H₂O₂ จากผลการทดลองด้วยเทคนิคฟลูออเรสเซนส์และยูวี-วิสิเบิล สเปกโตรโฟโตเมตรีแสดงให้เห็นว่าเมื่อความเข้มข้นของน้ำตาลกลูโคสเพิ่มขึ้นสัญญาณที่ได้ก็สูงขึ้นด้วย และ สามารถประมาณค่า LOD ได้ไม่เกิน 1 μM ซึ่งเป็นความเข้มข้นที่ต่ำกว่าระดับกลูโคสในเลือดและปัสสาวะ ด้วย เหตุนี้จึงเชื่อว่าน่าจะสามารถนำสีย้อมสไตริลที่มีหมู่บอรอนิกเพื่อไปประยุกต์ใช้ในการตรวจวัดน้ำตาลกลูโคสใน ตัวอย่างจริงได้
Other Abstract:	Diabetes is characterized by a higher glucose level in blood than normal. Monitoring blood sugar levels is important to control the disease. In this research, we aim to develop a new styryl dye carrying a boronic acid functional group as a sensor for measuring the sugar level. The design principle relies on the boronic-diols interaction that should result in the structural change of the dye, which should affect its optical properties such as fluorescence and UV-Vis absorption. In addition, the boronic group can also react with hydrogen peroxide (H₂O₂) and therefore the styryl-boronic dye may also be useful for sensing H₂O₂. This can be further developed as an indirect method for measuring glucose level by the detection of H₂O₂ from glucose oxidation by the enzyme glucose oxidase (GOx). The styryl-boronic dye was synthesized in 28% yield, and their structures were confirmed by ¹H NMR and MALDI-TOF MS. The preliminary direct detection of sugar seemed to show some color and fluorescence change when performed under natural light and UV light, and MALDI-TOF MS indicated that the reaction between the styryl-boronic dye and the sugar had indeed occurred. However, when the detection was performed at low concentrations, the absorption and fluorescence change was not sufficient to detect the sugar probably due to the decomposition of the dye in the presence of buffer. Next, the indirect detection of glucose via H₂O₂ was examined starting by measurement of free H₂O₂ with the styryl-boronic dye. The calibration curve between H₂O₂ concentration and fluorescence signal at 560 nm from fluorescence spectrophotometer showed a linear correlation (r² = 0.9912) over the range of 0-25 μM H₂O₂ and the limit of detection (LOD) was 0.03177 μM or 31.8 nM. Furthermore, the calibration curve between H₂O₂ concentration and absorption signal from UV-Vis spectrophotometer (A₅₀₀/A₃₉₀) showed a linear correlation (r² = 0.9921) over the range of 0-50 μM H₂O₂ and the limit of detection (LOD) was 0.10093 μM or 101 nM. The condition was next applied for the indirect detection of glucose after being oxidized with glucose oxidase to obtain H₂O₂. The results from both fluorescence and UV-Visible spectrophotometry showed that higher glucose concentrations result in higher signal in a linear fashion, with an estimated LOD lower than 1 μM. This concentration is much lower than blood and urine glucose levels and hence the developed styryl-boronic dye should be applicable for the detection of glucose in real samples.
Description:	โครงงานเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ปีการศึกษา 2562
URI:	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/78565
Type:	Senior Project
Appears in Collections:	Sci - Senior Projects

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
62-SP-CHEM-020 - Nattasiri Phaisarn.pdf		2.54 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record