Concanavalin a functionalized graphene based electrochemical sensor for monitoring cancer cells

Abstract

Cancer is a cell malfunction disease that leads to morbidity and mortality. Diagnosing of cancer cells and distinguishing cancer from normal cells at an early stage can be greatly beneficial to significantly reducing the lethal rate in cancer patients. Herein, an electrochemical biosensor was fabricated by functionalizing Concanavalin A (Con A), a sugar binding protein on graphene using carbodiimide (EDC) as a zero linker, covalently immobilizing Con A on the graphene structure. The Con A functionalized graphene electrochemical sensor showed good performance in detecting cells and differentiating ovarian cancer cells from normal fibroblast, relying on cells electrochemical activity. The results revealed unique electrochemical patterns of ovarian cancer cells, and good sensitivity of ovarian cancer cells detection in concentration windows of 1x104 to 2x107 cells/ml. The sensor could be of great benefit to early cancer diagnosis, and could be used as a preliminary test that indicates whether the cell is a cancer in a matter of few hours

มะเร็งเป็นโรคที่เกิดจากความบกพร่อง และผิดปกติในการทำหน้าที่ของเซลล์ โดยเซลล์มะเร็งอาจนำไปสู่ความผิดปกติที่ร้ายแรงของระบบในร่างกาย และอาจเป็นสาเหตุที่ทำให้ผู้เป็นมะเร็งเสียชีวิตได้ ดังนั้นการวินิจฉัย แยกแยะเซลล์มะเร็งในระยะเบื้องต้นได้จะช่วยลดอัตราการเสียชีวิตของผู้ป่วยโรคมะเร็งได้ โดยในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาการประกอบอุปกรณ์เซนเซอร์ทางไฟฟ้าเคมีเข้ากับวัสดุร่วมแกรฟีน และโปรตีน Con A (Concanavalin A) โดยใช้สารเคมีเชื่อมพันธะ (EDC) กระตุ้นการสร้างพันธะระหว่างแกรฟีน กับโปรตีน งานวิจัยนี้ได้ใช้เซนเซอร์ทางไฟฟ้าเคมีเพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงสัญญาณทางไฟฟ้าโดยเปรียบเทียบระหว่างเซลล์มะเร็งรังไข่ และเซลล์ปกติ โดยได้ศึกษาปัจจัยปริมาณของเซลล์มะเร็งรังไข่ และปัจจัยของการผสมเซลล์มะเร็งรังไข่กับเซลล์ปกติ จากงานวิจัยพบว่าเซนเซอร์ทางไฟฟ้าเคมีนี้สามารถแยกความแตกต่างทางสัญญาณไฟฟ้าของเซลล์มะเร็งรังไข่ และเซลล์ปกติได้ เซนเซอร์มีความไวต่อการตรวจวัดสัญญาณทางไฟฟ้าเคมีของปริมาณเซลล์มะเร็งที่ดีที่สุดในช่วงความเข้มข้น 1x104 ถึง 2x107 เซลล์ต่อมิลลิลิตร แต่เนื่องด้วยโปรตีน Con A ไม่ใช่โปรตีนที่จาเพาะเจาะจงต่อเซลล์มะเร็งทำให้ยังต้องมีการพัฒนาเซนเซอร์ต่อไปในอนาคตเพื่อให้เซนเซอร์ทางไฟฟ้าเคมีนี้มีความจำเพาะต่อเซลล์มะเร็งมากขึ้น ทั้งนี้เซนเซอร์ไฟฟ้าเคมีให้ผลลัพธ์ที่รวดเร็ว สามารถแยกแยะระหว่างเซลล์มะเร็งกับเซลล์ปกติได้ และจากการตอบสนองที่ว่องไวของเซนเซอร์ไฟฟ้าเคมีร่วมกับวัสดุแกรฟีนจึงมีประโยชน์อย่างมากในการนำไปใช้วินิจฉัยโรคมะเร็งในเบื้องต้น