CC BY
8SoVbTv™ ФИЗИКА В БИОЛОГИИ, МЕДИЦИНЕ, СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ И ЭКОЛОГИИ
Определение специфичности и чувствительности метода определения фолиевой кислоты с помощью безметочного биосенсора на основе спектрально-корреляционной интерферометрии
12 1 Новичихин Д.О. ' , Гутенева Н.В. , 12 1 Скирда А.М. ' , Брагина В.А.
1- Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук». Москва 2- «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва Е-mail: nammen@yandex. ru
DOI: 10.24412/cl-35673-2022-1-142-144
Одной из задач современной биосенсорики является детекция низкомолекулярных веществ - гаптенов [1, 2]. В данной работе были продемонстрированы селективность и параметры чувствительности безмаркерного биосенсора для определения гаптенов на примере детектирования фолиевой кислоты — витамина B9, играющего важную роль в развитии и функционировании живых организмов. Выбор данного аналита обусловлен недостатками существующих методов его детекции и целесообразностью сравнения результатов, полученных безметочным методом спектрально корреляционной интерферометрии (СКИ) [3-6] для решения подобных задач. В основе СКИ метода лежит использование одной из поверхностей тонкой плоскопараллельной стеклянной пластины в качестве опорной. Относительно неё с высокой чувствительностью и метрологической точностью в реальном времени регистрируется изменение оптической толщины биомолекулярного слоя на противоположной поверхности с помощью низкокогерентной интерферометрии.
Фолиевая кислота является важным компонентом для продуцирования здоровых клеток организма, репликации ДНК и образования нервного столба у плода на ранней стадии беременности. Оптимальной концентрацией фолиевой кислоты в крови человека является 2.7-17.0 нг/мл, а при её недостатке может проявиться мегалобластная анемия, снижение скорости роста
ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ
-------------1Е НЕДЕЛИ»
18-20 октября 2022 г
развивающегося организма, сердечно-сосудистые и онкологические заболевания, болезнь Альцгеймера и проблемы с усвоением витаминов и минералов. Концентрации в сыворотке крови человека менее 2.7 нг/мл (6.8 нмоль/л) обычно указывают на недостаточность фолиевой кислоты.
Материалы и методы
Модификация поверхности стекла
Очистка поверхности стекла осуществлялась с помощью смеси перекиси водорода и серной кислоты в соотношении 1:3. Включение свободных аминогрупп на поверхность стекла было реализовано с помощью инкубации раствора 3 % (З-Аминопропил)триэтоксисилана в метаноле в течение ночи. Затем осуществлялась промывка метанолом и высушивание, после чего наносился карбоксильный слой. Для этого стекла выдерживались в растворе янтарного ангидрида в диметилформамиде в течение 2 часов, далее стекло высушивалось и хранилось при комнатной температуре.
Изготовление конъюгата фолиевой кислоты и желатина
Раствор 7 мг фолиевой кислоты в 300 мкл диметилсульфоксида смешивали с 2.7 мг EDC и 50 мг ^Гидроксисукцинимид, растворенным в 200 мкл 0.1 М буфера 2-^-морфолино)этансульфоновой кислоты. Данная смесь выдерживалась 20 мин при комнатной температуре, после этого добавили 200 мкл 0.5 М боратного буфера с последующим добавлением 400 мкл 1 % водного раствора желатина. Смесь выдерживали ночь при температуре +4 °С, далее продукт осаждали с помощью 8 мл ацетона. Осадок отделяли центрифугированием.
Результаты и обсуждение
Разработанный метод состоит из двух этапов. Сначала анализируемый раствор смешивали с антителами к фолиевой кислоте и инкубировали в течение 5 мин. После этого раствор пропускали по поверхности стекла в течение 15 мин. Для повышения точности и снижения шума в тот же стеклянный сенсорный чип введен дополнительный референсный канал, через который прокачивался буфер без целевых аналитов. Предлагаемый анализ имеет короткое время (20 мин) и позволяет отслеживать все этапы анализа в режиме реального времени. Разработанный метод демонстрирует предел обнаружения 0.9 нг/мл и динамический диапазон 3 порядка, что охватывает клинически значимые концентрации фолиевой кислоты в
^лодыГучЁньк физика в биологии, медицине, сельском хозяйстве и экологии
А «прохоровские НЕДЕЛИ»
плазме крови человека. Кроме того, в методе используются конкурентоспособные по стоимости и экономичные сенсорные чипы. Такие одноразовые расходные материалы привлекательны для использования, например, в области рутинной медицинской диагностики in vitro.
Авторы выражают благодарность научному руководителю, к.ф.-м.н. Никитину П.И. за постановку научной задачи, помощь в измерениях и обсуждение результатов.
1. Wright J.D. et al., Sensors and Actuators B Chem. 1998, 51(1), 305310.
2. Orlov A.V. et al. Data in brief. 2018, 21, 1603-1611.
3. Orlov A.V. et al. International Journal of Molecular Sciences. 2022, 23(9), 4474.
4. Burenin A.G. et al. Applied biochemistry and microbiology. 2013, 49(3), 306-311.
5. Orlov A.V. et al. Biosensors and Bioelectronics. 2020, 159, 112187.
6. Orlov A.V. et al. Acta Naturae, 2014, 6(20), 85-95.
