CC BY
39
ОПТИЧЕСКИЙ БИОСЕНСОР НА ОСНОВЕ ПОРТАТИВНОГО ДИХРОМЕТРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОЧИПОВ НА ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ ДНК
Кольяков С.Ф1.. Гусев В.М.1, Компанец О.Н.1, Павлов М.А1., Евдокимов Ю.М.2, Скуридин С.Г.2 'Институт спектроскопии РАН (ИСАН) 2Институт молекулярной биологии им.В.А.Энгельгардта РАН (ИМБ РАН)
A laboratory model of an optical biosensor on the base of a new type portable dichrometer with light beam vertical transportation and of new type gel and film dsDNA biosensing elements has been developed for BAS and drug detection in medicine, pharmacology and foodstuffs control.
В ИМБ РАН на основе двухцепочечных молекул ДНК созданы жидкокристаллические молекулярные конструкции (ЖК МК) микроскопического размера (~ 0,5 мкм), в которых образующие МК молекулы ДНК "сшиты" наномостиками, разрушение которых под действием биологически активных соединений (БАС) и лекарственных веществ (J1B) разной химической природы сопровождается исчезновением характерного для ЖК МК аномального оптического сигнала кругового дихроизма (КД). Новый тип биочувствительного материала в виде содержащих МК гелей или пленок может быть использован для детекции в биопробах наличия и концентрации БАС и JIB, "мишенью" которых являются структурные элементы наномостиков.
Особенности созданных молекулярных биочипов потребовали разработки новой версии портативного спектрометра КД (дихрометра). Результатом разработки стала оригинальная схема вертикального формирования светового потока и освещения пленочного образца, удовлетворяющая противоречивым требованиям (рассеяние биоматериала, низкие концентрации детектируемых соединений, малая длина взаимодействия света с образцом и др.) и позволяющая в то же время существенно уменьшить число оптических элементов и габариты дихрометра. С учетом оптической схемы разработана общая компоновка прибора, изготовлены его узлы, осуществлены запуск макета и первые эксперименты на образцах с оптической активностью.
При использовании биодатчика в виде геля или полимерной пленки он размещается на перемещаемой горизонтальной платформе, размер освещаемой области образца от 0,6x3 до 0,6x0,6 мм. Фотодетектором прошедшего через образец модулированного циркулярно поляризованного света служит ФЭУ, у которого обратная связь по электрической цепи реализована так, что при любом изменении интенсивности светового потока постоянная составляющая электрического напряжения на выходе ФЭУ остается неизменной, при этом переменная составляющая пропорциональна величине оптического сигнала КД определяемого вещества, провзаимодействующего с биодатчиком.
Макет дихрометра имеет спектральный диапазон от 230 до 750 нм, спектральное разрешение ~ 4 нм, чувствительность регистрации КД 4-10"6 ДА/А, габаритные размеры 48x16x38 см, массу 14 кг и потребление энергии не более 300 Вт.
Действующий макет дихрометра используется для исследования оптических свойств гелей и пленок с биочипами нового типа, а также аналитических возможностей оптического биосенсора на основе портативного дихрометра с биочипами нового типа по определению биологически активных соединений и лекарственных веществ. Созданный лабораторный макет оптического биосенсора на основе портативного дихрометра с вертикальной транспортировкой светового луча с использованием гелевых и пленочных биодатчиков нового типа может стать прототипом современной тест-системы для проведения массовых определений БАС и JIB в задачах медицины, фармакологии, контроля пищевой продукции.
Разработка поддержана грантом РФФИ № 04-02-08227.
