CC BY
5А . ФИЗИКА БИОТОГИЧЕСКИХ И МЕДИЦИНСКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ
-ПРОХОРОвОСИЕ НЕДЕЛИ-
Разработка поверхности с молекулярно управляемой плотностью центров связывания антител на твёрдой фазе для регистрации низкомолекулярных соединений
Беляков Н.А.1'2, Орлов А.В.1, Пушкарев А.В.1
1- Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Москва 2- Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва.
Е-mail: WhiteNik. bel@yandex. ru
DOI: 10.24412/cl-35673-2023-1-146-148
Одной из важных задач соврменной биомедицины является создание более совершенных биосенсорных систем для определения низкомолекулярных веществ в биологических жидкостях, продуктах питания и т.п. Крайне важным в биосенсорных системах является их разрешающая способность и динамических диапазон. Однако, к сожалению, пользователь часто вынужден идти на компромисс, так как больший наклон калибровочной кривой приводит к большему разрешению, но снижает динамический диапазон и наоборот.
На подобный компромисс идти бы не пришлось, если бы существовала биосенсорная система, позволяющая пользователю самому настраивать калибровочную кривую под конкретные требования к анализу или эксперименту. Во многом вид калибровочной кривой в гетерогенных биосенсорах определяется количеством центров связывания антител (или антигенов) на сенсорной поверхности. В настоящей работе впервые предложен способ управления этой поверхностью для изменения вида и положения калибровочной кривой биосенсорной системы. Экспериментально подход к управлению количеством доступных центров связывания антител на сенсорной поверхности продемонстрирован с помощью малых молекул. [1, 2]
Регистрация всех межмолекулярных взаимодействий в проводимых экспериментах осуществлялась помощью прототиповприборов, работающих на основе спектрально-корреляционной и спектрально-фазовой интерферометрии, позволяющих в режиме реального времени наблюдать процессы межмолекулярных взаимодействий на поверхности покровных стекол. В качестве источника излучения использовался суперлюминесцентный диод. Излучение диода проходило через
А „ 24-26 октября 2023 г.
^ А -ПРОХОРОвОСИЕ НЕДЕЛИ-
сканирующий интерферометр Фабри-Перо и попадало на поверхность покровного стекла. В данном случае стекло выступало в роли второго интерферометра и сенсорного чипа одновременно. Отраженное от стекла излучение попадало на матрицу 12-битной ПЗС камеры. База первого интерферометра периодически изменялась, что приводило к периодическому изменению интенсивности падающего на пиксели матрицы света. Изменение толщины биослоя на поверхности стекла в конечном итоге приводило к сдвигу фазы сигнала, регистрируемого камерой. Сигналы с пикселя, соответствующего наблюдаемому участку, усреднялись по площади в один квадратный миллиметр. [3]
В качестве модельных «управляющих» молекул были выбраны молекулы хлорамфеникола, а модельным регистрируемым веществом был использован биотин. Регистрация биотина проводилась в стандартном конкурентном формате с антителами в растворе и антигеном на сенсорной поверхности.
Создание поверхности с управляемой доступностью биотина на сенсорной поверхности происходило в 2 этапа. На первом на поверхности конъюгата бычьего сывороточного альбумина с хлорамфениколом иммобилизовывались модифицированные при помощи биотина антитела к хлорамфениколу. При отсутствии хлорамфеникола в пропускаемом растворе на поверхности было большое количество центров связывания антител к биотину, однако при добавлении хлорамфеникола модифицированные антитела вымещались с поверхности, что приводило к уменьшению количества центров связывания антител к биотину, что надежно регистрировалось в экспериментах.
Таким образом, предложен новый подход к управлению количеством центров связывания сенсорной поверхности биосенсорной системы с помощью малых молекул, а также экспериментально продемонстрировано такое управление. Разработанный подход представляется перспективным для применения в биосенсорах с управляемыми аналитическими характеристиками, позволяющими выбирать целесообразный компромисс между динамическим диапазоном и разрешением биоаналитических систем.
Автор выражает благодарность научному руководителю к.ф.-м.н. Никитину П.И., и коллективу Лаборатории биофотоники ЦЕНИ ИОФ РАН, в частности Знойко СЛ.
_ _ ÄSSSS^SSS ФИЗИКА БИОТОГИЧЕСКИХ И МЕДИЦИНСКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ
/^f-.Ъ, -ПРОХОРОвОСИЕ НЕДЕЛИ-
1. Nikitin M.P. et al. Nature Nanotechnology. 2014. 156. 10.1038
2. Tregubov A.A., Nikitin P.I., Nikitin M.P. Chemical Reviews. 2018. 118. 10294-10348.
3. Nikitin P.I., Gorshkov B.G., Nikitin E.P., Ksenevich T.I. Sensors and Actuators B. 2005. 111-112. 500-504.
