RU118441U1 - DEVICE FOR DETECTION OF BIOLOGICAL OBJECTS USING SURFACE PLASMA RESONANCE - Google Patents
DEVICE FOR DETECTION OF BIOLOGICAL OBJECTS USING SURFACE PLASMA RESONANCE Download PDFInfo
- Publication number
- RU118441U1 RU118441U1 RU2011112323/15U RU2011112323U RU118441U1 RU 118441 U1 RU118441 U1 RU 118441U1 RU 2011112323/15 U RU2011112323/15 U RU 2011112323/15U RU 2011112323 U RU2011112323 U RU 2011112323U RU 118441 U1 RU118441 U1 RU 118441U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- biological agent
- immobilized biological
- virus
- immobilized
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 16
- 241000700605 Viruses Species 0.000 claims abstract description 29
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims abstract description 9
- 150000007523 nucleic acids Chemical group 0.000 claims abstract description 7
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 241000701076 Macacine alphaherpesvirus 1 Species 0.000 abstract description 3
- 229920001798 poly[2-(acrylamido)-2-methyl-1-propanesulfonic acid] polymer Polymers 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 17
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 13
- 241000712461 unidentified influenza virus Species 0.000 description 12
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 10
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 9
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 8
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 8
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 8
- 241001500351 Influenzavirus A Species 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 6
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 6
- 241000712431 Influenza A virus Species 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 5
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 241000713196 Influenza B virus Species 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000010460 detection of virus Effects 0.000 description 3
- 230000005714 functional activity Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002965 ELISA Methods 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 241001500350 Influenzavirus B Species 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 2
- 206010022000 influenza Diseases 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 244000118350 Andrographis paniculata Species 0.000 description 1
- 108010006591 Apoenzymes Proteins 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- 101100309570 Caenorhabditis elegans let-765 gene Proteins 0.000 description 1
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 description 1
- 206010012735 Diarrhoea Diseases 0.000 description 1
- 241000710831 Flavivirus Species 0.000 description 1
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 241000709721 Hepatovirus A Species 0.000 description 1
- 102000018697 Membrane Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010052285 Membrane Proteins Proteins 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 102000007562 Serum Albumin Human genes 0.000 description 1
- 108010071390 Serum Albumin Proteins 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 241000723873 Tobacco mosaic virus Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000005515 coenzyme Substances 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 description 1
- 229920000775 emeraldine polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 230000003067 hemagglutinative effect Effects 0.000 description 1
- 208000005252 hepatitis A Diseases 0.000 description 1
- 230000001900 immune effect Effects 0.000 description 1
- 239000003547 immunosorbent Substances 0.000 description 1
- 208000037801 influenza A (H1N1) Diseases 0.000 description 1
- 208000037798 influenza B Diseases 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000000405 serological effect Effects 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 229940043517 specific immunoglobulins Drugs 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000001847 surface plasmon resonance imaging Methods 0.000 description 1
- 238000001105 surface plasmon resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 201000010740 swine influenza Diseases 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000003612 virological effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
1. Сенсор для детекции биологических объектов методом поверхностного плазмонного резонанса (ППР), представляющий собой ППР-электрод с нанесенным на его поверхность чувствительным элементом сенсора, отличающийся тем, что чувствительный элемент сенсора состоит из интерполимерной матрицы толщиной 10-180 нм, представленной комплексом полианилин/поли(2-акриламидо-2-метил-1-пропан)-сульфоновая кислота (Пан/ПАМПСК), и иммобилизованного биологического агента, способного избирательно связываться с исследуемым объектом-аналитом, содержащимся в анализируемом образце. ! 2. Сенсор по п.1, в котором иммобилизованный биологический агент представлен оболочечным вирусом. ! 3. Сенсор по п.1, в котором иммобилизованный биологический агент представлен вирусом А. ! 4. Сенсор по п.1, в котором иммобилизованный биологический агент представлен вирусом В. ! 5. Сенсор по п.1, в котором иммобилизованный биологический агент представлен фрагментом нуклеиновой кислоты. ! 6. Сенсор по п.1, в котором иммобилизованный биологический агент представлен фрагментом ДНК. ! 7. Сенсор по п.1, в котором иммобилизованный биологический агент представлен антителом оболочечного вируса. ! 8. Сенсор по п.1, в котором иммобилизованный биологический агент представлен антителом вируса А. ! 9. Сенсор по п.1, в котором иммобилизованный биологический агент представлен антителом вируса В. 1. A sensor for detecting biological objects by surface plasmon resonance (SPR), which is a SPR electrode with a sensitive sensor element applied to its surface, characterized in that the sensitive element of the sensor consists of an interpolymer matrix 10-180 nm thick, represented by a polyaniline / complex poly (2-acrylamido-2-methyl-1-propane) -sulfonic acid (Pan / PAMPSA), and an immobilized biological agent capable of selectively binding to the analyzed object-analyte contained in the analyzed sample. ! 2. The sensor of claim 1, wherein the immobilized biological agent is an enveloped virus. ! 3. A sensor according to claim 1, wherein the immobilized biological agent is an A.! 4. The sensor of claim 1, wherein the immobilized biological agent is a B virus! 5. The sensor of claim 1, wherein the immobilized biological agent is a nucleic acid fragment. ! 6. The sensor of claim 1, wherein the immobilized biological agent is a DNA fragment. ! 7. The sensor of claim 1, wherein the immobilized biological agent is an enveloped virus antibody. ! 8. A sensor according to claim 1, wherein the immobilized biological agent is an A virus antibody! 9. The sensor of claim 1, wherein the immobilized biological agent is a B virus antibody.
Description
Полезная модель относится к области медицинской диагностики, биоаналитической химии и биохимической технологии и представляет собой устройство для детекции биологических объектов с помощью поверхностного плазмонного резонанса.The utility model relates to the field of medical diagnostics, bioanalytical chemistry and biochemical technology and is a device for the detection of biological objects using surface plasmon resonance.
Известен метод детекции вирусов (антигенов) или антител с помощью твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА), основанный на определении комплекса антиген-антитело с помощью конъюгатов, меченых индикаторным ферментом. Для этого один из компонентов серологического комплекса иммобилизуют на поверхности твердой фазы (полистироловые луночные планшеты или шарики). Например, для индикации вирусных антигенов на поверхности твердой фазы иммобилизуют специфические иммуноглобулины (антитела), которые сорбируют антиген из исследуемого образца.A known method for the detection of viruses (antigens) or antibodies using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), based on the determination of the antigen-antibody complex using conjugates labeled with an indicator enzyme. For this, one of the components of the serological complex is immobilized on the surface of the solid phase (polystyrene well plates or balls). For example, to indicate viral antigens on the surface of the solid phase, specific immunoglobulins (antibodies) are immobilized, which adsorb the antigen from the test sample.
В настоящее время для экспресс-диагностики в медицине успешно применяют биосенсорную диагностику, основанную на использовании различных физико-химических методов анализа, совмещенных с биолическими методами индикации [1]. Преимуществами биосенсорной диагностики являются быстрая регистрация происходящих взаимодействий без введения специальных меток в исследуемые молекулы, высокая специфичность биораспознающего элемента, способность осуществлять распознавание без дополнительных затрат энергии (повышения температуры и т.д.). Принципиально для биосенсорной диагностики необходимы распознающий (чувствительный) элемент, преобразователь и система регистрации и обработки сигнала.At present, biosensor diagnostics based on the use of various physicochemical methods of analysis combined with biological methods of indication are successfully used for rapid diagnostics in medicine [1]. The advantages of biosensor diagnostics are the quick registration of ongoing interactions without introducing special labels into the studied molecules, the high specificity of the bio-recognizing element, the ability to recognize without additional energy (temperature increase, etc.). Essentially for biosensor diagnostics, a recognition (sensitive) element, a converter, and a signal recording and processing system are required.
Среди огромного количества биосенсоров выделяют сенсоры, чувствительные к изменению массы (пьезокварцевые микровесы), электрохимические сенсоры (например, амперометрические, потенциометрические), оптические сенсоры и другие. Так, в клинической диагностике применяются пьезокварцевые иммуносенсоры для определения вируса гепатита А и В на чувствительных элементах антитело/белок [2; 3], вирусов табачной мозаики на чувствительных пьезоэлементах, модифицированных полимерами с молекулярными отпечатками [4]. Основными недостатками таких систем является длительная подготовка образцов и невысокая специфичность.Among a huge number of biosensors, sensors sensitive to changes in mass (piezoelectric quartz microbalances), electrochemical sensors (e.g., amperometric, potentiometric), optical sensors and others are distinguished. So, in clinical diagnostics, piezoelectric quartz immunosensors are used to detect hepatitis A and B virus on antibody / protein sensitive elements [2; 3], tobacco mosaic viruses on sensitive piezoelectric elements modified with polymers with molecular imprints [4]. The main disadvantages of such systems is the long preparation of samples and low specificity.
Одним из методов, используемым для биосенсорной диагностики, является спектроскопия поверхностного плазмонного резонанса (ППР). ПНР - это квантовое оптико-электрическое явление, возникающее при взаимодействии света с поверхностью металла. Взаимодействие света с поверхностью металла приводит к возникновению квазичастицы - плазмона, колебания которого соответствует частоте возбужденных электронов, которые проявляют себя как единый электрический объект. Плазмон, в свою очередь, генерирует электрическое поле, которое распространяется приблизительно на 300 нм над и под металлической поверхностью. Особенность этого явления, которая обусловливает аналитические функции метода ППР, такова, что любое изменение химического состава среды в области действия поля плазмона, вызывает изменения угла падения света, при котором возникает резонанс с плазмоном. Т.е. химическое изменение выражается в сдвиге резонансного угла, и величина сдвига количественно связана с величиной химического изменения.One of the methods used for biosensor diagnostics is surface plasmon resonance spectroscopy (SPR). NDP is a quantum optoelectric phenomenon that occurs when light interacts with a metal surface. The interaction of light with the surface of a metal leads to the appearance of a quasiparticle — a plasmon, whose vibrations correspond to the frequency of excited electrons, which manifest themselves as a single electrical object. The plasmon, in turn, generates an electric field that extends approximately 300 nm above and below the metal surface. The peculiarity of this phenomenon, which determines the analytical functions of the SPR method, is that any change in the chemical composition of the medium in the region of action of the plasmon field causes changes in the angle of incidence of light at which resonance with the plasmon occurs. Those. the chemical change is expressed in the shift of the resonance angle, and the magnitude of the shift is quantitatively related to the magnitude of the chemical change.
Несомненным преимуществом спектроскопии ППР является возможность определения резонансного угла с большой точностью. Световое пятно, возбуждаемое лазером, стационарно, а проведение измерения занимает несколько секунд. Единый сенсорный формат (т.е., размер, протокол хранения и использования, показания и т.д.) может использоваться для самых разных химических анализов, включая иммунологические [6], связывания нуклеиновых кислот [7], энзиматические [8]. Однако в этих исследованиях для детекции соединения полианилина не применяли.The undoubted advantage of SPR spectroscopy is the ability to determine the resonance angle with high accuracy. The light spot excited by the laser is stationary, and the measurement takes several seconds. A single sensor format (ie, size, storage and use protocol, indications, etc.) can be used for a wide variety of chemical analyzes, including immunological [6], nucleic acid binding [7], and enzymatic [8]. However, in these studies, polyaniline compounds were not used to detect.
Спектроскопия ППР может быть совмещена с электрохимическими измерениями, что дает новые возможности для изучения биоэлектрокаталитических свойств энзиматических электродов и создания новых оптических биосенсоров на их основе [8]. Известно, что для создания электрохимических сенсоров, детектирующих биологические объекты, используют различные проводящие полимеры. В частности, для детекции вируса бычьей диареи применяли электрохимический сенсор, чувствительным элементом которого является модифицированный антителами полианилин [9], для определения альбумина сыворотки использовали сенсор с полипирролом, модифицированным антителами [10].SPR spectroscopy can be combined with electrochemical measurements, which provides new opportunities for studying the bioelectrocatalytic properties of enzymatic electrodes and creating new optical biosensors based on them [8]. It is known that various conductive polymers are used to create electrochemical sensors that detect biological objects. In particular, for the detection of bovine diarrhea virus, an electrochemical sensor was used, the sensitive element of which was modified with antibodies polyaniline [9]; to determine serum albumin, a sensor with polypyrrole modified with antibodies [10] was used.
ППР-исследования проводят с помощью специального прибора - спектрометра. Известны фирмы-производители спектрометров ППР: Autolab (Нидерланды), XanTec (Германия), Вiасоге®(Швеция), Optrel (Германия), Moritex systems (США), Texas Instruments, Inc. (США), Analytical-µSystem (Германия) и др. Для исследований необходимы ППP-электроды. Например, 111 IP-электроды фирмы Analytical-nSystem, (Германия), представляют собой покрытые золотом стеклянные пластины (руководство пользователя к прибору "Biosuplar-2"). Для детекции биологических объектов производитель, как правило, предлагает сенсоры с готовым чувствительным элементом, нанесенным на ППP-электроды. Например, ХапТес или Biacore® в качестве чувствительного элемента используют многослойные структуры, включающие пленки декстрана и иммобилизованного биологического объекта (Sensor Chip CM5, Biacore®).PPR studies are carried out using a special device - a spectrometer. Well-known manufacturers of PPR spectrometers: Autolab (Netherlands), XanTec (Germany), Viasoge® (Sweden), Optrel (Germany), Moritex systems (USA), Texas Instruments, Inc. (USA), Analytical-µSystem (Germany), etc. For research, PPP electrodes are required. For example, 111 IP-electrodes of the company Analytical-nSystem, (Germany), are coated with gold glass plates (user manual for the device "Biosuplar-2"). For the detection of biological objects, the manufacturer, as a rule, offers sensors with a ready-made sensitive element deposited on PPP electrodes. For example, HapTes or Biacore® use multilayer structures as a sensitive element, including films of dextran and an immobilized biological object (Sensor Chip CM5, Biacore®).
Полианилин является перспективным материалом для использования в качестве материала матрицы чувствительного элемента ПНР-сенсора, т.к. способен сорбировать без потери активности такие биологические объекты, как нуклеиновые кислоты, белки, вирусы, антитела. Известны способы определения глюкозы методом ПНР с помощью полимерной композиции полианилин/полиакриловая кислота с ковалентно-пришитыми коферментами и иммобилизованными на них апоферментами [11]. В патенте №2290444 (RU) продемонстрирована возможность иммобилизации антител вируса гриппа на поверхности полианилиновой пленки. Иммобилизованные антитела сохраняли способность взаимодействовать с гомологичным антигеном (вирусом) исследуемого образца [12]. В патенте №2372951 (RU) соединения полианилина (ПАн) в виде основания эмеральдина или интерполимерного комплекса полианилина с поли-(2-акриламидо-2-метил-1-пропан)-сульфоновой кислотой (Пан/ПАМПСК) используют в качестве сорбентов вирусов, белков, антител, а также в качестве основы иммуносорбентов, которые стабильны и сохраняют функциональную активность, т.е. способность избирательно связывать биологические объекты, находящиеся в анализируемых растворах. Важно также, что Пан/ПАМПСК можно использовать не только в виде порошка, но и в виде пленок [13]. В предлагаемом устройстве эти вещества в виде пленок используют для приготовления матрицы чувствительного элемента сенсора для детекции биологических объектов с помощью метода спектроскопии ППР.Polyaniline is a promising material for use as the matrix material of the sensitive element of the PNR sensor, because able to sorb biological objects such as nucleic acids, proteins, viruses, antibodies without loss of activity. Known methods for determining glucose by the method of NDP using the polymer composition polyaniline / polyacrylic acid with covalently sewn coenzymes and immobilized apoenzymes on them [11]. The patent No. 2290444 (RU) demonstrated the possibility of immobilization of influenza virus antibodies on the surface of a polyaniline film. Immobilized antibodies retained the ability to interact with the homologous antigen (virus) of the test sample [12]. In patent No. 2372951 (RU), polyaniline compounds (PAn) in the form of an emeraldine base or an interpolymer complex of polyaniline with poly- (2-acrylamido-2-methyl-1-propane) sulfonic acid (Pan / PAMPSK) are used as sorbents for viruses, proteins, antibodies, and also as the basis of immunosorbents that are stable and retain functional activity, i.e. the ability to selectively bind biological objects in the analyzed solutions. It is also important that Pan / PAMPSK can be used not only in the form of powder, but also in the form of films [13]. In the proposed device, these substances in the form of films are used to prepare a matrix of a sensor element for detecting biological objects using the SPR spectroscopy method.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание чувствительного элемента ППP-сенсора - устройства для детекции биологических объектов с помощью метода спектроскопии поверхностного плазменного резонанса. В работе под ПНР-сенсором подразумевают 1U IP-электрод с нанесенным на его поверхность чувствительным элементом, способным избирательно связываться с исследуемым образцом (аналитом). Биологическими объектами могут являться вирусы (антигены), антитела, нуклеиновые кислоты и др. белковые струтуры.The technical task of the proposed utility model is to create a sensitive element of the PPR sensor, a device for detecting biological objects using the method of surface plasma resonance spectroscopy. In the work, a PNR sensor means a 1U IP electrode with a sensitive element deposited on its surface, capable of selectively contacting the test sample (analyte). Biological objects can be viruses (antigens), antibodies, nucleic acids and other protein structures.
Технический результат, достигаемый в предложенном устройстве для детекции биологических объектов с помощью метода поверхностного плазменного резонанса, заключается в обеспечении возможности быстрого детектирования биологических объектов с высокой чувствительностью и селективностью, в возможности работы с использованием малых объемов проб без их специальной подготовки, а также в низкой стоимости предлагаемого устройства - чувствительного элемента сенсора. Для достижения необходимого технического результата на поверхности ППP-электрода осуществляется осаждение тонкой полианилиновой матрицы с дальнейшей иммобилизацией биологического агента. Заявленное техническое решение устраняет недостатки, присущие наиболее близким импортным аналогам, и обеспечивает реализацию поставленной задачи.The technical result achieved in the proposed device for the detection of biological objects using the method of surface plasma resonance is to provide the ability to quickly detect biological objects with high sensitivity and selectivity, the ability to work using small volumes of samples without special preparation, as well as low cost the proposed device is a sensitive element of the sensor. To achieve the desired technical result, a thin polyaniline matrix is deposited on the surface of the PPP electrode with further immobilization of the biological agent. The claimed technical solution eliminates the disadvantages inherent in the closest imported analogues, and ensures the implementation of the task.
Поставленная задача решается путем создания на поверхности 1 U IP-электрода устройства для детекции биологических объектов методом поверхностного плазменного резонанса (ППP), являющегося чувствительным элементом сенсора, нанесенным на поверхность ППP-электрода, и состоящего из интерполимерной матрицы толщиной 10-180 нм, представленной комплексом полианилин/поли(2-акриламидо-2-метил-1-пропан)-сульфоновая кислота (Пан/ПАМПСК), и иммобилизованного биологического агента, способного избирательно связываться с исследуемым объектом(аналитом), содержащимся в анализируемом образце.The problem is solved by creating on the surface of a 1 U IP electrode a device for detecting biological objects by the method of surface plasma resonance (PPP), which is a sensitive element of the sensor deposited on the surface of the PPP electrode, and consisting of an interpolymer matrix 10-180 nm thick, represented by a complex polyaniline / poly (2-acrylamido-2-methyl-1-propane) sulfonic acid (Pan / PAMPSK), and an immobilized biological agent capable of selectively binding to the test object (analyte), soda rzhaschimsya in the sample.
Объекты. Объектами исследований были оболочечные вирусы, к которым, как известно, относятся, например, семейства парамиксовирусов, ортомиксовирусов (вирусы гриппа), флавивирусов и др. Известна их способность к сорбции, например, на эритроциты животных или на Пан и комплексПан/ПАМПСК [13]. В качестве представителей оболочечных вирусов брались для испытаний вирусы гриппа А и вирус гриппа В. Испытания представлены примерами с пандемическим штаммом вируса гриппа A/IIV-Moscow/01/2009 (H1N1)swl [14], эталонными штаммами вируса гриппа А/Новая Каледония/20/99 (H1N1) и вируса гриппа В/Флорида/04/06, обладающими различной структурой поверхностных белков, а также с антителами, гомологичными к вирусам гриппа, и кДНК вирусов гриппа, полученных методом полимеразной цепной реакции, в качестве примера взаимодействия с нуклеиновой кислотой. Вирусы культивировали на куриных эмбрионах.Objects The objects of research were enveloped viruses, which, as is known, include, for example, the families of paramyxoviruses, orthomyxoviruses (influenza viruses), flaviviruses, etc. Their ability to sorb, for example, on erythrocytes of animals or on the Pan and PAN / PAMPSK complex [13] is known. . Influenza A viruses and influenza B viruses were taken as representatives of enveloped viruses. Tests are presented by examples with a pandemic strain of the influenza virus A / IIV-Moscow / 01/2009 (H1N1) swl [14], reference strains of the influenza A virus / New Caledonia / 20/99 (H1N1) and influenza virus B / Florida / 04/06, which have a different structure of surface proteins, as well as antibodies homologous to influenza viruses, and influenza virus cDNA obtained by polymerase chain reaction, as an example of interaction with a nucleic acid acid. Viruses were cultured on chicken embryos.
Способ формирования матрицы чувствительного элемента сенсора в виде ультратонких пленок ПАн и его интерполимерных комплексов.A method of forming a matrix of a sensor element in the form of ultrathin films of PAn and its interpolymer complexes.
В работе использованы ППР-электроды фирмы Analytical-nSystem (Германия). Ультратонкие пленки Пан/НСl или интерполимерного комплекса ПАн/ПАМПСК могут быть сформированы на поверхности 1 U IP-электрода различными методами, например, методом электрохимической полимеризации анилина (потенциостатический, гальваностатический режим или в режиме циклирования потенциала), методом вакуумного термического напыления, из растворов (режимы "cast", "spincoating", "layer-by-layer") или методом Ленгмюра-Блоджетт.Модифицированные таким образом ППР-электроды использовали в дальнейшем для иммобилизации биологических агентов с целью последующих 1 U IP-исследований.In this work, PPR electrodes from Analytical-nSystem (Germany) were used. Ultrathin Pan / HCl films or PAN / PAMPSK interpolymer complex can be formed on the surface of a 1 U IP electrode using various methods, for example, aniline electrochemical polymerization (potentiostatic, galvanostatic mode or potential cycling mode), vacuum thermal spraying, from solutions ( modes “cast”, “spincoating”, “layer-by-layer”) or by the Langmuir-Blodgett method. Modified SPR electrodes thus used later on for immobilization of biological agents for the purpose of subsequent x 1 U IP research.
Методы исследованияResearch methods
Для ПНР-измерений использовали спектрофотометр "Biosuplar-2" (Analytical-USystem, Германия) с лазерным диодом с длиной волны λ=670 нм и выходной мощностью 0,2 мВт. ПНР-данные обрабатывали с помощью программного обеспечения "Biosuplar-2" (версия 2.2.30) на PC компьютере. Экспериментальные спектры ППР полимерных пленок обрабатывали путем математического моделирования на основе пятифазных вычислений Френеля с использованием алгоритма минимизации Нелдера-Мида.For PNR measurements, a Biosuplar-2 spectrophotometer (Analytical-USystem, Germany) with a laser diode with a wavelength of λ = 670 nm and an output power of 0.2 mW was used. NDP data was processed using the Biosuplar-2 software (version 2.2.30) on a PC computer. The experimental SPR spectra of polymer films were processed by mathematical modeling based on five-phase Fresnel calculations using the Nelder-Mead minimization algorithm.
В работе использовали электрохимический анализатор DPC-Compact №1705, Cronas Ltd, Россия, подсоединенный к PC компьютеру (программное обеспечение IPC-Compact №1705, версия 7.9+).We used a DPC-Compact electrochemical analyzer No. 1705, Cronas Ltd, Russia, connected to a PC computer (IPC-Compact No. 1705 software, version 7.9+).
Для испытаний в качестве рабочего электрода применяли ПНР-сенсор с полианилиновой матрицей, нанесенной на пленку поликристаллического золота на стеклянной подложке (20×20 мм).For testing, a PNR sensor with a polyaniline matrix deposited on a polycrystalline gold film on a glass substrate (20 × 20 mm) was used as a working electrode.
Явление ППР не является специфичным. Хотя это может казаться ограничением, на самом деле это является огромным преимуществом. Специфичность зависит от выбора пары молекул, которые реагируют только друг с другом. Из этой пары одна молекула является детектором, а другая - анализируемым объектом (аналитом, т.е. веществом, которое мы хотим определить и количественно охарактеризовать). Любая пара молекул, которая обладает специфической связью, может быть использована для ПНР-измерений. Такими парами могут быть антиген и антитело, фрагмент ДНК и комплементарно сопряженная ей ДНК, энзим и его субстрат, масло и газ или жидкость, которые растворимы в этом масле, или комплексообразователь и ион металла [5]. Ниже приведены испытания, демонстрирующие детекцию биологических объектов, на примере взаимодействия вирусов и антител. В примерах ППР-сенсором является ПНР-электрод с нанесенным на его поверхность чувствительным элементом, способным избирательно связываться с исследуемым образцом (аналитом). Схематически ПНР-сенсор представлен на Фиг.2 и Фиг.3.The phenomenon of PPR is not specific. While this may seem like a limitation, it is actually a huge advantage. The specificity depends on the choice of a pair of molecules that react only with each other. Of this pair, one molecule is a detector, and the other is an analyzed object (analyte, i.e., the substance that we want to determine and quantify). Any pair of molecules that has a specific bond can be used for PNR measurements. Such pairs can be an antigen and an antibody, a DNA fragment and DNA complementary to it, an enzyme and its substrate, oil and gas or liquid that are soluble in this oil, or a complexing agent and a metal ion [5]. Below are tests demonstrating the detection of biological objects, using the interaction of viruses and antibodies as an example. In the examples, the SPR sensor is a PNR electrode with a sensitive element deposited on its surface, capable of selectively contacting the test sample (analyte). Schematically, the PNR sensor is presented in figure 2 and figure 3.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Для более ясного понимания заявленной полезной модели, сущность которой отражена в формуле полезной модели, а также для демонстрации ее особенностей и преимуществ далее приводится подробное описание со ссылками на фигуры чертежей.For a clearer understanding of the claimed utility model, the essence of which is reflected in the formula of the utility model, as well as to demonstrate its features and advantages, the following is a detailed description with reference to the figures of the drawings.
На фиг.1 приведена таблица, в которой при испытаниях методом поверхностного плазменного резонанса определена сорбция кДНК (вирусов гриппа) на полианилиновых матрицах различной толщины. Как видно из таблицы, величина сорбции, что подтверждается изменением резонансного угла □Θ, зависит от толщины полианилиновой матрицы, нанесенной в виде пленки на ППР-электрод. На коммерческом ППР-электрод е с золотом, обозначенном в таблице «Контроль на золото» сорбция кДНК не происходит.Figure 1 shows a table in which, when tested by surface plasma resonance, the sorption of cDNA (influenza viruses) on polyaniline matrices of various thicknesses is determined. As can be seen from the table, the sorption value, which is confirmed by a change in the resonance angle □ Θ, depends on the thickness of the polyaniline matrix deposited in the form of a film on the SPR electrode. On a commercial PPR electrode e with gold, indicated in the table "Control for gold" sorption of cDNA does not occur.
На Фиг.2 схематически изображен сенсор для детекции биологических объектов методом поверхностного плазменного резонанса. В частности, в поперечном сечении представлен сенсор, используемый для селективного определения вирусов, в котором чувствительный элементом является полианилиновая матрица (3) и иммобилизованный биологический агент - антитело (4). Чувствительный элемент нанесен на коммерческий ППP-электрод, состоящий из стекла (1) и пленки золота (2).Figure 2 schematically shows a sensor for the detection of biological objects by the method of surface plasma resonance. In particular, in cross section there is a sensor used for the selective detection of viruses, in which the sensing element is a polyaniline matrix (3) and an immobilized biological agent, an antibody (4). The sensitive element is deposited on a commercial PPP electrode consisting of glass (1) and a gold film (2).
На Фиг.3 схематически изображен сенсор для детекции биологических объектов методом поверхностного плазменного резонанса. В частности, в поперечном сечении представлен сенсор, используемый для селективного определения антител вирусов, в котором чувствительный элемент представлен полианилиновой матрицей (3) и иммобилизованным биологическим агентом - вирусом (4). Чувствительный элемент нанесен на коммерческий ППP-электрод, состоящий из стекла (1) и пленки золота (2).Figure 3 schematically shows a sensor for the detection of biological objects by the method of surface plasma resonance. In particular, in cross section there is a sensor used for the selective detection of virus antibodies, in which the sensitive element is represented by a polyaniline matrix (3) and an immobilized biological agent, the virus (4). The sensitive element is deposited on a commercial PPP electrode consisting of glass (1) and a gold film (2).
На Фиг.4 представлена сенсограмма поверхностного плазменного резонанса. Отрезок 1 - это базовая линия сенсограммы, соответствующая 111 IP-электроду, с нанесенным на его поверхность интерполимерным комплексом Пан/ПАМПСК, в буферном растворе. Отрезок 2 сенсограммы демонстрирует изменение резонансного угла Θ при иммобилизации антитела вируса А/Новая Каледония/20/99(Н1N1) на полианилиновой матрице. Отрезок 3 сенсограммы соответствует введению в раствор вируса гриппа В/Флорида/04/06, который не взаимодействует с негомологичными антителами, что подтверждается отсутствием изменений резонансного угла Θ. Отрезок 4 сенсограммы соответствует сорбции введенного в раствор вируса А/Новая Каледония/20/99(НШ1), который взаимодействует с ммобилизованным гомологичным антителом, образуя комплекс антиген-антитело, что подтверждается изменением ППР-сигнала в виде изменения резонансного угла Θ.Figure 4 presents the sensogram of surface plasma resonance. Section 1 is the baseline of the sensogram, corresponding to the 111 IP electrode, with the Pan / PAMPSK interpolymer complex deposited on its surface, in a buffer solution. Section 2 of the sensogram shows the change in the resonance angle Θ upon immobilization of the antibody A / New Caledonia / 20/99 (H1N1) on a polyaniline matrix. Section 3 of the sensogram corresponds to the introduction of influenza virus B / Florida / 04/06 into the solution, which does not interact with non-homologous antibodies, which is confirmed by the absence of changes in the resonance angle Θ. Section 4 of the sensogram corresponds to the sorption of virus A / New Caledonia / 20/99 (NSh1) introduced into the solution, which interacts with a mobilized homologous antibody to form an antigen-antibody complex, which is confirmed by a change in the SPR signal in the form of a change in the resonance angle Θ.
На Фиг.5 представлена сенсограмма поверхностного плазменного резонанса. Отрезок 1 - это базовая линия сенсограммы, соответствующая, НИР-электроду, с нанесенным на его поверхность интерполимерным комплексом Пан/ПАМПСК, в буферном растворе. Отрезок 2 сенсограммы демонстрирует изменение резонансного угла Θ при иммобилизации вируса A/IIV-Moscow/01/2009(H1N1)swl на полианилиновой матрице. Отрезок 3 сенсограммы соответствует введению в раствор антител вируса гриппа В, которые не взаимодействуют с негомологичными антигенами, что подтверждается отсутствием изменений резонансного угла Θ. Отрезок 4 сенсограммы соответствует сорбции введенных в раствор антител вируса A/IIV-Moscow/01/2009(H1N1)swl, которые взаимодействуют с имммобилизованным гомологичным антигеном, образуя комплекс антиген-антитело, что подтверждается изменением ПНР-сигнала в виде изменения резонансного угла Θ.Figure 5 presents the sensogram of surface plasma resonance. Section 1 is the baseline of the sensogram, corresponding to a NIR electrode, with the Pan / PAMPSK interpolymer complex deposited on its surface, in a buffer solution. Segment 2 of the sensogram shows the change in the resonance angle Θ upon immobilization of the A / IIV-Moscow / 01/2009 (H1N1) swl virus on a polyaniline matrix. Section 3 of the sensogram corresponds to the introduction of influenza B virus antibodies into the solution, which do not interact with non-homologous antigens, which is confirmed by the absence of changes in the resonance angle Θ. Section 4 of the sensogram corresponds to the sorption of antibodies of the virus A / IIV-Moscow / 01/2009 (H1N1) swl introduced into the solution, which interact with the immobilized homologous antigen to form an antigen-antibody complex, which is confirmed by a change in the PNR signal in the form of a change in the resonance angle Θ.
Пример 1. Создание устройства - чувствительного элемента сенсора с иммобилизованным биологическим агентом.Example 1. Creating a device - a sensitive element of the sensor with an immobilized biological agent.
В качестве биологического агента использовали кДНК вирусов гриппа. В качестве контроля применяли ППР-электрод с поликристаллическим золотом на стеклянной подложке (20×20 мм).Influenza cDNA was used as a biological agent. As a control, an SPR electrode with polycrystalline gold on a glass substrate (20 × 20 mm) was used.
Пленки ПАн/ПАМПСК различной толщины применяли для иммобилизации кДНК вирусов гриппа. Взаимодействие кДНК с полианилиновой матрицей фиксировали по изменению резонансного угла, обозначенного в таблице как ΔΘ (Фиг.1). В таблице приведены результаты исследования сорбции кДНК. Установлено, что сорбция кДНК происходит на матрицах кДНК различной толщины, но увеличение толщины пленки ПАн/ПАМПСК приводит к уменьшению ΔΘ.PAN / PAMPSK films of various thicknesses were used to immobilize influenza cDNA. The interaction of cDNA with a polyaniline matrix was recorded by the change in the resonance angle, indicated in the table as ΔΘ (Figure 1). The table shows the results of a study of sorption of cDNA. It was established that sorption of cDNA occurs on cDNA matrices of various thicknesses, but an increase in the thickness of the PAn / PAMPSK film leads to a decrease in ΔΘ.
Пример 2. Создание устройства - чувствительного элемента сенсора с иммобилизованным биологическим агентом, комплементарным вирусу гриппа.Example 2. Creating a device - a sensitive element of the sensor with an immobilized biological agent complementary to the influenza virus.
/ V, I/ V, I
С этой целью на поверхность ППР-электрода состоящего из пленки золота (Фиг.2, элемент 2) напыленного на стеклянную подложку (Фиг.2, элемент 1) наносили полианилиновую матрицу (Пан/ПАМПСК) (Фиг.2, элемент 3). Толщина полианилиновой матрицы составляла 10-80 нм. Далее на интерполимерный комплекс иммобилизовали биологический активный агент - антитела к вирусу гриппа А/Новая Каледония/20/99(Н1Ш) или антитела к вирусу гриппа В (Фиг.2, элемент 4). Процесс иммобилизации антител на полианилиновой матрице и его завершение контролировали методом поверхностного плазменного резонанса (Фиг.4 отрезок 2 сенсограммы). ППР-сенсор с чувствительным элементом, состоящим из полианилиновой матрицы и иммобилизованного биологического агента, представленного антителами вируса гриппа, например, вируса гриппа А/Новая Каледония/20/99(НП\Г1), используют для селективного определения вируса гриппа (Фиг.2). Эта структура стабильна и сохраняет функциональную активность.To this end, a polyaniline matrix (Pan / PAMPSK) was applied onto the surface of a PPR electrode consisting of a gold film (FIG. 2, element 2) sprayed onto a glass substrate (FIG. 2, element 1) (FIG. 2, element 3). The thickness of the polyaniline matrix was 10-80 nm. Next, the biological active agent was immobilized to the interpolymer complex — antibodies to influenza A virus / New Caledonia / 20/99 (H1Sh) or antibodies to influenza B virus (Figure 2, element 4). The process of immobilization of antibodies on a polyaniline matrix and its completion was controlled by the method of surface plasma resonance (Figure 4, segment 2 sensograms). An SPR sensor with a sensitive element consisting of a polyaniline matrix and an immobilized biological agent represented by influenza virus antibodies, for example, influenza A virus / New Caledonia / 20/99 (NP \ G1), is used for the selective determination of influenza virus (Figure 2) . This structure is stable and retains functional activity.
Пример 3. Создание устройства - чувствительного элемента сенсора с иммобилизованным биологическим агентом, гомологичным антителу вируса гриппа.Example 3. The creation of the device is a sensitive element of the sensor with an immobilized biological agent homologous to an antibody of the influenza virus.
С этой целью на поверхность ППР-электрода состоящего из пленки золота (Фиг.3, элемент 2) напыленного на стеклянную подложку (Фиг.3, элемент 1) наносили полианилиновую матрицу (Пан/ПАМПСК) (Фиг.2, элемент 3). Толщина полианилиновой матрицы составляла 10-80 нм. Далее на интерполимерный комплекс иммобилизовали биологический активный агент - вирус гриппа, например a/iiv-moscow/o 1/2009 (HlNl)swl (Фиг.2, элемент 4). Процесс иммобилизации (сорбции) вируса гриппа на полианилиновой матрице и его завершение контролировали методом поверхностного плазменного резонанса (Фиг.5 отрезок 2 сенсограммы). ППР-сенсор с чувствительным элементом, состоящим из полианилиновой матрицы и иммобилизованного биологического агента, представленного вирусом a/iiv-moscow/o 1/2009 (HlNl)swl, используют для селективного определения антител к вирусу гриппа (Фиг.З). Эта структура стабильна и сохраняет функциональную активность. Пример 4. Детекция вируса гриппа A(H1N1) с помощью предлагаемого устройства.For this purpose, a polyaniline matrix (Pan / PAMPSK) was applied onto the surface of a PPR electrode consisting of a gold film (FIG. 3, element 2) sprayed onto a glass substrate (FIG. 3, element 1) (FIG. 2, element 3). The thickness of the polyaniline matrix was 10-80 nm. Then, a biological active agent, an influenza virus, was immobilized to an interpolymer complex, for example, a / iiv-Moscow / o 1/2009 (HlNl) swl (Figure 2, element 4). The process of immobilization (sorption) of influenza virus on a polyaniline matrix and its completion was controlled by the method of surface plasma resonance (Figure 5, segment 2 of the sensogram). An SPR sensor with a sensitive element consisting of a polyaniline matrix and an immobilized biological agent represented by the virus a / iiv-moscow / o 1/2009 (HlNl) swl is used to selectively detect antibodies to the influenza virus (Fig. 3). This structure is stable and retains functional activity. Example 4. Detection of influenza A (H1N1) virus using the proposed device.
Селективное определение вируса гриппа А/Новая Каледония/20/99 (H1N1) осуществляли с помощью сенсора, имеющего чувствительный элемент «ПАн/ПАМПСК -антитело к вирусу А/Новая Каледония/20/99 (H1N1)». Подготовленный по методике, описанной в примере 2, ППР-сенсор использовали для определения вируса гриппа А/Новая Каледония/20/99 (H1N1) с концентрацией 256 ГАЕ (гемагглютинирующих единиц) в физиологическом растворе (0,15М NaCI). Детекцию аналита из исследуемогоSelective determination of influenza A virus / New Caledonia / 20/99 (H1N1) was carried out using a sensor having a sensitive element "PAN / PAMPSK antibody to virus A / New Caledonia / 20/99 (H1N1)". Prepared according to the method described in example 2, the SPR sensor was used to determine the influenza virus A / New Caledonia / 20/99 (H1N1) with a concentration of 256 GAE (hemagglutinating units) in physiological saline (0.15 M NaCI). Detection of analyte from test
образца осуществляли методом ППР. Отсутствие взаимодействия вируса гриппа В с негомологичными антителами подтверждается тем, что резонансный угол остается без изменений (Фиг.4 отрезок 3 сенсограммы). Образование комплекса "антиген-антитело" приводило к изменению оптических характеристик чувствительного элемента сенсора, и, следовательно, к изменению резонансного угла, что позволяет селективно детектировать вирус гриппа А/Новая Каледония/20/99 (H1N1) с помощью данного метода (Фиг.4 отрезок 4 сенсограммы). Пример 5. Детекция антител к вирусу с помощью предлагаемого устройства.the sample was carried out by the SPR method. The absence of interaction of influenza B virus with non-homologous antibodies is confirmed by the fact that the resonance angle remains unchanged (Figure 4, segment 3 of the sensogram). The formation of the complex "antigen-antibody" led to a change in the optical characteristics of the sensor element of the sensor, and, consequently, to a change in the resonance angle, which allows the selective detection of influenza virus A / New Caledonia / 20/99 (H1N1) using this method (Figure 4 segment 4 sensograms). Example 5. Detection of antibodies to the virus using the proposed device.
Селективное определение антител к вирусу гриппа a/iiv-moscow/o 1/2009 (HlNl)swl производили с помощью сенсора, чувствительного элемент которого представлен «ПАн/ПАМПСК - вирус a/iiv-moscow/o 1/2009 (HlNl)swl». Подготовленный по методике, описанной в примере 3, чувствительный элемент сенсора использовали для выявления антител вируса гриппа A/IIV-Moscow/01/2009 (HlNl)swl. Детекцию аналита из исследуемого образца осуществляли методом поверхностного плазменного резонанса. Отсутствие взаимодействия иммобилизованного вируса гриппа A/IIV-Moscow/01/2009 (HlNl)swl с негомологичными антителами (антитела вируса гриппа В) подтверждается тем, что резонансный угол остается без изменений (Фиг.5 отрезок 3 сенсограммы). Образование комплекса "антиген-антитело" приводит к изменению оптических характеристик чувствительного элемента сенсора, и, следовательно, к изменению резонансного угла, что позволяет селективно детектировать антитела вируса гриппа A/IIV-Moscow/01/2009 (HlNl)swl с помощью данного метода (Фиг.5 отрезок 4 сенсограммы).Selective detection of antibodies to the influenza virus a / iiv-moscow / o 1/2009 (HlNl) swl was performed using a sensor whose sensitive element is “PAN / PAMPSK - virus a / iiv-moscow / o 1/2009 (HlNl) swl” . Prepared according to the method described in example 3, the sensor element was used to detect antibodies of the influenza virus A / IIV-Moscow / 01/2009 (HlNl) swl. The analyte was detected from the test sample by the method of surface plasma resonance. The lack of interaction of the immobilized influenza virus A / IIV-Moscow / 01/2009 (HlNl) swl with non-homologous antibodies (influenza B antibodies) is confirmed by the fact that the resonance angle remains unchanged (Figure 5, segment 3 of the sensogram). The formation of the antigen-antibody complex leads to a change in the optical characteristics of the sensor element of the sensor and, consequently, to a change in the resonance angle, which allows the selective detection of antibodies of the influenza virus A / IIV-Moscow / 01/2009 (HlNl) swl using this method ( 5, segment 4 of the sensogram).
Предложенная полезная модель решает задачу быстрого и эффективного детектирования биологических объектов, например: нуклеиновых кислот, белков, вирусов, антител и др. белковых структур, способных избирательно связываться. Упрощает процедуру идентификации, например вирусов, сокращает время, необходимое для определения аналита в растворах. ППР-измерения, совмещенные с электрохимическим методом, позволяют одновременно контролировать по крайней мере два параметра исследуемой системы, например, изменение резонансного угла и изменение потенциала, что в значительной мере расширяет потенциальные возможности применения данного устройства (чувствительного элемента сенсора). Кроме этого, предложенная полезная модель по предварительным расчетам является экономически более выгодной по сравнению с имеющимися коммерческими ППР-сенсорами зарубежных производителей.The proposed utility model solves the problem of fast and efficient detection of biological objects, for example: nucleic acids, proteins, viruses, antibodies, and other protein structures that can selectively bind. Simplifies the identification procedure, for example viruses, reduces the time required to determine the analyte in solutions. PPR measurements combined with the electrochemical method make it possible to simultaneously control at least two parameters of the system under study, for example, a change in the resonance angle and a change in potential, which greatly expands the potential possibilities of using this device (sensor sensitive element). In addition, the proposed utility model according to preliminary calculations is economically more profitable in comparison with existing commercial PPR sensors of foreign manufacturers.
Литература:Literature:
1. Грин М.Дж. Новые подходы. Биосенсоры: Основы и приложения М.:Мир, 19921. Green M.J. New approaches. Biosensors: Basics and Applications M.: Mir, 1992
2. Konig В and Gratzel М.A piezoelectric immunosensor for hepatitis viruses.// Anal. Chim. Acta. 1995.V. 309. PP.19-252. Konig B and Gratzel M. A. piezoelectric immunosensor for hepatitis viruses.// Anal. Chim. Acta. 1995.V. 309. PP.19-25
3. Zhou X.D., Liu L.J., Нu M., Wang L.L., Hu J.M. Detection of hepatitis В virus by piezoelectric biosensor. II J. Pharm. Biomed. Anal. 2002, V. 27, PP. 341.3. Zhou X.D., Liu L.J., Hu M., Wang L. L., Hu J.M. Detection of hepatitis B virus by piezoelectric biosensor. II J. Pharm. Biomed. Anal. 2002, V. 27, PP. 341.
4. Dickert F., Hayden O., Bindeus R., Mann K..-J., Blaas D., Waigmann E. Bioimprinted QCM sensors for virus detection-screening of plant sap //Anal. Bioanal. Chem., 2004, V. 378, №8,PP. 1929-1934.4. Dickert F., Hayden O., Bindeus R., Mann K. ..- J., Blaas D., Waigmann E. Bioimprinted QCM sensors for virus detection-screening of plant sap // Anal. Bioanal. Chem., 2004, V. 378, No. 8, PP. 1929-1934.
5. Райтман О.А. Метод спектроскопии поверхностного плазмонного резонанса для исследования физико-химических характеристик веществ на твердых подложках, методическое пособие, ИФХЭ РАН, Москва, 2010.5. Wrightman O.A. Surface plasmon resonance spectroscopy method for studying the physicochemical characteristics of substances on solid substrates, methodological manual, IEPE RAS, Moscow, 2010.
6. M.A.Cooper, D.H. Williams, Y.R.Cho. Surface plasmon resonance analysis of glycopeptide antibiotic activity at a model membrane surface. // Chem.Commun.1997, PP. 1625-1626.6. M.A. Cooper, D.H. Williams, Y. R.Ch. Surface plasmon resonance analysis of glycopeptide antibiotic activity at a model membrane surface. // Chem. Commun. 1997, PP. 1625-1626.
7. J.M.Brockman, A.G.Frutos, R.M.Corn A multistep chemical modification procedure to creat DNA arrays on gold surfaces for the study of protein-DNA interactions with surface plasmon resonance imaging.// J.Am.Chem.Soc. 1999, V.121, PP. 8044-80517. J.M. Brockman, A.G. Frutos, R.M. Corn, A multistep chemical modification procedure to creat DNA arrays on gold surfaces for the study of protein-DNA interactions with surface plasmon resonance imaging.// J. Am. Chem. Soc. 1999, V.121, PP. 8044-8051
8. S.Koide,Y.Iwasaki, T.Horiuchi, O. Niwa, E.Tamiya K.Yokoyama А novel biosensor using electrochemical surface plasmon resonance http://measurements.il// Chem. Commun. 2000, PP.741-7428. S. Koide, Y. Iwasaki, T. Horiuchi, O. Niwa, E. Tamiya K. Yokoyama A novel biosensor using electrochemical surface plasmon resonance http://measurements.il // Chem. Commun. 2000, PP.741-742
9. Z.M.Tahir, E.C.Alocilja, D.L. Grooms Polyaniline synthesis and its biosensor application. // Biosensors and Bioelectronics, 2005, V.20, # 8, PP. 1690-16959. Z.M. Tahir, E.C. Alocilja, D.L. Grooms Polyaniline synthesis and its biosensor application. // Biosensors and Bioelectronics, 2005, V.20, # 8, PP. 1690-1695
10. A.Sargent, T.Loi, S.Gal, O.A. Sadik. The electrochemistry of antibody-modified conducting polymer electrodes. // J. Electroanal. Chem. 1999, V.470. PP.144-156.10. A. Sargent, T. Loi, S. Gal, O.A. Sadik. The electrochemistry of antibody-modified conducting polymer electrodes. // J. Electroanal. Chem. 1999, V.470. PP.144-156.
11. О.А.Райтман Оптическое преобразование редокс-состояний полимерных посредников и кофакторов при электро- и биохимических превращениях. Спектроскопия поверхностоного плазмонного резонанса. Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук. Москва 2004, 142 с.11. OA Raitman Optical conversion of the redox states of polymer intermediaries and cofactors in electro- and biochemical transformations. Spectroscopy of surface plasmon resonance. The dissertation for the degree of candidate of chemical sciences. Moscow 2004, 142 p.
12. Иванов В.Ф., Иванова В.Т., Томилин М.Г. и др. Способ определения вирусов гриппа. Патент РФ №2290444(RU).12. Ivanov V.F., Ivanova V.T., Tomilin M.G. et al. Method for determining influenza viruses. RF patent No. 2290444 (RU).
13. Иванова В.Т. Иванов В.Ф., Грибкова О.Л. и др. Полианилин в качестве сорбентов для удаления вирусов, белков невирусной природы и в качестве основы иммуносорбентов, способ удаления или фиксации вирусов с помощью этих сорбентов, способ иммуносорбции с помощью этих сорбентов, способ сорбции с помощью этих сорбентов. Патент №2372951 (RU).13. Ivanova V.T. Ivanov V.F., Gribkova O.L. and others. Polyaniline as sorbents for removing viruses, proteins of non-viral nature and as the basis of immunosorbents, a method for removing or fixing viruses with these sorbents, a method for immunosorption with these sorbents, a sorption method with these sorbents. Patent No. 2372951 (RU).
14. Львов Д.К., Бурцева Е.И., Прилипов А.Г. и др. Штамм вируса гриппа A/IIV-Moscow/01/2009 (H1N1)swl для разработки средств и методов биологической защиты. Патент РФ №2412244(RU).14. Lvov D.K., Burtseva E.I., Prilipov A.G. et al. Influenza virus strain A / IIV-Moscow / 01/2009 (H1N1) swl for the development of biological protection agents and methods. RF patent No. 2412244 (RU).
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011112323/15U RU118441U1 (en) | 2011-03-31 | 2011-03-31 | DEVICE FOR DETECTION OF BIOLOGICAL OBJECTS USING SURFACE PLASMA RESONANCE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011112323/15U RU118441U1 (en) | 2011-03-31 | 2011-03-31 | DEVICE FOR DETECTION OF BIOLOGICAL OBJECTS USING SURFACE PLASMA RESONANCE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU118441U1 true RU118441U1 (en) | 2012-07-20 |
Family
ID=46847906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011112323/15U RU118441U1 (en) | 2011-03-31 | 2011-03-31 | DEVICE FOR DETECTION OF BIOLOGICAL OBJECTS USING SURFACE PLASMA RESONANCE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU118441U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2764964C1 (en) * | 2021-04-16 | 2022-01-24 | Татьяна Анатольевна Кучменко | Mobile device based on an array of sensors for the analysis of small volume bioassays |
-
2011
- 2011-03-31 RU RU2011112323/15U patent/RU118441U1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2764964C1 (en) * | 2021-04-16 | 2022-01-24 | Татьяна Анатольевна Кучменко | Mobile device based on an array of sensors for the analysis of small volume bioassays |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Surface plasmon resonance (SPR) combined technology: a powerful tool for investigating interface phenomena | |
| Fung et al. | Self-assembled monolayers as the coating in a quartz piezoelectric crystal immunosensor to detect Salmonella in aqueous solution | |
| Santos et al. | Nanoporous anodic aluminum oxide for chemical sensing and biosensors | |
| Lin et al. | Determination of albumin concentration by MIP-QCM sensor | |
| Endo et al. | Localized surface plasmon resonance based optical biosensor using surface modified nanoparticle layer for label-free monitoring of antigen–antibody reaction | |
| Cui et al. | Layer-by-layer assembly of multilayer films composed of avidin and biotin-labeled antibody for immunosensing | |
| Asanov et al. | Regenerable biosensor platform: a total internal reflection fluorescence cell with electrochemical control | |
| Hu et al. | In situ studies of protein adsorptions on poly (pyrrole-co-pyrrole propylic acid) film by electrochemical surface plasmon resonance | |
| Schirhagl et al. | Surface-imprinted polymers in microfluidic devices | |
| Park et al. | Ultrasensitive detection of fibrinogen using erythrocyte membrane-draped electrochemical impedance biosensor | |
| Li et al. | Impedance labelless detection-based polypyrrole protein biosensor | |
| Mattiasson et al. | Capacitive biosensors for ultra-sensitive assays | |
| JP5855246B2 (en) | Determination of active concentration by calibration-free analysis | |
| Kitade et al. | Potentiometric immunosensor using artificial antibody based on molecularly imprinted polymers | |
| Kooyman et al. | Vibrating mirror surface plasmon resonance immunosensor | |
| Dahlin et al. | Synchronized quartz crystal microbalance and nanoplasmonic sensing of biomolecular recognition reactions | |
| Xiong-Hui et al. | A review on bio-macromolecular imprinted sensors and their applications | |
| Wu et al. | A sensitive immunoassay based on electropolymerized films by capacitance measurements for direct detection of immunospecies | |
| Hu et al. | Development of a label-free and innovative approach based on surface plasmon resonance biosensor for on-site detection of infectious bursal disease virus (IBDV) | |
| Cao et al. | Single-Molecule Investigation of the Protein–Aptamer Interactions and Sensing Application Inside the Single Glass Nanopore | |
| Gobi et al. | Surface plasmon resonance detection of endocrine disruptors using immunoprobes based on self-assembled monolayers | |
| Tan et al. | Detection of parathion methyl using a surface plasmon resonance sensor combined with molecularly imprinted films | |
| Liu et al. | Evaluation and application of conducting polymer entrapment on quartz crystal microbalance in flow injection immunoassay | |
| RU118441U1 (en) | DEVICE FOR DETECTION OF BIOLOGICAL OBJECTS USING SURFACE PLASMA RESONANCE | |
| Xu et al. | Label-free microcantilever-based immunosensors for highly sensitive determination of avian influenza virus H9 |