RU168546U1 - Устройство регистрации макромолекул при медицинской диагностике - Google Patents
Устройство регистрации макромолекул при медицинской диагностике Download PDFInfo
- Publication number
- RU168546U1 RU168546U1 RU2015155616U RU2015155616U RU168546U1 RU 168546 U1 RU168546 U1 RU 168546U1 RU 2015155616 U RU2015155616 U RU 2015155616U RU 2015155616 U RU2015155616 U RU 2015155616U RU 168546 U1 RU168546 U1 RU 168546U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biochip
- macromolecules
- nanowire
- monolayer
- biological fluid
- Prior art date
Links
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 7
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 abstract description 10
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003550 marker Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 5
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003068 molecular probe Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000000672 surface-enhanced laser desorption--ionisation Methods 0.000 description 2
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 1
- 101710160107 Outer membrane protein A Proteins 0.000 description 1
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- IVRMZWNICZWHMI-UHFFFAOYSA-N azide group Chemical class [N-]=[N+]=[N-] IVRMZWNICZWHMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001900 immune effect Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000004621 scanning probe microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к устройству для регистрации макромолекул в биологической жидкости при медицинской диагностике на базе полевого транзистора с использованием биочипа на основе нанопроволочной структуры кремний на изоляторе. С помощью роботов-раскапывателей исключительно на рабочую поверхность биочипа ковалентно иммобилизуется монослой макромолекул маркеров заболевания. Формирование монослоя макромолекул маркеров заболевания на поверхности биочипа приводит к изменению проводимости нанопроволочек биочипа, которая находится в зависимости от количества ковалентно иммобилизованных на поверхности биочипа макромолекул маркеров заболевания. Изменение проводимости нанопроволочной системы фиксируется электронной системой измерения тока, проходящего через нанопроволочную систему биочипа. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к медицинской диагностике, в частности к устройству регистрации макромолекулярных зондов аналита с использованием биочипа, содержащего рабочую зону, на которой иммобилизованы зонды с олигонуклеотидами или белками, в состав которых входят фрагменты, комплементарные диагностируемым маркерам.
Известно устройство для исследования клеток с использованием биочипа (А.В. Шишкин, И.И. Шмырев, и др. «Иммунологические биочипы для исследования эритроцитов человека», «Биологические мембраны». - 2008. - №4. - С. 267-276), в котором на твердой подложке биочипа в тестовых участках (пятнах биочипа) иммобилизованы антитела, каждое из которых специфично к определенному клеточному поверхностному антигену. При этом биочип содержит несколько тестовых участков с антителами каждого вида, различающихся плотностью расположения иммобилизованных молекул (количеством молекул, иммобилизованных на единице площади поверхности подложки).
Недостатком данного устройства является то, что в предлагаемом способе нанесения на биочип большого числа тестовых участков с каждым антителом получается подложка с большой площадью чувствительных зон, что при проведении анализа требует повышенного расхода исследуемого аналита.
Известно устройство детекции макромолекул с использованием пьезокварцевого биосенсора, в котором в качестве чувствительного элемента использован пьезокварцевый резонатор (Пат. США № 4735906, 436/806; 324/711; 05.04.88). На модифицированной поверхности пьезокварцевого резонатора находятся реакционно-активные группы с ковалентно иммобилизационными макромолекулами и необходимым количеством слоев. Регистрацию макромолекул осуществляют по изменению резонансной частоты при изменении массы резонатора.
Недостатком устройства является то, что его концентрационная чувствительность не превышает 10-12 M [Шумянцева В.В.].
Кроме того, пьезокварцевые резонаторы, относящиеся к электрогравитометрическим электронным элементам, очень чувствительны к внешним условиям среды (температура, влажность, электропроводность, интенсивность электромагнитного поля).
Недостатками способа модификации пьезокварцевого биосенсора (Пат. США № 4735906, 436/806; 324/711; 05.04.88) являются сложность и длительность модификации поверхности резонатора с образованием реакционно-активных групп для последующей ковалентной иммобилизации макромолекул, процесс которой также длителен и сложен. При химической обработке поверхности резонатора не исключен гидролиз альдегидных групп в водных растворах, что снижает стабильность резонатора.
Известно использование для регистрации макромолекул при медицинской диагностике масс-спектрометров с источником ионизации MALDI (Lewczuk Р., Esselmann H., Groemer T.W., Bibi M., Maler J.M., Steinacker P., Otto M., Kornhuber J., Wiltfang, J., Biol. Psychiatry. 2004, 55, 524-530; Landuyt В., Jaap Jansen J., Wildiers H., Goethals L, Boeck G.D., et al., J. Separation Science, 2003, 26, 619-623). При применении данного устройства в режиме SELDI используют стандартный SELDI метод, который позволяет аффинно биоспецифически вылавливать макромолекулы из раствора на поверхность биочипа с иммобилизованными молекулами, после чего проводить измерение масс выловленных макромолекул с помощью масс-спектрометра с источником ионизации.
Недостатками этого метода являются высокая возможность влияния на результат идентификации неспецифических фрагментов в многокомпонентной сыворотке и необходимость использования для количественных измерений специальных изотопно-меченых специфических фрагментов.
Для детекции и визуализации структуры макромолекулярных комплексов в анализе используется также атомно-силовой микроскоп и метод зондовой сканирующей микроскопии (RU 2004119864 А, опубл. 10.01.2006).
Недостаток использования этого метода - нет достоверной идентификации выловленных комплексов из-за возможности мешающего влияния артефактов от возможной загрязненности образца, что требует использования дополнительно метода идентификации макромолекулярных комплексов.
Известна система регистрации макромолекулярных маркеров заболеваний, включающая оптический компакт-диск, поверхность которого предварительно модифицирована с помощью азидных производных полем ковалентно иммобилизованных молекул, способных формировать специфические комплексы с макромолекулярными маркерами заболеваний, и устройство считывания лазерных компакт-дисков, например CD-ROM, DVD-ROM, отраженного с поверхности оптического диска сигнала, создаваемого лучом лазера (RU 2338199, опубл. 20.01.2008 г).
Данная система не обладает достаточной точностью регистрации макромолекул.
Техническая задача в разработке настоящей полезной модели состоит в том, чтобы создать конструкцию устройства, позволяющего повысить достоверность получаемых результатов регистрации макромолекул маркеров заболеваний при медицинской диагностике.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство регистрации макромолекул в биологической жидкости на базе полевого транзистора, включающее биочип на основе нанопроволочной структуры кремний на изоляторе, рабочая поверхность которой модифицирована слоем органофункционального силана, резервуар с биологической жидкостью и электронную систему измерения тока, протекающего через нанопроволочную структуру, отличающееся тем, что резервуар с отверстием для подачи биологической жидкости на наноструктуру биочипа содержит робот-раскапыватель кантилеверного, или капиллярного типа, или их комбинации, позволяющий сформировать монослой иммобилизованных зондовых макромолекул на рабочую поверхность биочипа.
Сущность полезной модели иллюстрируется на рис. 1, на котором представлена схема устройства, где 1 - биочип, 2 - система подачи аналита в резервуар, 3 - электронная система регистрации тока.
Устройство регистрации макромолекул работает следующим образом.
Биочип на основе нанопроволочной структуры кремний на изоляторе, рабочая поверхность которой модифицирована монослоем органофункционального силана с ковалентно иммобилизованными молекулярными зондами к диагностически значимым макромолекулам биологической жидкости помещается на дне резервуара. Именно с помощью роботов-раскапывателей исключительно на рабочую поверхность биочипа ковалентно иммобилизуется монослой макромолекул маркеров заболевания. В резервуар подается биологическая жидкость – аналит, в результате биоспецифического захвата диагностически значимых маркеров заболеваний из аналита иммобилизованными молекулярными зондами происходит формирование комплексов на поверхности биочипа, что приводит к изменению поверхностного заряда. Это изменение заряда приводит к изменению проводимости нанопроволочек биочипа. Электронная система измерения тока, проходящего через нанопроволочную систему биочипа, фиксирует изменение проводимости нанопроволочной системы, которая находится в зависимости от количества ковалентно иммобилизованных на поверхности биочипа макромолекул маркеров заболевания.
Использование в устройстве роботов-раскапывателей молекул позволяет равномерно распределять иммобилизуемые макромолекулы маркеров заболевания исключительно на рабочую поверхность нанопроволочной системы в виде монослоя, контролируемого атомно-силовым микроскопом (на схеме не показан, поскольку находится за пределами устройства). Применение роботов-раскапывателей молекул исключает слипание зон их нанесения и повышает чувствительность напроволочной системы к изменению ее электрической проводимости за счет формирования монослоя зондовых молекул.
Claims (1)
1. Устройство регистрации макромолекул в биологической жидкости на базе полевого транзистора включает биочип на основе нанопроволочной структуры кремний на изоляторе, рабочая поверхность которой модифицирована слоем органофункционального силана, резервуар с биологической жидкостью и электронную систему измерения тока, протекающего через нанопроволочную структуру, отличающееся тем, что резервуар с отверстием для подачи биологической жидкости на наноструктуру биочипа содержит робот-раскапыватель кантилеверного, или капиллярного типа, или их комбинации, позволяющий сформировать монослой иммобилизованных зондовых макромолекул.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015155616U RU168546U1 (ru) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Устройство регистрации макромолекул при медицинской диагностике |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015155616U RU168546U1 (ru) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Устройство регистрации макромолекул при медицинской диагностике |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU168546U1 true RU168546U1 (ru) | 2017-02-08 |
Family
ID=58450753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015155616U RU168546U1 (ru) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Устройство регистрации макромолекул при медицинской диагностике |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU168546U1 (ru) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2435730C1 (ru) * | 2010-07-13 | 2011-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик Министерство образования и науки | Способ изготовления наноразмерных проволочных кремниевых структур |
-
2015
- 2015-12-24 RU RU2015155616U patent/RU168546U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2435730C1 (ru) * | 2010-07-13 | 2011-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик Министерство образования и науки | Способ изготовления наноразмерных проволочных кремниевых структур |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| А.Е. Кузнецов, Е.В. Кузнецов, Е.Н. Рыбачек "ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЕВЫХ НАНОПРОВОЛОЧНЫХ СЕНСОРОВ ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ (ОБЗОР)", ОБОРОННЫЙ КОМПЛЕКС - НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОМУ ПРОГРЕССУ РОССИИ, 4, 2010, стр.104-108. Е.В. Кузнецов, Е.Н. Рыбачек "БИОСЕНСОРЫ НА КРЕМНИЕВЫХ НАНОПРОВОЛОЧНЫХ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ", ОБОРОННЫЙ КОМПЛЕКС - НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОМУ ПРОГРЕССУ РОССИИ, 3, 2010, стр.85-89. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220260520A1 (en) | Functionalized Nanopipette Biosensor | |
| Houghtaling et al. | Estimation of shape, volume, and dipole moment of individual proteins freely transiting a synthetic nanopore | |
| JP7079092B2 (ja) | サンプル分析のためのデバイスおよび方法 | |
| JP2022058772A (ja) | 試料分析のためのデバイスおよび方法 | |
| JP3693572B2 (ja) | ナノ電極アレイ（ａｒｒａｙ） | |
| DE60033653T2 (de) | Nachweisverfahren unter verwendung eines mikromechanischen antikörpersensors | |
| CN104380105B (zh) | 生物样品中的分析物的检测和/或定量方法 | |
| US9315855B2 (en) | Systems and methods for detection and quantitation of analytes using an oscillating stimulus | |
| Luo et al. | Application of solid-state nanopore in protein detection | |
| US20090117571A1 (en) | Impedance spectroscopy of biomolecules using functionalized nanoparticles | |
| AU2002213086B2 (en) | Evaluating binding affinities by force stratification and force panning | |
| US20120037515A1 (en) | Impedimetric sensors using dielectric nanoparticles | |
| Yoo et al. | A highly sensitive plasma-based amyloid-β detection system through medium-changing and noise cancellation system for early diagnosis of the Alzheimer’s disease | |
| JP2008544246A5 (ru) | ||
| US20210382045A1 (en) | Dynamic excitation and measurement of biochemical interactions | |
| Zhou et al. | A supported lipid bilayer-based lab-on-a-chip biosensor for the rapid electrical screening of coronavirus drugs | |
| AU2002213086A1 (en) | Evaluating binding affinities by force stratification and force panning | |
| US11536721B2 (en) | Electrochemical immunosensors | |
| Andreescu et al. | Advances in electrochemical detection for probing protein aggregation | |
| RU168546U1 (ru) | Устройство регистрации макромолекул при медицинской диагностике | |
| Kowalczyk et al. | Ultrasensitive voltammetric detection of SARS-CoV-2 in clinical samples | |
| Dultsev et al. | QCM-based rapid analysis of DNA | |
| US20230160898A1 (en) | Systems and methods for label-free detection of analytes | |
| Yu et al. | An impedance biosensor array for label-free detection of multiple antigen-antibody reactions | |
| Pleshakova et al. | AFM-fishing technology for protein detection in solutions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20181225 |