RU2169770C1 - Mesomorphic dispersion based on complex nucleic acid-chitisan as integral biosensor and method of its development - Google Patents
Mesomorphic dispersion based on complex nucleic acid-chitisan as integral biosensor and method of its development Download PDFInfo
- Publication number
- RU2169770C1 RU2169770C1 RU2000114544/13A RU2000114544A RU2169770C1 RU 2169770 C1 RU2169770 C1 RU 2169770C1 RU 2000114544/13 A RU2000114544/13 A RU 2000114544/13A RU 2000114544 A RU2000114544 A RU 2000114544A RU 2169770 C1 RU2169770 C1 RU 2169770C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chitosan
- liquid crystal
- molecules
- complex
- dispersion
- Prior art date
Links
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims abstract description 53
- 230000002535 lyotropic effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 239000003817 anthracycline antibiotic agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 claims abstract description 5
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 claims abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000004986 Cholesteric liquid crystals (ChLC) Substances 0.000 claims description 46
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 21
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 14
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 14
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 14
- 238000002983 circular dichroism Methods 0.000 claims description 5
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 3
- 238000001142 circular dichroism spectrum Methods 0.000 abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 230000003098 cholesteric effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000013543 active substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003556 assay Methods 0.000 abstract 1
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 27
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 27
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 20
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 14
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- STQGQHZAVUOBTE-UHFFFAOYSA-N 7-Cyan-hept-2t-en-4,6-diinsaeure Natural products C1=2C(O)=C3C(=O)C=4C(OC)=CC=CC=4C(=O)C3=C(O)C=2CC(O)(C(C)=O)CC1OC1CC(N)C(O)C(C)O1 STQGQHZAVUOBTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- WEAHRLBPCANXCN-UHFFFAOYSA-N Daunomycin Natural products CCC1(O)CC(OC2CC(N)C(O)C(C)O2)c3cc4C(=O)c5c(OC)cccc5C(=O)c4c(O)c3C1 WEAHRLBPCANXCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- STQGQHZAVUOBTE-VGBVRHCVSA-N daunorubicin Chemical compound O([C@H]1C[C@@](O)(CC=2C(O)=C3C(=O)C=4C=CC=C(C=4C(=O)C3=C(O)C=21)OC)C(C)=O)[C@H]1C[C@H](N)[C@H](O)[C@H](C)O1 STQGQHZAVUOBTE-VGBVRHCVSA-N 0.000 description 12
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 description 10
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 description 10
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 10
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- 102000012286 Chitinases Human genes 0.000 description 7
- 108010022172 Chitinases Proteins 0.000 description 7
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- AOJJSUZBOXZQNB-TZSSRYMLSA-N Doxorubicin Chemical compound O([C@H]1C[C@@](O)(CC=2C(O)=C3C(=O)C=4C=CC=C(C=4C(=O)C3=C(O)C=21)OC)C(=O)CO)[C@H]1C[C@H](N)[C@H](O)[C@H](C)O1 AOJJSUZBOXZQNB-TZSSRYMLSA-N 0.000 description 2
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- BTCSSZJGUNDROE-UHFFFAOYSA-N gamma-aminobutyric acid Chemical compound NCCCC(O)=O BTCSSZJGUNDROE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 2
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004976 Lyotropic liquid crystal Substances 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 101100010166 Mus musculus Dok3 gene Proteins 0.000 description 1
- -1 N-acetylamino groups Chemical group 0.000 description 1
- 229930188522 aclacinomycin Natural products 0.000 description 1
- USZYSDMBJDPRIF-SVEJIMAYSA-N aclacinomycin A Chemical compound O([C@H]1[C@@H](O)C[C@@H](O[C@H]1C)O[C@H]1[C@H](C[C@@H](O[C@H]1C)O[C@H]1C[C@]([C@@H](C2=CC=3C(=O)C4=CC=CC(O)=C4C(=O)C=3C(O)=C21)C(=O)OC)(O)CC)N(C)C)[C@H]1CCC(=O)[C@H](C)O1 USZYSDMBJDPRIF-SVEJIMAYSA-N 0.000 description 1
- 229960004176 aclarubicin Drugs 0.000 description 1
- 229940009456 adriamycin Drugs 0.000 description 1
- 230000000259 anti-tumor effect Effects 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 229930188550 carminomycin Natural products 0.000 description 1
- XREUEWVEMYWFFA-CSKJXFQVSA-N carminomycin Chemical compound C1[C@H](N)[C@H](O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1C2=C(O)C(C(=O)C3=C(O)C=CC=C3C3=O)=C3C(O)=C2C[C@@](O)(C(C)=O)C1 XREUEWVEMYWFFA-CSKJXFQVSA-N 0.000 description 1
- XREUEWVEMYWFFA-UHFFFAOYSA-N carminomycin I Natural products C1C(N)C(O)C(C)OC1OC1C2=C(O)C(C(=O)C3=C(O)C=CC=C3C3=O)=C3C(O)=C2CC(O)(C(C)=O)C1 XREUEWVEMYWFFA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229950001725 carubicin Drugs 0.000 description 1
- 239000013522 chelant Substances 0.000 description 1
- 230000009920 chelation Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003537 radioprotector Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Liquid Crystal Substances (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области биотехнологии, оно может быть использовано в области медицинской и клинической биохимии, фармацевтической промышленности, молекулярной фармакологии, в экологической диагностике, а также в области биосенсорики и нанотехнологии. The invention relates to the field of biotechnology, it can be used in the field of medical and clinical biochemistry, pharmaceutical industry, molecular pharmacology, environmental diagnostics, as well as in the field of biosensorics and nanotechnology.
Жидкокристаллические дисперсии на основе как свободных нуклеиновых кислот (НК), так и их комплексов с различными высокомолекулярными биологически активными соединениями, т.е. сложные пространственные образования, "строительными блоками" которых являются молекулы НК, вызывают все больший интерес исследователей как основа для создания интегральных биодатчиков. Liquid crystalline dispersions based on both free nucleic acids (NK) and their complexes with various high molecular weight biologically active compounds, i.e. complex spatial formations, the “building blocks” of which are NC molecules, are of increasing interest to researchers as the basis for the creation of integrated biosensors.
В настоящее время известны два типа жидкокристаллических дисперсий, в которых в качестве "строительных блоков" использованы молекулы НК. Currently, two types of liquid crystal dispersions are known in which NK molecules are used as “building blocks”.
К первому типу относятся жидкокристаллические дисперсии, формируемые в результате фазового исключения молекул НК в водно-солевых полимерсодержащих растворах [патент РФ No 2032895]. Для этого типа дисперсий характерна аномальная отрицательная полоса в спектре кругового дихроизма (КД). Наличие этой полосы открывает принципиальную возможность для использования этого типа дисперсий в качестве чувствительных элементов (биодатчиков) для определения окрашенных биологически важных веществ. The first type includes liquid crystal dispersions formed as a result of phase exclusion of NK molecules in water-salt polymer-containing solutions [RF patent No. 2032895]. This type of dispersion is characterized by an anomalous negative band in the spectrum of circular dichroism (CD). The presence of this band opens up a fundamental possibility for using this type of dispersion as sensitive elements (biosensors) for the determination of colored biologically important substances.
Недостаток такого типа дисперсий состоит в том, что в этом случае "жесткая" холестерическая структура жидкокристаллической дисперсии не меняется при действии биологически активных соединений; это ограничивает их применение в биосенсорике. Кроме того, недостатки рассмотренного типа жидкокристаллических дисперсий НК состоят в следующем:
1. ограниченный интервал ионных условий, в котором существуют такие жидкокристаллические дисперсии, что делает невозможным их использование в качестве биодатчиков для определения окрашенных соединений, образующих комплексы с молекулами НК в условиях низкой ионной силы растворов;
2. необходимость использования высокой концентрации полимерного растворителя, обеспечивающего поддержание стабильной структуры такого типа дисперсий, что влияет на легкость и простоту их применения в качестве чувствительных элементов;
3. возможность определения только ограниченного круга окрашенных биологически активных соединений, взаимодействующих с молекулами НК;
4. недостаточная чувствительность к действию различных биологически активных или химических соединений, обусловленная наличием в их составе только одного "строительного блока", а именно НК, что существенно ограничивает возможность применения таких жидкокристаллических дисперсий в качестве биодатчиков широкого спектра действия в медицине, экологии и биотехнологии.The disadvantage of this type of dispersion is that in this case the “rigid” cholesteric structure of the liquid crystal dispersion does not change under the action of biologically active compounds; this limits their use in biosensorics. In addition, the disadvantages of the considered type of liquid crystal dispersions of nanocrystals are as follows:
1. a limited range of ionic conditions in which such liquid crystalline dispersions exist, which makes it impossible to use them as biosensors for determining colored compounds that form complexes with nanocrystals under conditions of low ionic strength of solutions;
2. the need to use a high concentration of polymer solvent, ensuring the maintenance of a stable structure of this type of dispersion, which affects the ease and simplicity of their use as sensitive elements;
3. the ability to determine only a limited circle of colored biologically active compounds interacting with NA molecules;
4. insufficient sensitivity to the action of various biologically active or chemical compounds, due to the presence of only one "building block" in their composition, namely NK, which significantly limits the possibility of using such liquid crystal dispersions as biosensors of a wide spectrum of action in medicine, ecology and biotechnology.
Известен также второй тип жидкокристаллических дисперсий на основе комплексов НК с поликатионами. Холестерическая жидкокристаллическая дисперсия комплексов (НК-поликатион), аномальная оптическая активность которой может проявляться только в очень узком интервале условий (например, ионная сила раствора и т.д.) [Докл. Акад. Наук, 1999, т. 365, С. 400-402], не может быть использована в качестве биодатчиков. Also known is the second type of liquid crystal dispersions based on complexes of nanocrystals with polycations. Cholesteric liquid crystal dispersion of complexes (NC polycation), the anomalous optical activity of which can manifest itself only in a very narrow range of conditions (for example, the ionic strength of a solution, etc.) [Dokl. Acad. Nauk, 1999, v. 365, S. 400-402], cannot be used as biosensors.
Недостатками этого типа жидкокристаллических дисперсий, не позволяющими использовать их в качестве биодатчиков, являются следующие:
1. ограниченный набор новых физико-химических свойств, в частности, отсутствие аномальной оптической активности, которая является наиболее эффективным критерием [патент РФ N 2107280], позволяющим следить за изменением свойств молекул НК при действии на эти молекулы биологически активных или химических соединений;
2. сложность однозначного предсказания свойств таких дисперсий, связанная с недостаточно изученными механизмами сложных химических процессов, необходимых для их создания;
3. жесткость структуры, обусловленная гексагональной упаковкой такой дисперсии, что приводит к невозможности ее "отклика" на действие биологически активных соединений;
4. узкий интервал условий существования таких дисперсий (ионная сила раствора и т.д.), что приводит к невозможности их использования в качестве чувствительных элементов биосенсорных устройств.The disadvantages of this type of liquid crystal dispersions that do not allow their use as biosensors are the following:
1. a limited set of new physicochemical properties, in particular, the absence of abnormal optical activity, which is the most effective criterion [RF patent N 2107280], which allows you to monitor changes in the properties of NK molecules when biologically active or chemical compounds act on these molecules;
2. the complexity of unambiguous prediction of the properties of such dispersions associated with insufficiently studied mechanisms of complex chemical processes necessary for their creation;
3. the rigidity of the structure due to the hexagonal packing of such a dispersion, which leads to the impossibility of its "response" to the action of biologically active compounds;
4. a narrow range of conditions for the existence of such dispersions (ionic strength of a solution, etc.), which makes it impossible to use them as sensitive elements of biosensor devices.
Отмеченные выше недостатки обоих типов жидкокристаллических дисперсий на основе молекул НК или их комплексов с поликатионами существенно ограничивают или приводят к невозможности их применения в качестве интегральных биодатчиков в медицине, экологии и биотехнологии. The above-mentioned disadvantages of both types of liquid crystal dispersions based on nanocrystals or their complexes with polycations significantly limit or make it impossible to use them as integral biosensors in medicine, ecology, and biotechnology.
Известна молекулярная конструкция [патент РФ N 2139933], представляющая собой ансамбль из жестких двухцепочечных молекул НК, упорядоченных в пространстве в виде комплекса с антибиотиком в составе лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии, сформированной в водно-солевом растворе нейтрального полимера, а соседние молекулы НК фиксированы в пространстве полимерными хелатными "сшивками". The molecular structure is known [RF patent N 2139933], which is an ensemble of rigid double-stranded NK molecules arranged in space as a complex with an antibiotic as part of a lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion formed in a water-salt solution of a neutral polymer, and neighboring NK molecules are fixed in space polymer chelate "crosslinking".
Известен также интегральный тип биодатчиков, созданный на основе молекулярной конструкции НК [патент РФ N 2139933]. Для этих биодатчиков характерно наличие аномальной оптической активности, дающей возможность для аналитического использования этих биодатчиков. Also known is the integral type of biosensors created on the basis of the molecular structure of NK [RF patent N 2139933]. These biosensors are characterized by the presence of abnormal optical activity, which makes it possible to analytically use these biosensors.
Известен способ создания молекулярной конструкции [патент РФ N 2139933] путем формирования лиотропной жидкокристаллической дисперсии НК в водно-солевом растворе нейтрального полимера, включающий стадии формирования жидкокристаллической дисперсии НК, образование комплекса (НК-антибиотик) и стадии хелатообразования при обработке дисперсии комплекса (НК-антибиотик) раствором соли двухвалентной меди. A known method of creating a molecular structure [RF patent N 2139933] by forming a lyotropic liquid crystal dispersion of NK in a water-salt solution of a neutral polymer, including the stage of formation of a liquid crystal dispersion of NK, the formation of a complex (NK-antibiotic) and the stage of chelation during processing of the dispersion of the complex (NK-antibiotic ) a salt solution of divalent copper.
Недостатками известной молекулярной конструкции, интегрального биодатчика на ее основе и способа создания являются следующие:
1. использование высокой концентрации полимерного растворителя, необходимой для поддержания исходной холестерической структуры молекулярной конструкции, что ограничивает ее применение в качестве чувствительного элемента биосенсорных устройств;
2. многостадийный процесс формирования молекулярной конструкции на основе молекул НК, что ограничивает легкость и простоту создания и применения этого типа биодатчиков.The disadvantages of the known molecular structure, an integrated biosensor based on it and the method of creation are as follows:
1. the use of a high concentration of polymer solvent, necessary to maintain the initial cholesteric structure of the molecular structure, which limits its use as a sensitive element of biosensor devices;
2. a multi-stage process of forming a molecular structure based on NK molecules, which limits the ease and simplicity of creating and using this type of biosensor.
В основу предлагаемого изобретения положена задача создать новый тип жидкокристаллических дисперсий, упростить способ их формирования для того, чтобы сформированные жидкокристаллические дисперсии были стабильными, с предсказуемыми и регулируемыми свойствами, с расширенным интервалом условий существования, с пространственной структурой, параметры которой менялись бы в ответ на действие различных биологически активных соединений, что позволит использовать такую жидкокристаллическую дисперсию в качестве интегрального биодатчика, т.е. биодатчика широкого спектра действия, меняющего свои свойства при наличии в анализируемой среде биологически активных соединений, опасных, независимо от их природы, для здоровья человека и животных. The basis of the present invention is the task of creating a new type of liquid crystal dispersions, to simplify the method of their formation so that the formed liquid crystal dispersions are stable, with predictable and adjustable properties, with an extended range of conditions of existence, with a spatial structure, the parameters of which would change in response to the action various biologically active compounds, which will allow the use of such a liquid crystal dispersion as an integral biosensor, t .e. a broad-spectrum biosensor that changes its properties when there are biologically active compounds in the analyzed medium that are dangerous, regardless of their nature, for human and animal health.
Поставленная задача решена созданием лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии, представляющей собой ансамбль из упорядоченных в пространстве жестких двухцепочечных молекул НК, причем согласно изобретению жидкокристаллическая дисперсия НК упорядочена в виде комплекса (НК-хитозан) в водно-солевом растворе в широком интервале ионных условий. The problem is solved by creating a lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion, which is an ensemble of space-ordered rigid double-stranded nanocrystals, and according to the invention, the liquid crystal dispersion of nanocrystals is ordered as a complex (nanocrystal chitosan) in a water-salt solution in a wide range of ionic conditions.
Хитозаны являются полусинтетическими аминополисахаридами, структура и свойства которых интенсивно изучаются в последние годы [Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана. Материалы Пятой конференции. Москва - Щелково, изд-во ВНИРО, 1999, с. 7-295]. Хитозаны используются в пищевой, медицинской и косметической промышленности, а также исследуются как потенциальные радиопротекторы (вещества, предохраняющие организм человека от действия радиоактивного излучения). Поскольку в состав молекул хитозанов входят N-ацетиламиногруппы и положительно заряженные аминогруппы, они образуют комплексы с молекулами НК, что приводит к конденсации молекул НК. Chitosans are semi-synthetic aminopolysaccharides, the structure and properties of which have been intensively studied in recent years [New prospects in the study of chitin and chitosan. Materials of the Fifth Conference. Moscow - Schelkovo, VNIRO Publishing House, 1999, p. 7-295]. Chitosans are used in the food, medical and cosmetic industries, and are also being investigated as potential radioprotectors (substances that protect the human body from the effects of radioactive radiation). Since the composition of chitosan molecules includes N-acetylamino groups and positively charged amino groups, they form complexes with NA molecules, which leads to the condensation of NA molecules.
Полученный новый тип жидкокристаллических дисперсий представляет собой ансамбль из жестких двухцепочечных молекул НК, связанных в комплекс с хитозаном и образующих частицы лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии, причем взаимное расположение молекул НК в пространстве зафиксировано за счет образования "сшивок" (НК-хитозан). Отличительной особенностью таких жидкокристаллических дисперсий является их существование в водно-солевом растворе физиологической ионной силы (0,15-0,3 М NaCl), сочетаемое с их лабильностью, т.е. возможностью перестроения их пространственной структуры в ответ на действие многих биологически активных соединений, а также сохранение присущих таким дисперсиям физико-химических (в частности, оптических) свойств, что открывает новые возможности для их использования в качестве интегральных биодатчиков. The resulting new type of liquid crystal dispersion is an ensemble of rigid double-stranded nanocrystals, complexed with chitosan and forming particles of lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion, and the relative arrangement of nanocrystals in space is fixed due to the formation of “cross-links” (NC chitosan). A distinctive feature of such liquid crystal dispersions is their existence in a water-salt solution of physiological ionic strength (0.15-0.3 M NaCl), combined with their lability, i.e. the possibility of rebuilding their spatial structure in response to the action of many biologically active compounds, as well as preserving the physicochemical (in particular, optical) properties inherent in such dispersions, which opens up new possibilities for their use as integral biosensors.
При этом молекулы НК в составе комплекса (НК-хитозан), а также "сшивки" между молекулами НК могут гидролизоваться под действием специфических ферментов. Причем "сшивки" между молекулами НК могут вытесняться из состава комплекса (НК-хитозан) под действием различных факторов внешней среды. Moreover, NK molecules in the complex (NK-chitosan), as well as “crosslinking” between NK molecules, can be hydrolyzed by specific enzymes. Moreover, “crosslinking” between the NK molecules can be forced out of the complex (NK-chitosan) under the influence of various environmental factors.
Возможно формировать комплекс, используя дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК), а именно добавляя к раствору ДНК низкой молекулярной массы раствор хитозана до образования комплекса (ДНК-хитозан). It is possible to form a complex using deoxyribonucleic acid (DNA), namely by adding a solution of chitosan to a low molecular weight DNA solution to form a complex (DNA-chitosan).
Наличие разных по своей химической природе составных частей комплекса ("строительных блоков"), а именно молекул НК и хитозана, свойства которых могут меняться при действии на них разных химических или биологически активных соединений, в сочетании с сохранением легко детектируемой аномальной оптической активности, присущей холестерической жидкокристаллической структуре [Yu. М. Yevdokimov, S.G. Skuridin, V.I.Salyanov, 1988, Liq. Crystals, v. 3, N 11, p. 1443-1459], открывает возможность применения предлагаемой изобретением жидкокристаллической дисперсии в качестве интегрального биодатчика, т. е. биодатчика, оптические свойства которого могут, в частности, меняться при действии различных биологически активных соединений, нарушающих как структуру молекул НК, так и хитозана, а также факторов, нарушающих как целостность структуры НК, так и хитозана. The presence of complex components ("building blocks") of various chemical nature, namely, NK and chitosan molecules, the properties of which can change when different chemical or biologically active compounds act on them, in combination with the preservation of the easily detectable anomalous optical activity inherent in cholesteric liquid crystal structure [Yu. M. Yevdokimov, S.G. Skuridin, V. I. Salyanov, 1988, Liq. Crystals, v. 3, N 11, p. 1443-1459], opens up the possibility of using the liquid crystal dispersion according to the invention as an integral biosensor, that is, a biosensor whose optical properties can, in particular, change under the influence of various biologically active compounds that violate both the structure of nanocrystals and chitosan, and also factors that violate both the integrity of the structure of NK and chitosan.
При этом вместо молекул ДНК в качестве "строительных блоков" можно использовать любые жесткоцепные полимеры, которые образуют холестерические жидкокристаллические дисперсии и структура которых позволяет осуществлять реакции комплексообразования с молекулами хитозана. At the same time, instead of DNA molecules, you can use any rigid-chain polymers that form cholesteric liquid crystal dispersions and whose structure allows complexation reactions with chitosan molecules to be used as “building blocks”.
Желательно в качестве "строительного блока" использовать молекулы линейной двухцепочечной ДНК низкой молекулярной массы или двухцепочечных синтетических полидезоксинуклеотидов, поскольку эти полимеры не только образуют холестерические жидкокристаллические дисперсии при фазовом исключении, но и препараты которых полно охарактеризованы, доступны и относительно дешевы. It is preferable to use molecules of linear double-stranded DNA of low molecular weight or double-stranded synthetic polydeoxynucleotides as the “building block”, since these polymers not only form cholesteric liquid crystal dispersions with phase exclusion, but also the preparations of which are fully characterized, affordable and relatively cheap.
В качестве сшивающего агента могут быть использованы другие водорастворимые природные или синтетические поликатионы (например, полиаминосахара), способные взаимодействовать с молекулами НК, в результате чего образуется холестерическая жидкокристаллическая дисперсия. As a crosslinking agent, other water-soluble natural or synthetic polycations (for example, polyaminosugar) capable of interacting with NA molecules can be used, resulting in the formation of a cholesteric liquid crystal dispersion.
Целесообразно в качестве такого сшивающего агента использовать водорастворимые молекулы хитозанов, содержащие в своем составе не только положительно заряженные аминогруппы, но и способные к образованию "сшивок" между молекулами НК. It is advisable to use water-soluble chitosan molecules as such a cross-linking agent, containing not only positively charged amino groups, but also capable of forming “cross-links” between the NA molecules.
Желательно, чтобы молекулы хитозанов содержали в своем составе до 50 мономерных звеньев и образовывали комплекс с молекулами НК, приводящий к формированию лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии, обладающей аномальной оптической активностью. It is desirable that the chitosan molecules contain up to 50 monomer units and form a complex with NA molecules, leading to the formation of lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion with anomalous optical activity.
Желательно, чтобы в состав лиотропной холестеричекой жидкокристаллической дисперсии входили молекулы антрациклинового антибиотика, присутствие которых обеспечивает новые свойства жидкокристаллической дисперсии. It is desirable that the composition of the lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion includes anthracycline antibiotic molecules, the presence of which provides new properties of the liquid crystal dispersion.
Поставленная задача решена также способом создания лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (НК-хитозан), в котором согласно изобретению дисперсия формируется в одну стадию путем смешения водного раствора хитозана и водно-солевого раствора НК, приводящего к формированию литропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (НК-хитозан), в которой соседние молекулы НК фиксированы в пространстве за счет "сшивок" (НК-хитозан), с образованием трехмерного ансамбля, сохраняющего аномальные оптические свойства, присущие холестерической структуре. The problem is also solved by the method of creating a lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (NK-chitosan), in which according to the invention the dispersion is formed in one stage by mixing an aqueous solution of chitosan and an aqueous-salt solution of NK, leading to the formation of a litropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (NK-chitosan ), in which neighboring NC molecules are fixed in space due to “crosslinking” (NC chitosan), with the formation of a three-dimensional ensemble that preserves anomalous optical other properties inherent in the cholesteric structure.
Предлагаемый способ создания лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (НК-хитозан) и ее использование в качестве интегрального биодатчика осуществляют следующим образом:
- формируют в водно-солевом растворе лиотропную холестерическую жидкокристаллическую дисперсию комплекса (НК-хитозан);
- измеряют аномальную оптическую активность полученного образца в области поглощения азотистых оснований НК; появление интенсивной аномальной полосы в спектре КД служит доказательством образования лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (НК-хитозан);
- добавляют химические или биологически активные вещества, способные тем или иным способом нарушить целостность "сшивки" хотя бы в одном месте, и по уменьшению амплитуды аномальной полосы в спектре КД определяют наличие названных веществ.The proposed method for creating a lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (NK-chitosan) and its use as an integral biosensor is as follows:
- form a lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (NK-chitosan) in a water-salt solution;
- measure the anomalous optical activity of the obtained sample in the absorption region of the nitrogenous bases of the NC; the appearance of an intense abnormal band in the CD spectrum is evidence of the formation of a lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (NK-chitosan);
- add chemical or biologically active substances that can in one way or another violate the integrity of the "crosslinking" at least in one place, and the presence of these substances is determined by reducing the amplitude of the anomalous band in the CD spectrum.
Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже приведены примеры, характеризующие способ изготовления лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-хитозан), а также ее применение в качестве интегрального биодатчика со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:
Фиг. 1 характеризует спектр поглощения водно-солевого раствора ДНК до (кривая 1) и после (кривая 2) добавления хитозана в координатах: "A - λ - длина волны (нм)".For a better understanding of the present invention, examples are given below characterizing a method of manufacturing a lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of a complex (DNA-chitosan), as well as its use as an integral biosensor with reference to the accompanying figures, in which:
FIG. 1 characterizes the absorption spectrum of a water-salt solution of DNA before (curve 1) and after (curve 2) the addition of chitosan in the coordinates: "A - λ - wavelength (nm)."
ДНК эритроцитов цыплят ("Reanal", Венгрия); молекулярная масса ДНК (0,3 - 0,6)•106 Да;
CДНК = 16,1 мкг/мл; CХит = 10 мкг/мл; 0,15 М NaCl+0,001 М фосфатный буфер, pH ~6,7.Chicken erythrocyte DNA (Reanal, Hungary); molecular weight of DNA (0.3 - 0.6) • 10 6 Yes;
C DNA = 16.1 μg / ml; C Chit = 10 μg / ml; 0.15 M NaCl + 0.001 M phosphate buffer, pH ~ 6.7.
Фиг. 2 характеризует спектры КД исходного водно-солевого раствора ДНК (кривая 1) и лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-хитозан) (кривая 2) в координатах: "ΔA = (AL-AR) - λ - длина волны (нм)";
ΔA - круговой дихроизм (мм); 1 мм = 1•10-5опт. единиц; L = 1 см;
CДНК = 17 мкг/мл; CХит = 10 мкг/мл;
0,15 М NaCl+0,001 М фосфатный буфер, pH ~6,7.FIG. 2 characterizes the CD spectra of the initial aqueous salt solution of DNA (curve 1) and lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (DNA-chitosan) (curve 2) in the coordinates: "ΔA = (A L -A R ) - λ is the wavelength (nm) ";
ΔA - circular dichroism (mm); 1 mm = 1 • 10 -5 opt. units; L = 1 cm;
C DNA = 17 μg / ml; C Chit = 10 μg / ml;
0.15 M NaCl + 0.001 M phosphate buffer, pH ~ 6.7.
Фиг. 3 характеризует спектры КД лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-хитозан) до (кривая 1) и после (кривая 2) обработки антрациклиновым антибиотиком дауномицином (ДАУ) в координатах: "ΔA = (AL-AR) - λ - длина волны (нм)";
CДНК = 17 мкг/мл; CХит = 10 мкг/мл; CДАУ = 18,5•10-6 М;
0,15 М NaCl+0,001 М фосфатный буфер, pH ~6,7.FIG. 3 characterizes the CD spectra of the lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (DNA-chitosan) before (curve 1) and after (curve 2) treatment with the anthracycline antibiotic daunomycin (DAU) in the coordinates: "ΔA = (A L -A R ) - λ is the wavelength (nm) ";
C DNA = 17 μg / ml; C Chit = 10 μg / ml; C DAU = 18.5 • 10 -6 M;
0.15 M NaCl + 0.001 M phosphate buffer, pH ~ 6.7.
Фиг. 4 характеризует спектры КД лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-хитозан) в присутствии дауномицина до (кривая 1) и после (кривые 2-3) обработки хитиназой в течение, соответственно, 20 и 51 мин в координатах: "ΔA = (AL-AR) - λ -длина волны, (нм)";
CДНК = 17 мкг/мл; CХит = 10 мкг/мл; CДАУ = 18,5•10-6 М;
0,15 М NaCl+0,001 М фосфатный буфер, pH ~6,7.FIG. 4 characterizes the CD spectra of the lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (DNA-chitosan) in the presence of daunomycin before (curve 1) and after (curves 2-3) treatment with chitinase for, respectively, 20 and 51 min in the coordinates: "ΔA = (A L -A R ) - λ is the wavelength, (nm) ";
C DNA = 17 μg / ml; C Chit = 10 μg / ml; C DAU = 18.5 • 10 -6 M;
0.15 M NaCl + 0.001 M phosphate buffer, pH ~ 6.7.
Фиг. 5 характеризует спектры КД лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-хитозан) (кривая 1), этой же дисперсии в присутствии дауномицина (кривая 2), а также спектры КД этих дисперсий после обработки гепарином (кривые 3 и 4, соответственно) в координатах: "ΔA = (AL-AR) - λ - длина волны, (нм)";
CДНК = 17 мкг/мл; CХит = 10 мкг/мл; CДАУ = 18,5•10- М;
Cгепарин = 1 мкг/мл;
0,15 М NaCl+0,001 М фосфатный буфер, pH ~6,7.FIG. 5 characterizes the CD spectra of the lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (DNA-chitosan) (curve 1), the same dispersion in the presence of daunomycin (curve 2), as well as the CD spectra of these dispersions after treatment with heparin (curves 3 and 4, respectively) in coordinates: "ΔA = (A L -A R ) - λ is the wavelength, (nm)";
C DNA = 17 μg / ml; C Chit = 10 μg / ml; C DAU = 18.5 • 10 - M;
C heparin = 1 μg / ml;
0.15 M NaCl + 0.001 M phosphate buffer, pH ~ 6.7.
Пример 1. Способ создания лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-хитозан) в водно- солевом растворе. Example 1. A method for creating a lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of a complex (DNA-chitosan) in a water-salt solution.
1.1. Создание лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-хитозан). 1.1. Creation of lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (DNA-chitosan).
1.1. Готовят исходный водный раствор хитозана с концентрацией 5 мг/мл. 1.1. Prepare an initial aqueous solution of chitosan with a concentration of 5 mg / ml.
1.2. Лиотропную холестерическую жидкокристаллическую дисперсию комплекса (ДНК-хитозан) готовят в одну стадию, для чего к 2 мл водно-солевого раствора (0,15 М NaCl+0,001 М фосфатный буфер, pH ~6,7) ДНК эритроцитов цыплят ("Reanal", Венгрия; мол. масса ДНК ~(0,3 - 0,6)•106 Да, CДНК = 17 мкг/мл) добавляют 4 мкл раствора хитозана, приготовленного по п. 1, при перемешивании и затем регистрируют спектр поглощения и КД (фиг. 1 и 2). Появление кажущейся оптической плотности в спектре поглощения в области длин волн, превышающих 300 нм (фиг. 1), свидетельствует об образовании частиц дисперсии, рассеивающих падающее УФ-излучение. Появление интенсивной положительной полосы (фиг. 2) в спектре КД (λ ~ 270 нм) свидетельствует об образовании лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-хитозан), в которой между молекулами ДНК образуются "сшивки" из молекул хитозана, фиксирующие упорядоченное (анизотропное) расположеннее в частицах дисперсии.1.2. Lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (DNA-chitosan) is prepared in one step, for which 2 ml of chicken erythrocyte DNA ("Reanal", to 2 ml of water-salt solution (0.15 M NaCl + 0.001 M phosphate buffer, pH ~ 6.7) Hungary; molar mass of DNA ~ (0.3 - 0.6) • 10 6 Yes, C DNA = 17 μg / ml) add 4 μl of a chitosan solution prepared according to
Таким образом в водно-солевом растворе получают лиотропную холестерическую жидкокристаллическую дисперсию комплекса (ДНК-хитозан), состоящую из линейных двухцепочечных молекул ДНК, упорядоченных в пространстве и "сшитых" молекулами хитозана. Thus, in a water-salt solution, a lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (DNA-chitosan) is obtained, consisting of linear double-stranded DNA molecules arranged in space and “crosslinked” by chitosan molecules.
Пример 2. Изменение свойств лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-хитозан) в присутствии антрациклинового антибиотика. Example 2. Change in the properties of lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (DNA-chitosan) in the presence of anthracycline antibiotic.
В качестве представителя группы антрациклиновых антибиотиков, к которым относятся карминомицин, адриамицин, аклациномицин, виоламицин и др., ниже использован дауномицин. As a representative of the group of anthracycline antibiotics, which include carminomycin, adriamycin, aclacinomycin, violamycin, etc., daunomycin is used below.
2.1. Препарат ДАУ ("Sigma") растворяют в 1 мл дистиллированной воды при перемешивании. 2.1. The drug DAU ("Sigma") is dissolved in 1 ml of distilled water with stirring.
2.2. К 2 мл лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-хитозан), приготовленной по п. 1.2, добавляют 10 мкл раствора по п. 2.1 (CДАУ=3,7•10-3 М) при перемешивании и затем регистрируют спектр КД (фиг. 3). Таким образом получают комплекс между молекулами ДНК, "сшитыми" хитозаном в составе жидкокристаллической дисперсии, и дауномицином.2.2. To 2 ml of the lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (DNA-chitosan) prepared according to item 1.2, add 10 μl of the solution according to item 2.1 (C DAU = 3.7 • 10 -3 M) with stirring and then record the CD spectrum (Fig. . 3). In this way, a complex is obtained between DNA molecules "crosslinked" by chitosan in a liquid crystal dispersion and daunomycin.
Изменение знака полосы в спектре КД, зависящее от концентрации ДАУ, а также других соединений, образующих интеркаляционные комплексы с молекулами ДНК в составе жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-хитозан), может быть использовано для определения этих соединений. A change in the sign of the band in the CD spectrum, depending on the concentration of DAU, as well as other compounds that form intercalation complexes with DNA molecules in the composition of the liquid crystal dispersion of the complex (DNA-chitosan), can be used to determine these compounds.
Тот факт, что молекулы многих химических и биологически активных соединений расщепляют хитозановые "сшивки" или вытесняют их из состава комплекса, открывает возможность для применения холестерических жидкокристаллических дисперсий комплекса (ДНК-хитозан) или смешанного комплекса (ДНК-ДАУ-хитозан) в качестве интегрального биодатчика. Нарушение целостности "сшивки" или ее "уход" из состава комплекса приведет к уменьшению оптического сигнала, генерируемого дисперсией. Уменьшение оптического сигнала связано с концентрацией определяемого химического или биологически активного соединения в пробе. The fact that molecules of many chemical and biologically active compounds cleave chitosan cross-links or displace them from the composition of the complex opens up the possibility of using cholesteric liquid crystal dispersions of the complex (DNA-chitosan) or a mixed complex (DNA-DAU-chitosan) as an integral biosensor . Violation of the integrity of the "crosslinking" or its "departure" from the complex will lead to a decrease in the optical signal generated by the dispersion. The decrease in the optical signal is associated with the concentration of the determined chemical or biologically active compound in the sample.
Ниже приведены примеры применения холестерических жидкокристаллических дисперсий комплекса (ДНК-хитозан) или смешанного комплекса (ДНК-ДАУ-хитозан) для обнаружения фермента, расщепляющего молекулу хитозана (хитиназа), или вытесняющего хитозан из состава комплекса (гепарин). The following are examples of the use of cholesteric liquid crystal dispersions of a complex (DNA-chitosan) or a mixed complex (DNA-DAU-chitosan) to detect an enzyme that breaks down a chitosan molecule (chitinase), or displaces chitosan from the complex (heparin).
Пример 3. Определение наличия хитиназы в растворе. Example 3. The determination of the presence of chitinase in solution.
3.1. К 2 мл лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-ДАУ-хитозан), по п. 2.2, добавляют 100 мкл раствора хитиназы при перемешивании и регистрируют спектры КД в области поглощения ДНК (230-350 нм) с интервалом 10-15 мин. 3.1. To 2 ml of the lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (DNA-DAU-chitosan), according to claim 2.2, 100 μl of a chitinase solution are added with stirring and CD spectra are recorded in the region of DNA absorption (230-350 nm) with an interval of 10-15 minutes.
При добавлении хитиназы амплитуда отрицательной полосы в спектре КД (фиг. 4) резко уменьшается. Это означает, что обработка лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-ДАУ-хитозан) хитиназой приводит к разрушению хитозановых "сшивок", фиксирующих холестерическую структуру дисперсии. Разрушение "сшивок" приводит к переходу молекул ДНК из упорядоченного жидкокристаллического состояния, характеризуемого высокой оптической активностью, в изотропное состояние с низкой оптической активностью. With the addition of chitinase, the amplitude of the negative band in the CD spectrum (Fig. 4) decreases sharply. This means that treatment of the lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (DNA-DAU-chitosan) with chitinase leads to the destruction of chitosan "crosslinking", fixing the cholesteric structure of the dispersion. The destruction of cross-linking leads to the transition of DNA molecules from an ordered liquid crystal state, characterized by high optical activity, in an isotropic state with low optical activity.
Таким образом, при наличии соответствующей калибровочной кривой при помощи лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-ДАУ-хитозан) можно определять концентрацию хитиназы в анализируемой жидкости. Thus, in the presence of an appropriate calibration curve using lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion complex (DNA-DAU-chitosan), you can determine the concentration of chitinase in the analyzed fluid.
Пример 4. Определение наличия гепарина в растворе. Example 4. Determination of the presence of heparin in solution.
4.1. Готовят водный раствор гепарина с концентрацией 1 мг/мл. 4.1. Prepare an aqueous solution of heparin with a concentration of 1 mg / ml.
4.2. К 2 мл лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-хитозан), по п. 1.2, добавляют 2 мкл раствора гепарина по п. 4.1 при перемешивании и регистрируют спектры КД в области поглощения ДНК (230-350 нм) с интервалом 2-3 мин. 4.2. To 2 ml of lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (DNA-chitosan), according to p. 1.2, add 2 μl of a heparin solution according to p. 4.1 with stirring and CD spectra are recorded in the region of DNA absorption (230-350 nm) with an interval of 2-3 min .
4.3. К 2 мл лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-ДАУ-хитозан), по п. 2.2, добавляют 2 мкл раствора гепарина по п. 4.1 при перемешивании и регистрируют спектры КД в области поглощения ДНК (230-350 нм) с интервалом 2-3 мин. 4.3. To 2 ml of the lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (DNA-DAU-chitosan), according to item 2.2, add 2 μl of the heparin solution according to item 4.1 with stirring and CD spectra are recorded in the region of DNA absorption (230-350 nm) with an interval of 2- 3 min.
Добавление гепарина сопровождается резким уменьшением амплитуды как положительной, так и отрицательной полос в спектре КД (фиг. 4). Это означает, что обработка лиотропной холестерической жидкокристаллической дисперсии комплекса (ДНК-хитозан) или (ДНК-ДАУ-хитозан) гепарином сопровождается образованием более прочного комплекса (хитозан-гепарин), что приводит к "уходу" молекул хитозана из состава холестерических жидкокристаллических дисперсий и переходу молекул ДНК в оптически неактивное изотропное состояние. The addition of heparin is accompanied by a sharp decrease in the amplitude of both the positive and negative bands in the CD spectrum (Fig. 4). This means that treatment of the lyotropic cholesteric liquid crystal dispersion of the complex (DNA-chitosan) or (DNA-DAU-chitosan) with heparin is accompanied by the formation of a more durable complex (chitosan-heparin), which leads to the "escape" of chitosan molecules from the composition of cholesteric liquid crystal dispersions and the transition DNA molecules into an optically inactive isotropic state.
Таким образом, примеры 2 - 4 показывают, что лиотропные холестерические жидкокристаллические дисперсии комплекса (ДНК-хитозан) или (ДНК-ДАУ-хитозан) позволяют обнаруживать наличие в анализируемой жидкости соединений, разрушающих хитозановые "сшивки" или вытесняющих их из состава дисперсии. Thus, examples 2–4 show that lyotropic cholesteric liquid-crystal dispersions of the complex (DNA-chitosan) or (DNA-DAU-chitosan) make it possible to detect the presence in the analyzed liquid of compounds that destroy chitosan “crosslinking” or displace them from the composition of the dispersion.
Следовательно, лиотропные холестерические жидкокристаллические дисперсии комплекса (ДНК-хитозан) или (ДНК-ДАУ-хитозан) представляют собой интегральный биодатчик, свойства которого могут меняться в присутствии в анализируемой жидкости достаточно широкого круга соединений различной природы. Therefore, lyotropic cholesteric liquid crystal dispersions of the complex (DNA-chitosan) or (DNA-DAU-chitosan) are an integral biosensor, the properties of which can change in the presence of a sufficiently wide range of compounds of various nature in the analyzed liquid.
Предлагаемое изобретение может быть использовано в биосенсорике, медицинской и клинической биохимии, в молекулярной фармакологии, а также в наноэлектронике. Лиотропные холестерические жидкокристаллические дисперсии комплекса (НК-хитозан) предназначены для использования в медицине в качестве интегрального биодатчика, реагирующего, в частности, на изменение концентрации антиопухолевых антибиотиков, образующих интеркаляционные комплексы с ДНК, в клинической биохимии, молекулярной фармакологии и молекулярной энзимологии для определения биологически активных соединений, разрушающих хитозановые "сшивки" или вытесняющие их из состава дисперсии, а также соединений, гидролизующих молекулы ДНК. The present invention can be used in biosensorics, medical and clinical biochemistry, in molecular pharmacology, as well as in nanoelectronics. Lyotropic cholesteric liquid crystal dispersions of the complex (NK-chitosan) are intended for use in medicine as an integral biosensor that responds, in particular, to changes in the concentration of antitumor antibiotics that form intercalation complexes with DNA, in clinical biochemistry, molecular pharmacology and molecular enzymology to determine biologically active compounds that destroy chitosan "crosslinking" or displacing them from the composition of the dispersion, as well as compounds that hydrolyze DN molecules .
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000114544/13A RU2169770C1 (en) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | Mesomorphic dispersion based on complex nucleic acid-chitisan as integral biosensor and method of its development |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000114544/13A RU2169770C1 (en) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | Mesomorphic dispersion based on complex nucleic acid-chitisan as integral biosensor and method of its development |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2169770C1 true RU2169770C1 (en) | 2001-06-27 |
Family
ID=20235886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000114544/13A RU2169770C1 (en) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | Mesomorphic dispersion based on complex nucleic acid-chitisan as integral biosensor and method of its development |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2169770C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2224781C2 (en) * | 2002-04-18 | 2004-02-27 | ООО "Биоаналитические технологии" | Multifunctional liquid-crystalline composite based on double-helical nucleic acid and a method for preparation thereof |
| RU2293766C2 (en) * | 2005-04-13 | 2007-02-20 | Дмитрий Геннадьевич Дерябин | Method for production of supramolecular composites |
| RU2440575C1 (en) * | 2010-08-23 | 2012-01-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Method of determining physiological concentrations of heparin in analysed liquid samples |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2123008C1 (en) * | 1997-10-28 | 1998-12-10 | Институт молекулярной биологии имени В.А.Энгельгардта РАН | Method of heparin assay |
| RU2139933C1 (en) * | 1998-11-26 | 1999-10-20 | Институт молекулярной биологии им.В.А.Энгельгардта РАН | Molecular structure based on liquid-crystal dispersion of nucleic acid as integrated biosensor and method of preparation thereof |
-
2000
- 2000-06-09 RU RU2000114544/13A patent/RU2169770C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2123008C1 (en) * | 1997-10-28 | 1998-12-10 | Институт молекулярной биологии имени В.А.Энгельгардта РАН | Method of heparin assay |
| RU2139933C1 (en) * | 1998-11-26 | 1999-10-20 | Институт молекулярной биологии им.В.А.Энгельгардта РАН | Molecular structure based on liquid-crystal dispersion of nucleic acid as integrated biosensor and method of preparation thereof |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2224781C2 (en) * | 2002-04-18 | 2004-02-27 | ООО "Биоаналитические технологии" | Multifunctional liquid-crystalline composite based on double-helical nucleic acid and a method for preparation thereof |
| RU2293766C2 (en) * | 2005-04-13 | 2007-02-20 | Дмитрий Геннадьевич Дерябин | Method for production of supramolecular composites |
| RU2440575C1 (en) * | 2010-08-23 | 2012-01-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Новые Энергетические Технологии" | Method of determining physiological concentrations of heparin in analysed liquid samples |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Skorik et al. | N-(2-Carboxyethyl) chitosans: regioselective synthesis, characterisation and protolytic equilibria | |
| Kasaai | Various methods for determination of the degree of N-acetylation of chitin and chitosan: a review | |
| Skorik et al. | Synthesis of N-succinyl-and N-glutaryl-chitosan derivatives and their antioxidant, antiplatelet, and anticoagulant activity | |
| Luo et al. | Resonance Rayleigh scattering spectra for studying the interaction of heparin with some basic phenothiazine dyes and their analytical applications | |
| Lamarque et al. | Physicochemical behavior of homogeneous series of acetylated chitosans in aqueous solution: Role of various structural parameters | |
| CN107118758B (en) | A kind of gold/platinum bimetal nano cluster fluorescence probe based on polyethyleneimine protection and its application in detection aureomycin | |
| Tsaih et al. | Effects of ionic strength and pH on the diffusion coefficients and conformation of chitosans molecule in solution | |
| CN109298112B (en) | Method for measuring content of hyaluronic acid | |
| BURKE et al. | Evaluation of chitosan as a potential medical iron (III) ion adsorbent | |
| Kim et al. | Determination of urea concentration using urease-containing polyelectrolyte microcapsules | |
| Byrn et al. | Analysis of binding of daunorubicin and doxorubicin to DNA using computerized curve-fitting procedures | |
| RU2169770C1 (en) | Mesomorphic dispersion based on complex nucleic acid-chitisan as integral biosensor and method of its development | |
| Torlopov et al. | Cationic starch-based hemocompatible polymeric antioxidant: synthesis, in vitro, and in vivo study | |
| Singh et al. | Fabrication and construction of highly sensitive polymeric nanoparticle-based electrochemical biosensor for asparagine detection | |
| Jia et al. | Dyes inspired sensor arrays for discrimination of glycosaminoglycans | |
| RU2440575C1 (en) | Method of determining physiological concentrations of heparin in analysed liquid samples | |
| CA2551564C (en) | A simplified method to retrieve chitosan from acidic solutions thereof | |
| Aiba | Studies on chitosan 5. Reactivity of partially N‐acetylated chitosan in aqueous media | |
| RU2139933C1 (en) | Molecular structure based on liquid-crystal dispersion of nucleic acid as integrated biosensor and method of preparation thereof | |
| Boulton et al. | Characterisation of the meningococcal transferrin binding protein complex by photon correlation spectroscopy | |
| RU2123008C1 (en) | Method of heparin assay | |
| Ronzhin et al. | Modified nanodiamonds as a new carrier for developing reusable enzymatic test-systems for determination of physiologically important substances | |
| US20160201112A1 (en) | Nanosensor for detecting the activity of glycosaminoglycan-cleaving enzymes and uses thereof | |
| Jones et al. | Site specificity of binding of antitumor antibiotics to DNA | |
| Gaur et al. | A simple and sensitive spectrophotometric method for the quantitative determination of solid supported amino groups |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050610 |