RU2846301C2 - Method for conjugating carbon quantum dots with polymer - Google Patents
Method for conjugating carbon quantum dots with polymerInfo
- Publication number
- RU2846301C2 RU2846301C2 RU2023134514A RU2023134514A RU2846301C2 RU 2846301 C2 RU2846301 C2 RU 2846301C2 RU 2023134514 A RU2023134514 A RU 2023134514A RU 2023134514 A RU2023134514 A RU 2023134514A RU 2846301 C2 RU2846301 C2 RU 2846301C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conjugates
- polymer
- solution
- quantum dots
- carbon quantum
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к области химической модификации наночастиц, а именно покрытия углеродных квантовых точек различными полимерами - белками, углеводами, нуклеиновыми кистлотами, различными гомо- и гетерополимерами химической, биохимической и биологической природы для придания им заданных свойств для различных применений в области диагностики заболеваний, мониторинга различных параметров и состояний организма, молекулярной и клеточной биологии, нанотехнологиях, химии и др. Такие технологии полезны для синтеза модифицированных наночастиц, получения функциональных наноматериалов, для диагностических и терапевтических целей.The invention relates to the field of chemical modification of nanoparticles, namely, coating carbon quantum dots with various polymers - proteins, carbohydrates, nucleic acids, various homo- and heteropolymers of chemical, biochemical and biological nature to impart specified properties to them for various applications in the field of disease diagnostics, monitoring various parameters and conditions of the body, molecular and cellular biology, nanotechnology, chemistry, etc. Such technologies are useful for the synthesis of modified nanoparticles, obtaining functional nanomaterials, for diagnostic and therapeutic purposes.
Описание предшествующего уровня техникиDescription of the Prior Art
Углеродные квантовые точки (УКТ) представляют собой класс углеродных наноматериалов, которые сочетают в себе уникальные оптические свойства яркой флуоресценции, превосходной фотостабильности, настраиваемых спектральных характеристик, а также низкую токсичность и биоразлагаемость. УКТ широко используются в биомедицине, например, для задач детекции, биовизуализации и терапии.Carbon quantum dots (CQDs) are a class of carbon nanomaterials that combine unique optical properties of bright fluorescence, excellent photostability, tunable spectral characteristics, as well as low toxicity and biodegradability. CQDs are widely used in biomedicine, for example, for detection, bioimaging and therapeutic applications.
Чтобы сделать УКТ или любые другие наночастицы биологически функциональными, их обычно конъюгируют с белками, нуклеиновыми кислотами, углеводами или другими полимерами. Для краткости, в рамках данной работы, мы будем называть все эти молекулы «биополимерами».To make UQTs or any other nanoparticles biologically functional, they are typically conjugated with proteins, nucleic acids, carbohydrates, or other polymers. For brevity, throughout this paper, we will refer to all of these molecules as “biopolymers.”
На сегодняшний день существует ряд методов конъюгации углеродных квантовых точек и биополимеров. Одним из наиболее широко применяемых методов является карбодиимидный метод, при котором формируются амидные связи между карбоновыми кислотами и аминами. Иммобилизация нуклеиновых кислот, а также различных других полимеров, таких как, например, полиэтиленгликоль или хитозан, осуществляется путем электростатической адсорбции на поверхности УКТ, легированных полиэтиленимином. Некоторые полимеры также иммобилизуются путем добавления во время синтеза УКТ.There are currently a number of methods for conjugating carbon quantum dots and biopolymers. One of the most widely used methods is the carbodiimide method, which forms amide bonds between carboxylic acids and amines. Immobilization of nucleic acids, as well as various other polymers such as polyethyleneglycol or chitosan, is accomplished by electrostatic adsorption on the surface of CQDs doped with polyethyleneimine. Some polymers are also immobilized by adding CQDs during synthesis.
Несмотря на то, что ковалентное присоединение используется для многих типов биомакромолекул, оно требует индивидуального подбора и оптимизации молекул линкера для каждого типа биополимера, а также, в некоторых случаях, введения дополнительных реакционноспособных групп в требуемый полимер.Although covalent attachment is used for many types of biomacromolecules, it requires individual selection and optimization of linker molecules for each type of biopolymer, as well as, in some cases, the introduction of additional reactive groups into the desired polymer.
Метод электростатической адсорбции является быстрым и удобным способом конъюгации биополимера с УКТ. Однако при заданном виде УКТ, имеющих, например, отрицательный заряд поверхности, этот метод применим только для сильно положительно заряженных биополимеров.The electrostatic adsorption method is a fast and convenient way to conjugate a biopolymer with UQD. However, for a given type of UQD, which has, for example, a negative surface charge, this method is applicable only to strongly positively charged biopolymers.
Добавление биополимера при синтезе УКТ позволяет сократить количество стадий синтеза и, в некоторых случаях, непосредственно модулировать поверхностные свойства УКТ. Однако, одной из наиболее популярных стратегий синтеза УКТ является сольвотермический путь, который включает в себя длительный нагрев реагентов при температурах 100-200°C, чаще всего, в неводном растворителе. В таких суровых условиях выбор биополимера определяется уже не биологическим применением, а термической стабильностью и растворимостью биополимера в используемом растворителе.Adding a biopolymer to the synthesis of UQT allows for a reduction in the number of synthesis stages and, in some cases, direct modulation of the surface properties of UQT. However, one of the most popular strategies for the synthesis of UQT is the solvothermal route, which involves prolonged heating of the reagents at temperatures of 100-200°C, most often in a non-aqueous solvent. Under such harsh conditions, the choice of biopolymer is determined not by the biological application, but by the thermal stability and solubility of the biopolymer in the solvent used.
Авторами был обнаружен новый универсальный способ нековалентной конъюгации углеродных квантовых точек с широким спектром биомакромолекул. Метод основан на простой двухступенчатой процедуре кратковременного нагрева и последующего осаждения полимера на поверхность УКТ методом высаливания. Примечательно, что весь процесс вместе со стадией очистки занимает менее 10 минут.The authors have discovered a new universal method for non-covalent conjugation of carbon quantum dots with a wide range of biomacromolecules. The method is based on a simple two-step procedure of short-term heating and subsequent deposition of the polymer on the surface of the CQD by the salting-out method. It is noteworthy that the entire process, including the purification stage, takes less than 10 minutes.
Из публикаций US9233166B2, US20130178603A1 известен наиболее близкий способ получения конъюгатов наночастиц с целевой молекулой, в котором карбоксильная группа белка или частицы активируется с помощью карбодиимидных соединений, и затем производится ковалентная сшивка активированный карбоксильной группы с аминогруппой второго участника реакции.From publications US9233166B2, US20130178603A1, the closest method for obtaining conjugates of nanoparticles with a target molecule is known, in which the carboxyl group of a protein or particle is activated using carbodiimide compounds, and then covalent crosslinking of the activated carboxyl group with the amino group of the second reaction participant is performed.
Недостатком известного метода является требование наличия карбоксильных или аминных групп на наночастице, использование дорогостоящих кросс-линкеров, а также продолжительное время проведения реакции конъюгации, а также сложность процесса очистки полученных конъюгатов для случая малых размеров наночастиц.The disadvantage of the known method is the requirement for the presence of carboxyl or amine groups on the nanoparticle, the use of expensive cross-linkers, as well as the long time of the conjugation reaction, as well as the complexity of the purification process of the resulting conjugates for the case of small nanoparticle sizes.
Таким образом, технический результат заключается в разработке более быстрого и доступного метода конъюгации углеродных квантовых точек с полимерами, не требующего наличия определенных функциональных химических групп на поверхности, а также простых в очистке от побочных продуктов реакции.Thus, the technical result consists in the development of a faster and more accessible method for conjugating carbon quantum dots with polymers, which does not require the presence of certain functional chemical groups on the surface, and is also easy to clean from reaction by-products.
Краткое содержание изобретенияSummary of the invention
Целью настоящего изобретения явилась разработка на основе обнаруженного явления ассоциации различных полимеров с углеродными квантовыми точками под влиянием температуры и высаливающего агента: Способа конъюгации углеродных квантовых точек с полимером. Для решения перечисленных выше и других целей, которые очевидны для квалифицированного специалиста, был предложен следующий способ:The purpose of the present invention was to develop, on the basis of the discovered phenomenon of association of various polymers with carbon quantum dots under the influence of temperature and a salting-out agent: A method for conjugating carbon quantum dots with a polymer. To solve the above and other purposes that are obvious to a qualified specialist, the following method was proposed:
Способ конъюгации углеродных квантовых точек с полимером, который включает следующие шаги:A method for conjugating carbon quantum dots to a polymer, which includes the following steps:
1) смешение коллоидного раствора углеродных квантовых точек с раствором полимера,1) mixing a colloidal solution of carbon quantum dots with a polymer solution,
2) нагрев полученного раствора до 50-99 градусов Цельсия,2) heating the resulting solution to 50-99 degrees Celsius,
3) повышение ионной силы полученного раствора для высаживания упомянутого полимера на поверхность углеродных квантовых точек.3) increasing the ionic strength of the resulting solution to precipitate the said polymer onto the surface of carbon quantum dots.
СловарьDictionary
Если иное не определено, нижеследующие термины имеют следующие значения при интерпретации формулы и описания изобретения:Unless otherwise defined, the following terms have the following meanings when interpreting the claims and description of the invention:
1) «иммунохроматографический тест» - помещение образца, в котором может находиться целевая нуклеотидная последовательность, на тест-полоску из хроматографичского материала с последующим латеральным перемещением образца по тест-полоске за счет капиллярных сил и его связывание с различными реагентами, размещенными на тест-полоске.1) "immunochromatographic test" - placing a sample, which may contain a target nucleotide sequence, on a test strip made of chromatographic material, followed by lateral movement of the sample along the test strip due to capillary forces and its binding to various reagents placed on the test strip.
2) "тест-полоска" - хроматографическая среда, в которой может быть проведен анализ. Тест-полоска содержит «зону нанесения» для нанесения образца и «зону связывания» (тест-линия), содержащую иммобилизованный связывающий реагент или же связывающую нуклеотидный последовательность, способные к связыванию и иммобилизации детектируемой нуклеотидной последовательности. Зона связывания, как правило, обладает существенно меньшей площадью поверхности, чем тест-полоска и содержит иммобилизованный связывающий реагент или же иммобилизованную связывающую нуклеотидную последовательность. Зона связывания может иметь форму точки, линии, кривой, полосы или же паттерна из точек, линий, кривых, полос или же их комбинации. Как правило, направление перемещения образца по тест-полоске пересекает зону связывания. Для данного изобретения предпочтительным является формирование сигнала в зоне связывания в форме четко-очерченного паттерна, резко отличающегося от сигнала, формируемого в других частях тест-полоски. Например, зона связывания может иметь форму аббревиатуры названия или названий аналита или аналитов в исследуемом образце.2) "test strip" - a chromatographic medium in which the analysis can be carried out. The test strip contains an "application zone" for applying a sample and a "binding zone" (test line) containing an immobilized binding reagent or a binding nucleotide sequence capable of binding and immobilizing the nucleotide sequence to be detected. The binding zone, as a rule, has a significantly smaller surface area than the test strip and contains an immobilized binding reagent or an immobilized binding nucleotide sequence. The binding zone can have the form of a point, line, curve, strip, or a pattern of points, lines, curves, stripes, or a combination thereof. As a rule, the direction of movement of the sample along the test strip intersects the binding zone. For the present invention, it is preferable to form a signal in the binding zone in the form of a clearly defined pattern, sharply different from the signal formed in other parts of the test strip. For example, the binding zone may be in the form of an abbreviation of the name or names of the analyte or analytes in the sample being tested.
3) Термин «партнер для связывания» относится к паре молекул и/или частиц, способным распознавать друг друга (целиком или частично) и образовывать как ковалентные, так и нековалентные связи. Существует ряд часто используемых пар для связывания, а также структур на основе таких пар. Среди них можно выделить системы, основанные на взаимодействии антиген/антитело, гаптен/антигаптен, диоксигенин/антидиоксигенин F(ab’)2, фолиевая кислота/фолат-связывающий белок, биотин/стрептавидин, биотин/авидин, протеин А(G)/иммуноглобулины, комплементарные сегменты нуклеиновых кислот, вирус/клеточный рецептор, лектин/карбогидрат, фермент/ингибитор, фермент/субстрат. Также, известны системы, в которых партеры по связыванию образовывают ковалентные связи за счет наличия у таких партнеров аминореакционных групп, таких как сукцинимидиловые эфиры, изотиоционат, сульфонил галиды, или сульфгидрильные реакционные группы, включая производные галоацетатов и малеимидов. Другими партнерами для связывания могут быть галогены, стероиды и 2,4 - динитрофенилы. Для целей настоящего описания, термин «партнер для связывание» относится и к «распознающему рецептору» и его лиганду.3) The term "binding partner" refers to a pair of molecules and/or particles that are able to recognize each other (in whole or in part) and form both covalent and non-covalent bonds. There are a number of commonly used binding pairs and structures based on such pairs. Among them are systems based on the interaction of antigen/antibody, hapten/antihapten, dioxygenin/antidioxygenin F(ab')2, folic acid/folate-binding protein, biotin/streptavidin, biotin/avidin, protein A(G)/immunoglobulins, complementary segments of nucleic acids, virus/cellular receptor, lectin/carbohydrate, enzyme/inhibitor, enzyme/substrate. Also known are systems in which the binding partners form covalent bonds due to the presence of amino-reactive groups such as succinimidyl esters, isothiocyanate, sulfonyl halides, or sulfhydryl reactive groups including derivatives of haloacetates and maleimides. Other binding partners may be halogens, steroids, and 2,4-dinitrophenyls. For the purposes of the present description, the term "binding partner" refers to both the "recognition receptor" and its ligand.
4) Термин «нуклеиновая кислота» обозначает полимер или олигомер, состоящий из нуклеотидов, или соединений, имитирующих их. Также термин относится к олигонуклеотидам, имеющим не встречающееся в природе участки цепи, но проявляющими такие же свойства, как и олигонуклеотиды природного происхождения. Для специалистов должно быть очевидно, что в соответствии с данным изобретением может быть осуществлено большое разнообразие анализов по детекции целевых последовательностей нуклеиновых кислот. Термин «нуклеотид» здесь относится к рибонуклеотидам, дезоксирибонуклеотидам, или аналогам нуклеотидов, имеющих химическую модификацию в одном или нескольких из строительных блоков нуклеотида (азотистых оснований - пурина или пиримидина, сахара, фосфатов). Модификации могут быть, например, проведены в пятой позиции пиримидина, или восьмой позиции пурина, в экзоциклической аминогруппе цитозина, путем замены урацила на 5-бром-урацил, замена гидроксигруппы в 2´-позиции сахара на галогруппу (либо на R, OR, SH, H, SR, NR2, NH2, NHR, CN). Термин также относится к рибонуклеиновым кислотам, встречающимся в живых организмах, либо с замененным основанием (ксантин, ионозин и т.д.) или сахаром (2´-метоксирибоза и т.п.). Также возможна модификация фосфодиэфирной связи, например, образование цепи с помощью фосфоротионатов, метилфосфонатов и пептидов. «Нуклеиновая кислота» может обозначать одно- или двуцепочечную молекулу, состоящую из мономеров (нуклеотидов), включающих в свой состав фрагменты сахаров, фосфатов и пуринов или пиримидинов. В растениях, животных, низших эукариотах и бактериях «рибонуклеиновая кислота» (РНК) выполняет функции трансляции, т.е. служит передатчиком хранящейся в «дезоксирибонуклеиновой кислоте» (ДНК) генетической информации. Термин «фрагмент» обозначает определенную часть последовательности ДНК.4) The term "nucleic acid" means a polymer or oligomer consisting of nucleotides or compounds imitating them. The term also refers to oligonucleotides having a non-naturally occurring portion of the chain, but exhibiting the same properties as oligonucleotides of natural origin. It should be obvious to those skilled in the art that a wide variety of assays for detecting target nucleic acid sequences can be carried out in accordance with the present invention. The term "nucleotide" herein refers to ribonucleotides, deoxyribonucleotides, or nucleotide analogs having a chemical modification in one or more of the nucleotide building blocks (nitrogenous bases - purine or pyrimidine, sugar, phosphates). Modifications can be, for example, carried out at the fifth position of a pyrimidine, or at the eighth position of a purine, in the exocyclic amino group of cytosine, by replacing uracil with 5-bromouracil, replacing the hydroxy group at the 2'-position of a sugar with a halo group (either R, OR, SH, H, SR, NR 2 , NH 2 , NHR, CN). The term also applies to ribonucleic acids occurring in living organisms, either with a replaced base (xanthine, ionosine, etc.) or sugar (2'-methoxyribose, etc.). Modification of the phosphodiester bond is also possible, for example, chain formation with phosphorothionates, methylphosphonates and peptides. "Nucleic acid" can refer to a single- or double-stranded molecule consisting of monomers (nucleotides) that include fragments of sugars, phosphates, and purines or pyrimidines. In plants, animals, lower eukaryotes, and bacteria, "ribonucleic acid" (RNA) performs translation functions, i.e., serves as a transmitter of genetic information stored in "deoxyribonucleic acid" (DNA). The term "fragment" refers to a specific part of a DNA sequence.
5) Метод анализа и его аппаратурная реализация, относящийся к данному изобретению, может детектировать целевую нуклеиновую кислоту или другие вещества (собирательный термин - аналит), содержащиеся в различных образцах. Термин «образец» здесь относится к любой жидкости, потенциально содержащей аналиты. Образец может быть получен из человеческих или других животных тканей или жидкостей (кровь/сыворотка крови, моча, слюна, слеза, мокрота, пот, слизь, стул), из образцов культивирования клеток тканей, гистологических образцов, образцов биопсии и т.д. Образец также может быть получен из продуктов сельского хозяйства, бактерий, вирусов, либо их продуктов жизнедеятельности и обработки. Также образцом может служить различный мусор и отходы, продукты их переработки, питьевая и сточные воды, продукты питания в обработанном или сыром виде, воздух и т.д. В случае реализации данного изобретения для детектирования искомых последовательностей нуклеиновых кислот, оно может быть применено для анализа генетических отклонений и множества других заболеваний, служить для контроля протекания лечения инфекционных болезней, а также для множества других применений.5) The method of analysis and its hardware implementation related to the present invention can detect a target nucleic acid or other substances (collectively, analyte) contained in various samples. The term "sample" herein refers to any liquid potentially containing analytes. The sample can be obtained from human or other animal tissues or liquids (blood/blood serum, urine, saliva, tears, sputum, sweat, mucus, stool), from tissue cell culture samples, histological samples, biopsy samples, etc. The sample can also be obtained from agricultural products, bacteria, viruses, or their waste products and processing. Various garbage and waste, their processing products, drinking and waste water, processed or raw food products, air, etc. can also serve as a sample. If this invention is implemented for detecting desired nucleic acid sequences, it can be used to analyze genetic abnormalities and many other diseases, serve to monitor the progress of treatment of infectious diseases, and for many other applications.
6) Термин «распознающий олигонуклеотид» обозначает НК, содержащую последовательность, комплементарную анализируемой (целевой) нуклеиновой кислоте (аналиту).6) The term “recognition oligonucleotide” refers to an NC containing a sequence complementary to the analyzed (target) nucleic acid (analyte).
7) Термин «сигнал-генерирующий субстрат» обозначает вещество, способное взаимодействовать с сигнальным рецептором и генерировать детектируемый сигнал. Например, ABTS/TMB для пероксидазы, BCIP/MBT для щелочной фосфотазы, свет для флуоресцирующих соединений.7) The term "signal-generating substrate" refers to a substance that can interact with a signaling receptor and generate a detectable signal. For example, ABTS/TMB for peroxidase, BCIP/MBT for alkaline phosphatase, light for fluorescent compounds.
8) Термин «сигнальный рецептор», «сигнал-продуцируемый репортер», «репортер» обозначает вещество, способное детектировать искомый аналит через выделение энергии или путем ферментативной активности, например, флуоресцентные и хемилюминесцентные фрагменты, частицы, ферменты, радиоактивные метки, светоиспускающие домены или молекулы. Для целей этого описания, упоминание данных примеров означает возможность заменить на иные подобные вещества-«сигнальный рецепторы».8) The term "signal receptor", "signal-producing reporter", "reporter" means a substance capable of detecting the analyte of interest through the release of energy or by enzymatic activity, such as fluorescent and chemiluminescent fragments, particles, enzymes, radioactive labels, light-emitting domains or molecules. For the purposes of this description, the mention of these examples means the possibility of replacing them with other similar substances-"signal receptors".
9) Термин «пористый материал» или «хроматографический материал» обозначает материал, имеющий поры не менее 0,1 мкм, предпочтительно не менее 10,0 мкм, достаточного размера для движения по нему жидкостных сред за счет капиллярных сил.9) The term "porous material" or "chromatographic material" means a material having pores of at least 0.1 µm, preferably at least 10.0 µm, of sufficient size to allow liquid media to move through it by capillary forces.
10) Термин «сигнал-продуцирующая система» обозначает совокупность реагентов необходимых для генерации детектируемого сигнала под действием внешнего воздействия. Как правило, такие системы генерируют сигнал, который может быть детектирован внешними средствами - например, путем измерения электромагнитного излучения, или путем визуального наблюдения. В основном, такие системы состоят из хромофорного субстрата и фермента, который превращает субстрат в краситель, поглощающий электромагнитное излучение определенного диапазона, фосфоресцирующие или флуоресцирующие вещества.10) The term "signal-producing system" denotes a set of reagents necessary for generating a detectable signal under the influence of external influence. As a rule, such systems generate a signal that can be detected by external means - for example, by measuring electromagnetic radiation, or by visual observation. Basically, such systems consist of a chromophore substrate and an enzyme that converts the substrate into a dye that absorbs electromagnetic radiation of a certain range, phosphorescent or fluorescent substances.
11) Расположение шпильки от первого или второго конца распознающего олигонуклеотида на расстоянии Х нуклеотидных оснований подразумевает собой, следующее. Местом связывания наночастицы или сигнального рецептора с распознающим олигонуклеотидом следует считать нуклеотид, с которым образована их связь (предпочтительно ковалентная). При этом, если этот нуклеотид является первым в шпильке (т.е. образовывает нековалентную связь с другим нуклеотидом), то расстояние Х=0. Если шпилька начинается с соседнего нуклеотида, то Х=1, и т.д.11) The location of the hairpin from the first or second end of the recognizing oligonucleotide at a distance of X nucleotide bases implies the following. The site of binding of the nanoparticle or signal receptor to the recognizing oligonucleotide should be considered the nucleotide with which their bond is formed (preferably covalent). In this case, if this nucleotide is the first in the hairpin (i.e. forms a non-covalent bond with another nucleotide), then the distance X = 0. If the hairpin begins with the adjacent nucleotide, then X = 1, etc.
12) Под первым/вторым концом одноцепочечного распознающего олигонуклеотида - имеется в виду не фактический конец молекулы, а одна или вторая его сторона. Т.е. нуклеотидное основание распознающего олигонуклеотида, соответствующее месту связи сигнального рецептора или наночастицы предпочтительно находится с краю олигонуклеотида, но может быть и не крайним основанием в олигонуклеотиде. Под нуклеотидным основанием распознающего олигонуклеотида, соответствующем месту связи сигнального рецептора (или наночастицы), подразумевается мономер нуклеиновой кислоты нуклеотид (в т.ч. нуклеозид, сахарид и остаток фосфорной кислоты), с которым связан сигнальный рецептор (или наночастица).12) The first/second end of a single-stranded recognition oligonucleotide refers not to the actual end of the molecule, but to one or the other of its sides. That is, the nucleotide base of the recognition oligonucleotide corresponding to the binding site of the signal receptor or nanoparticle is preferably located at the edge of the oligonucleotide, but may not be the outermost base in the oligonucleotide. The nucleotide base of the recognition oligonucleotide corresponding to the binding site of the signal receptor (or nanoparticle) refers to the monomer of the nucleic acid nucleotide (including nucleoside, saccharide, and phosphoric acid residue) to which the signal receptor (or nanoparticle) is bound.
13) В данном описании, понятия «рецептор» и «лиганд» взаимозаменяемы и могут быть использованы для обозначения индивидуальных молекул в вышеописанном понятии «партнеров для связывания». Так, например, если часто в литературе в парах стрептавидин-биотин, антитело-антиген, под рецептором подразумевается стрептавидин и антитело, а под лигандом - биотин и антиген, то в описании данного изобретения под рецептором может подразумеваться и стрептавидин с антителом, и биотин с антигеном (при этом лигандом будет соответственно - биотин с антигеном и стрептавидин с антителом, соответственно).13) In this description, the concepts of "receptor" and "ligand" are interchangeable and can be used to designate individual molecules in the above-described concept of "binding partners". For example, if in the literature in pairs streptavidin-biotin, antibody-antigen, the receptor is often understood to mean streptavidin and antibody, and the ligand is understood to mean biotin and antigen, then in the description of this invention the receptor can be understood to mean both streptavidin with antibody and biotin with antigen (in this case the ligand will be biotin with antigen and streptavidin with antibody, respectively).
14) Наночастица - подразумевает собой частицу в широком диапазоне - от 1 нм до 100 мкм, предпочтительнее от 1 нм до 10 мкм, предпочтительнее - от 1 нм до 1 мкм, предпочтительнее от 1 нм до 100 нм. При этом наночастицы могут быть металлическими, полимерными, структуры ядро-оболочка и т.п.14) Nanoparticle - implies a particle in a wide range - from 1 nm to 100 µm, preferably from 1 nm to 10 µm, preferably from 1 nm to 1 µm, preferably from 1 nm to 100 nm. In this case, nanoparticles can be metallic, polymeric, core-shell structures, etc.
15) Термин «наночастицы» подразумевает надмолекулярные структуры, которые состоят из более, чем одной молекулы. При этом, хотя часто наночастицами обозначают объекты до 100 нм, в рамках описания данного изобретения подразумеваются и объекты, большие чем 100 нм - предпочтительно до 5 мкм, но в некоторых случаях допустим размер и до 100 мкм. Таким образом, под наночастицами подразумевают как наночастицы, так и микрочастицы, микросферы и т.п. Кроме того, подразумеваются частицы с упомянутыми размерами, как по всем измерениям, так и по хотя бы одному.15) The term "nanoparticles" means supramolecular structures that consist of more than one molecule. In this case, although nanoparticles are often used to denote objects up to 100 nm, within the framework of the description of this invention, objects larger than 100 nm are also meant - preferably up to 5 μm, but in some cases a size of up to 100 μm is also acceptable. Thus, nanoparticles are understood to mean both nanoparticles and microparticles, microspheres, etc. In addition, particles with the mentioned dimensions are meant, both in all dimensions and in at least one.
16) Терапевтические средства/молекулы/агенты. Под терапевтическими молекулами/агентами могут пониматься как вещества, субстанции, молекулы, надмолекулярные агенты, наночастицы, микрочастицы, наноагенты, микроагенты, формуляции, лекарственные формы, и т.п., которые используются как для терапии, так и диагностики различных заболеваний или состояний организма или пациента, в т.ч. включают в себя метки, контрастные агенты, компоненты с контролируемым высвобождением, парамагнитные и магнитные агенты, цитотоксические агенты, и т.п.16) Therapeutic means/molecules/agents. Therapeutic molecules/agents may be understood as substances, substances, molecules, supramolecular agents, nanoparticles, microparticles, nanoagents, microagents, formulations, dosage forms, etc., which are used both for therapy and diagnostics of various diseases or conditions of the body or patient, including labels, contrast agents, controlled-release components, paramagnetic and magnetic agents, cytotoxic agents, etc.
17) «Меткой» или «детектируемым элементом» является композиция, детектируемая спектроскопическими, фотохимическими, биохимическими, иммунохимическими, химическими или другими физическими средствами. Например, широко используемые метки включают в себя 32P, флуоресцентные красители, электронно-плотные реагенты, ферменты (например, как обычно используются в ELISA), биотин, дигоксигенин или гаптены и белки или другие сущности, которые могут быть обнаружены, например, путем включения радиоактивной метки в пептид или антитело, специфически реагирующие с целевым пептидом. Любой метод, известный в данной области для конъюгирования антитела с меткой, может быть использован, например, с использованием методов, описанных в (Hermanson, G. T., Academic press, 2013).17) A "label" or "detectable element" is a composition detectable by spectroscopic, photochemical, biochemical, immunochemical, chemical or other physical means. For example, commonly used labels include 32P, fluorescent dyes, electron-dense reagents, enzymes (e.g., as commonly used in ELISA), biotin, digoxigenin or haptens and proteins or other entities that can be detected, for example, by incorporating a radioactive label into a peptide or antibody specifically reactive with a target peptide. Any method known in the art for conjugating an antibody to a label can be used, for example, using the methods described in (Hermanson, G. T., Academic press, 2013).
18) Используемый здесь термин «фармацевтический» относится к композиции, которая полезна при лечении заболевания или симптома заболевания.18) As used herein, the term "pharmaceutical" refers to a composition that is useful in treating a disease or symptom of a disease.
19) Термин «лечение» или «терапия» (treating, treatment, therapy) относятся к любым признакам успеха при лечении или улучшении заболевания, травм, патологии или состояния, включая любые объективные или субъективные параметры, такие как уменьшение; ремиссия; уменьшение симптомов или замедление ухудшения состояния больного, патологии или состояния пациента; замедление темпов дегенерации; что делает финальную стадию заболевания менее мучительной; улучшение физического или психического благополучия пациента. Лечение или улучшение симптомов могут основываться на объективных или субъективных параметрах; включая результаты физического обследования, нейропсихиатрических экзаменов и / или психиатрической оценки. Например, определенные методы, представленные здесь, могут успешно лечить рак, уменьшая заболеваемость раком и вызывая ремиссию рака. Термин «лечение» и его продолжения включают профилактику травмы, патологии, состояния или заболевания.19) The term "treating" or "therapy" refers to any evidence of success in treating or improving a disease, injury, pathology, or condition, including any objective or subjective parameters such as reduction; remission; lessening of symptoms or slowing of deterioration of a patient's condition, pathology, or condition; slowing the rate of degeneration; making the final stage of a disease less painful; improving the physical or mental well-being of a patient. Treatment or improvement of symptoms may be based on objective or subjective parameters; including the results of a physical examination, neuropsychiatric examinations, and/or psychiatric evaluation. For example, certain methods presented herein may successfully treat cancer by reducing the incidence of cancer and inducing remission of cancer. The term "treatment" and its extensions include prevention of an injury, pathology, condition, or disease.
20) «Болезнь» или «состояние» относятся к состоянию здоровья пациента или субъекта, подлежащему лечению различными лекарственными средствами, дисперсиями, или другими методами, представленными в настоящем документе.20) “Disease” or “condition” refers to the health condition of a patient or subject that is treatable by the various drugs, dispersions, or other methods provided herein.
21) Используемый здесь термин «контрастный агент»/«контрастное средство» относится к композиции, которая при введении субъекту улучшает предел обнаружения или способность обнаружения физического метода, техники или устройства для медицинской визуализации (например, рентгенографический инструмент, рентген, КТ, ПЭТ, МРТ (MRI), ультразвук и другие методы). Контрастный агент может усилить величину сигналов, связанных с различными структурами или жидкостями внутри субъекта.21) As used herein, the term "contrast agent"/"contrast medium" refers to a composition that, when administered to a subject, improves the detection limit or detection capability of a physical method, technique, or medical imaging device (e.g., radiographic instrument, X-ray, CT, PET, MRI, ultrasound, and other methods). The contrast agent can enhance the magnitude of signals associated with various structures or fluids within the subject.
22) «Пациент» или «нуждающийся в этом субъект» относится к живому организму, страдающему или (возможно) склонному к заболеванию или состоянию, которое можно лечить путем введения лекарства, фармацевтической композиции или агента, как указано в настоящем документе. Неограничивающие примеры включают людей, других млекопитающих, быков, крыс, мышей, собак, обезьян, коз, овец, коров, оленей и других животных, не относящихся к млекопитающим. В частности, пациент может быть человеком.22) "Patient" or "subject in need thereof" refers to a living organism suffering from or (possibly) susceptible to a disease or condition that can be treated by administration of a drug, pharmaceutical composition or agent as described herein. Non-limiting examples include humans, other mammals, bovines, rats, mice, dogs, monkeys, goats, sheep, cows, deer and other non-mammalian animals. In particular, a patient may be a human.
23) Используемый здесь термин «компонент с контролируемым высвобождением» или «агент активируемый внешним воздействием» относится к соединению, которое в сочетании с композицией, описанной здесь (включая варианты осуществления), высвобождает в условиях применения (в пациенте) композицию с контролируемой скоростью. Такие соединения включают высокомолекулярные, анионные мукомиметические полимеры, гелеобразующие полисахариды и тонкодисперсные субстраты носителя лекарственного средства и другие. Эти компоненты более подробно обсуждаются в патентах США 4911920; 5403841; 5212162; и 4861760. Все содержание этих патентов включено в настоящее описание посредством ссылки во всей их полноте для всех целей. В некоторых вариантах осуществление «компонента с контролируемым высвобождением» может представлять собой замедленное высвобождение, продолжительное действие, продолжительное высвобождение, высвобождение во времени, синхронизированное высвобождение, контролируемое высвобождение, модифицированное высвобождение или соединение с непрерывным высвобождением. В некоторых вариантах осуществления, соединение распадается в месте введения (например, подкожного, внутривенного) или внутри пищеварительного тракта (например, желудка, кишечника), если соединение и композицию вводят перорально. В некоторых вариантах осуществления компонент с контролируемым высвобождением является полимером и может называться «полимер с контролируемым высвобождением». Кроме того, агент, активируемые внешним воздействием может активироваться (например, высвобождать терапевтический агент или связываться с мишенью) в результате воздействия внешним магнитным/электрическим полем, ультразвуком, светом, электронным пучком, в результате радиоактивного распада каких-либо атомов, в результате взаимодействия с химическими микроокружением и т.п.23) As used herein, the term "controlled release component" or "externally activated agent" refers to a compound that, when combined with a composition as described herein (including embodiments), releases the composition at a controlled rate under conditions of use (in a patient). Such compounds include high molecular weight, anionic mucomimetic polymers, gel-forming polysaccharides, and finely divided drug carrier substrates, among others. These components are discussed in more detail in U.S. Patents 4,911,920; 5,403,841; 5,212,162; and 4,861,760. The entire contents of these patents are hereby incorporated by reference in their entirety for all purposes. In some embodiments, the "controlled release component" may be a delayed release, sustained action, extended release, timed release, synchronized release, controlled release, modified release, or a sustained release compound. In some embodiments, the compound disintegrates at the site of administration (e.g., subcutaneous, intravenous) or within the digestive tract (e.g., stomach, intestine) if the compound and composition are administered orally. In some embodiments, the controlled release component is a polymer and may be referred to as a "controlled release polymer." Additionally, an externally activated agent may be activated (e.g., release a therapeutic agent or bind to a target) by exposure to an external magnetic/electric field, ultrasound, light, electron beam, radioactive decay of any atoms, interaction with a chemical microenvironment, etc.
24) Используемый здесь термин «парамагнитный агент»/«парамагнитное средство» относится к парамагнитному соединению, полезному в диагностических методах визуализации (например, магнитно-резонансная томография) в качестве контрастного агента. В некоторых вариантах осуществления парамагнитный агент включает гадолиний, оксид железа, платину железа или марганец.24) As used herein, the term "paramagnetic agent"/"paramagnetic means" refers to a paramagnetic compound useful in diagnostic imaging techniques (e.g., magnetic resonance imaging) as a contrast agent. In some embodiments, the paramagnetic agent comprises gadolinium, iron oxide, platinum iron, or manganese.
25) Варианты цитотоксических средств (агентов, токсинов) включают, но не ограничиваются следующими веществами: рицин, доксорубицин, даунорубицин, таксол, бромид этидия, митомицин, этопозид, тенопозид, винкристин, винбластин, колхицин, дигидроксиантрациндион, актиномицин D, дифтерийный токсин, экзотоксин Pseudomonas (PE) A, PE40, абрин и глюкокортикоид и другие химиотерапевтические агенты, а также радиоизотопы. Подходящие детектируемые маркеры включают, но не ограничиваются следующими веществами, радиоизотоп, флуоресцентное соединение, биолюминесцентное соединение, хемилюминесцентное соединение, хелатор металла или фермент.25) Cytotoxic agent (toxin) options include, but are not limited to, ricin, doxorubicin, daunorubicin, taxol, ethidium bromide, mitomycin, etoposide, tenoside, vincristine, vinblastine, colchicine, dihydroxyanthracinatedione, actinomycin D, diphtheria toxin, Pseudomonas exotoxin (PE) A, PE40, abrin, and glucocorticoid and other chemotherapeutic agents, as well as radioisotopes. Suitable detectable markers include, but are not limited to, a radioisotope, a fluorescent compound, a bioluminescent compound, a chemiluminescent compound, a metal chelator, or an enzyme.
26) Неполный список иммунологических анализов включает в себя: конкурентные и неконкурентные форматы, иммуноферментные анализы в плашке (ELISA), микроточечные анализы, вестерн-блоты, гель-фильтрацию и хроматографию, иммунохроматографию, иммуногистохимию, проточную цитометрию или сортировку клеток, помеченных флуоресцентной меткой (FACS), микрочипов и т. д. Такие методы также могут быть использованы in situ, ex vivo, in vitro или in vivo, например, для диагностической визуализации.26) A non-exhaustive list of immunoassays includes: competitive and non-competitive formats, enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA), microdot assays, Western blots, gel filtration and chromatography, immunochromatography, immunohistochemistry, flow cytometry or fluorescently labeled cell sorting (FACS), microarrays, etc. Such methods can also be used in situ, ex vivo, in vitro or in vivo, such as for diagnostic imaging.
Следует отметить, что во всей заявке альтернативы записаны в группах Маркуша, например, каждое положение терапевтического агента, может содержать более одного возможного терапевтического агента. В частности, предполагается, что каждый член группы Маркуша следует рассматривать отдельно, тем самым, содержащий другой вариант осуществления, и группа Маркуша не должна читаться как единое целое.It should be noted that throughout the application, alternatives are written in Markush groups, such that each position of the therapeutic agent may contain more than one possible therapeutic agent. In particular, it is intended that each member of the Markush group should be considered separately, thereby containing a different embodiment, and the Markush group should not be read as a single whole.
Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention
Далее будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения более полно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых приведены лишь некоторые, но не все варианты осуществления изобретения.Embodiments of the present invention will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, which show some, but not all, embodiments of the invention.
В рамках данного изобретения предложен:Within the framework of this invention, the following is proposed:
Способ конъюгации углеродных квантовых точек с полипептидом, который включает следующие шаги:A method for conjugating carbon quantum dots to a polypeptide , which comprises the following steps:
1) смешение коллоидного раствора углеродных квантовых точек с раствором полимера,1) mixing a colloidal solution of carbon quantum dots with a polymer solution,
2) нагрев полученного раствора до 50-99 градусов Цельсия,2) heating the resulting solution to 50-99 degrees Celsius,
3) повышение ионной силы полученного раствора для высаживания упомянутого полипептида на поверхность углеродных квантовых точек.3) increasing the ionic strength of the resulting solution to precipitate the said polypeptide onto the surface of carbon quantum dots.
Кроме того, способ, в котором упомянутый рецептор или второй рецептор (распознающие) являются лектином, антителом, или иным «партнером для связывания» аналита.Furthermore, a method in which said receptor or second receptor (recognition) is a lectin, antibody, or other "binding partner" of the analyte.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых размер или средний размер упомянутых углеродных квантовых точек (до покрытия полимером) равен 10-15, 10-20, 20-30, 10-30, 10-100, 20-40, 10-50, 50-150 нм.In addition, a method and/or nanolabel, in which the size or average size of said carbon quantum dots (before coating with a polymer) is 10-15, 10-20, 20-30, 10-30, 10-100, 20-40, 10-50, 50-150 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых размер или средний размер упомянутых углеродных квантовых точек, конъюгированных с полимером, равен 20-30, 30-40, 40-50, 20-50, 30-60, 20-70, 50-100, 30-80,30-100,30-150, 20-150, 40-200,20-200,20-300,20-400,100-200,200-300,100-300 нм.In addition, a method and/or nanolabel, in which the size or average size of said carbon quantum dots conjugated to the polymer is 20-30, 30-40, 40-50, 20-50, 30-60, 20-70, 50-100, 30-80,30-100,30-150, 20-150, 40-200,20-200,20-300,20-400,100-200,200-300,100-300 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых размер упомянутых углеродных квантовых точек, конъюгированных с полимером, равен 30 - 250нм.In addition, a method and/or nanolabel in which the size of said carbon quantum dots conjugated to a polymer is 30 - 250 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых размер упомянутых углеродных квантовых точек, конъюгированных с полимером, равен 50 - 150нм.In addition, a method and/or nanolabel in which the size of said carbon quantum dots conjugated to a polymer is 50 - 150 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых размер упомянутых углеродных квантовых точек, конъюгированных с полимером, равен 100 - 250нм.In addition, a method and/or nanolabel in which the size of said carbon quantum dots conjugated to a polymer is 100 - 250 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутая соль является сульфатом аммония.Furthermore, a method and/or nanolabel, wherein said salt is ammonium sulfate.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутая соль является NaCl, Na2SO4, MgSO4, (NH4)2SO4, КСl, MgCl2.In addition, the method and/or nanolabel, wherein said salt is NaCl, Na2SO4, MgSO4, (NH4)2SO4, KCl, MgCl2.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутые углеродные квантовые точки конъюгированы с антителом против молекулярного маркера за счет высаживания упомянутого антитела против молекулярного маркера на поверхность углеродных квантовых точек путем нагревания и добавления соли к раствору, содержащему упомянутое антитело против молекулярного маркера и суспензию углеродных квантовых точек.In addition, a method and/or nanolabel, in which said carbon quantum dots are conjugated with an antibody against a molecular marker by depositing said antibody against a molecular marker on the surface of the carbon quantum dots by heating and adding salt to a solution containing said antibody against a molecular marker and a suspension of carbon quantum dots.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый нагрев производят до 30,40,50,60,70,80,90,95,99,40-50,50-60,60-70,70-80,80-90,90-99,90-95,80-95,70-95,60-95,50-99 градусов Цельсия.In addition, a method and/or nanomark, in which the mentioned heating is carried out to 30,40,50,60,70,80,90,95,99,40-50,50-60,60-70,70-80,80-90,90-99,90-95,80-95,70-95,60-95,50-99 degrees Celsius.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый нагрев производят до 55-65 градусов Цельсия.In addition, a method and/or nano-label in which the said heating is produced up to 55-65 degrees Celsius.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый нагрев производят до 85-95 градусов Цельсия.In addition, a method and/or nano-label in which the said heating is produced up to 85-95 degrees Celsius.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый клеточный образец является биопсийным материалом.In addition, a method and/or nanolabel, wherein said cell sample is biopsy material.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый клеточный образец является гистологическим срезом.In addition, a method and/or nanolabel, wherein said cellular sample is a histological section.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый клеточный образец является образцом суспендированных клеток.Furthermore, a method and/or nanolabel, wherein said cellular sample is a suspended cell sample.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый флуоресцентный сигнал детектируется (сигнал от УКТ) на длинах волн испускания 360-510нм.In addition, a method and/or nanolabel in which the said fluorescent signal is detected (signal from the UCT) at emission wavelengths of 360-510 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый флуоресцентный сигнал возбуждается на длинах волн возбуждения 300-350,350-400,400-450,450-500,500-550,550-600,600-650,650-700,750-800,800-850.In addition, a method and/or nanolabel, in which the said fluorescent signal is excited at excitation wavelengths of 300-350, 350-400, 400-450, 450-500, 500-550, 550-600, 600-650, 650-700, 750-800, 800-850.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый флуоресцентный сигнал детектируется (излучается) на длинах волн испускания 350-400,400-450,450-500,500-550,550-600,600-650,650-700,750-800,800-850,850-900,900-950.In addition, a method and/or nanolabel, in which the said fluorescent signal is detected (emitted) at emission wavelengths of 350-400,400-450,450-500,500-550,550-600,600-650,650-700,750-800,800-850,850-900,900-950.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый флуоресцентный сигнал возбуждается на длинах волн возбуждения 360-510нм.In addition, a method and/or nanolabel in which said fluorescent signal is excited at excitation wavelengths of 360-510 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый флуоресцентный сигнал возбуждается на длинах волн возбуждения 510-600нм.In addition, a method and/or nanolabel in which said fluorescent signal is excited at excitation wavelengths of 510-600 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый флуоресцентный сигнал детектируется (излучается) на длинах волн испускания 400-525нм.In addition, a method and/or nanolabel in which the said fluorescent signal is detected (emitted) at emission wavelengths of 400-525 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый флуоресцентный сигнал детектируется (излучается) на длинах волн испускания 525-700нм.In addition, a method and/or nanolabel in which the said fluorescent signal is detected (emitted) at emission wavelengths of 525-700 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых при облучении светом в диапазон 360-510нм возбуждается флуоресценция.In addition, a method and/or nanolabel in which fluorescence is excited upon irradiation with light in the range of 360-510 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых при облучении светом в диапазон 510-600 нм возбуждается флуоресценция.In addition, a method and/or nanolabel in which fluorescence is excited upon irradiation with light in the range of 510-600 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых при возбуждении флуоресценции эмиссия находится в диапазоне 400-525 нм.In addition, a method and/or nanolabel in which, upon fluorescence excitation, the emission is in the range of 400-525 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых при возбуждении флуоресценции эмиссия находится в диапазоне 525-700 нм.In addition, a method and/or nanolabel in which, upon fluorescence excitation, the emission is in the range of 525-700 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый молекулярный маркер является клеточным маркером.Furthermore, a method and/or nanolabel, wherein said molecular marker is a cellular marker.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый клеточный маркер выбран из ряда: EGFR, HER2, PD-L1, EpCAM, CEA, PSA, CA-125, CA 19-9, CA 15-3, CA 72-4, MUC1, CD19, CD20, CD44, CD133, CD166, CD24, CD47, CD117, DR-5.In addition, a method and/or nanolabel, wherein said cellular marker is selected from the series: EGFR, HER2, PD-L1, EpCAM, CEA, PSA, CA-125, CA 19-9, CA 15-3, CA 72-4, MUC1, CD19, CD20, CD44, CD133, CD166, CD24, CD47, CD117, DR-5.
Кроме того, способ и/или нанометка, используемые в диагностике заболеваний или состояний организма.In addition, a method and/or nanolabel used in the diagnosis of diseases or conditions of the body.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый клеточный маркер является молекулярным маркером, экспрессируемым в цитоплазме клетки.Furthermore, a method and/or nanolabel, wherein said cellular marker is a molecular marker expressed in the cytoplasm of a cell.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых повышение ионной силы упомянутого раствора, содержащего упомянутую нуклеиновую кислоты и суспензию упомянутых углеродных квантовых точек, достигается за счет добавления к упомянутому раствору соли.In addition, a method and/or nanolabel, in which an increase in the ionic strength of said solution containing said nucleic acid and a suspension of said carbon quantum dots is achieved by adding a salt to said solution.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый раствор, содержащий упомянутую нуклеиновую кислоты и суспензию упомянутых углеродных квантовых точек, дополнительно содержит положительно заряженный полимер.In addition, the method and/or nanotag, in which said solution containing said nucleic acid and a suspension of said carbon quantum dots, additionally contains a positively charged polymer.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый положительно заряженный полимер является одним из группы: полиэтиленимин, полилизин, D-полилизин,L-полилизин.In addition, a method and/or nanolabel, wherein said positively charged polymer is one of the group: polyethyleneimine, polylysine, D-polylysine, L-polylysine.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутая нуклеиновая кислота выбирается из ряда: ДНК, РНК, плазмидная ДНК, матричная РНК, антисенс ДНК, антисенс РНК, малая интерферирующая РНК, piwiРНК, микроРНК, аптамер.In addition, a method and/or nanolabel, in which the said nucleic acid is selected from the series: DNA, RNA, plasmid DNA, messenger RNA, antisense DNA, antisense RNA, small interfering RNA, piwiRNA, microRNA, aptamer.
Кроме того, способ и/или нанометка, используемые в генной терапии заболеваний или состояний организма.In addition, a method and/or nanolabel used in gene therapy of diseases or conditions of the body.
Кроме того, способ, в котором упомянутый аналит является малой молекулой.In addition, a method in which said analyte is a small molecule.
Кроме того, способ, в котором упомянутый аналит является белком.In addition, a method wherein said analyte is a protein.
Кроме того, способ, в котором упомянутый аналит является нуклеиновой кислотой.In addition, a method in which said analyte is a nucleic acid.
Кроме того, способ, в котором упомянутая тест-полоска является иммунохроматографической тест-полоской, тонкослойной или аффинной хроматографической тест-полоской.In addition, the method in which said test strip is an immunochromatographic test strip, a thin layer or an affinity chromatographic test strip.
Кроме того, способ, в котором упомянутая тест-полоска содержит в себе нитроцеллюлозную мембрану.In addition, the method in which the said test strip contains a nitrocellulose membrane.
Кроме того, способ, в котором упомянутую оценку яркости осуществляют при помощи оптических методов регистрации.In addition, the method in which the said brightness assessment is carried out using optical registration methods.
Кроме того, способ, в котором детектирование количества задержавщихся на тест-линии частиц упомянутых углеродных квантовых точек осуществляют в течении менее чем 2,3,5,7,10,15,20 минут после начала анализа.In addition, a method in which the detection of the amount of particles of said carbon quantum dots retained on the test line is carried out within less than 2, 3, 5, 7, 10, 15, 20 minutes after the start of the analysis.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутое антитело моноклональное.In addition, a method and/or nanolabel in which said antibody is monoclonal.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутое антитело поликлональное.In addition, a method and/or nanolabel in which said antibody is polyclonal.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый молекулярный аналог аналита представляет собой белок-носитель, конъюгированный с молекулами аналита.In addition, a method and/or nanolabel, wherein said molecular analogue of the analyte is a carrier protein conjugated to analyte molecules.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых регистрации количества задержавшихся на тест-линии углеродных квантовых точек производится за счет регистрации их флуоресценции.In addition, a method and/or nanolabel in which the registration of the number of carbon quantum dots retained on the test line is carried out by registering their fluorescence.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых дополнительно отмывают полученные функциональные квантовые точки с упомянутым полимером, от молекул несвязавшегося полимера.In addition, a method and/or nanolabel, in which the obtained functional quantum dots with the said polymer are additionally washed from molecules of unbound polymer.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутое отмывание полученных углеродных квантовых точек производят растворителем из набора: этанол, метанол, вода, ацетон.In addition, a method and/or nanotag, in which the said washing of the obtained carbon quantum dots is carried out with a solvent from the set: ethanol, methanol, water, acetone.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых в упомянутом растворе лимонной кислоты и мочевины массовое отношении лимонной кислоты и мочевины находится в диапазоне от 3:1 до 1:5.In addition, a method and/or nanolabel, in which in the said solution of citric acid and urea the mass ratio of citric acid and urea is in the range from 3:1 to 1:5.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых в упомянутом растворе лимонной кислоты и мочевины массовое отношении лимонной кислоты и мочевины находится в диапазоне от 1:1 до 1:3.In addition, a method and/or nanolabel, in which in the said solution of citric acid and urea the mass ratio of citric acid and urea is in the range from 1:1 to 1:3.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый полимер является одним из набора: белок, углевод, нуклеиновая кислота, полиэтиленимин.In addition, a method and/or nanolabel, in which the said polymer is one of a set of: protein, carbohydrate, nucleic acid, polyethyleneimine.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый полимер является гамма-иммуноглобулином.Furthermore, a method and/or nanolabel, wherein said polymer is a gamma-immunoglobulin.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутое автоклавирование проводят при температуре 190-210 градусов Цельсия.In addition, a method and/or nanolabel in which the said autoclaving is carried out at a temperature of 190-210 degrees Celsius.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутое автоклавирование проводят при температуре 120-130,130-140,140-150,150-160,160-170,170-180,180-190,190-200,200-210,150-180,180-210,200-230,200-250 градусов Цельсия.In addition, the method and/or nanolabel, in which the mentioned autoclaving is carried out at a temperature of 120-130,130-140,140-150,150-160,160-170,170-180,180-190,190-200,200-210,150-180,180-210,200-230,200-250 degrees Celsius.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутое повышение ионной силы полученного раствора для высаживания упомянутого биополимера на поверхность углеродных квантовых точек проводят за счет добавления к упомянутому полученному раствору раствор соли.In addition, a method and/or nanolabel, in which said increase in the ionic strength of the obtained solution for precipitating said biopolymer onto the surface of carbon quantum dots is carried out by adding a salt solution to said obtained solution.
Кроме того, способ и/или нанометка, которые дополнительно включает шаг добавления кросс-сшивающего агента.In addition, the method and/or nanolabel further comprises the step of adding a cross-linking agent.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый кросс-сшивающий агент выбран из списка: эпихлоргидрин, глутаровый альдегид.In addition, a method and/or nanolabel, in which said cross-linking agent is selected from the list: epichlorohydrin, glutaraldehyde.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутое отмывание полученных конъюгатов производят ультрафильтрацией.In addition, a method and/or nanolabel in which the said washing of the obtained conjugates is carried out by ultrafiltration.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутое отмывание полученных конъюгатов производят центрифугированием.In addition, a method and/or nanolabel in which the said washing of the obtained conjugates is carried out by centrifugation.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый полимер является смесью нескольких полимеров.In addition, a method and/or nanolabel in which said polymer is a mixture of several polymers.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый полимер является одним из набора: белок, углевод, нуклеиновая кислота, полиэтиленимин.In addition, a method and/or nanolabel, in which the said polymer is one of a set of: protein, carbohydrate, nucleic acid, polyethyleneimine.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый полимер является гамма-иммуноглобулином.Furthermore, a method and/or nanolabel, wherein said polymer is a gamma-immunoglobulin.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутая люцифераза является одной из ряда: люцифераза nanoLuc, люцифераза светлячка, Renilla люцифераза, Gaussia люцифераза.In addition, a method and/or nanolabel, wherein said luciferase is one of the following: nanoLuc luciferase, firefly luciferase, Renilla luciferase, Gaussia luciferase.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутая люцифераза является смесью нескольких люцифераз.In addition, a method and/or nanolabel, wherein said luciferase is a mixture of several luciferases.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых при облучении светом в диапазон 360-510 нм возбуждается флуоресценция.In addition, a method and/or nanolabel in which fluorescence is excited upon irradiation with light in the range of 360-510 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых при облучении светом в диапазон 510-600 нм возбуждается флуоресценция.In addition, a method and/or nanolabel in which fluorescence is excited upon irradiation with light in the range of 510-600 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых при возбуждении флуоресценции эмиссия находится в диапазоне 400-525 нм.In addition, a method and/or nanolabel in which, upon fluorescence excitation, the emission is in the range of 400-525 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых при возбуждении флуоресценции эмиссия находится в диапазоне 525-700 нм.In addition, a method and/or nanolabel in which, upon fluorescence excitation, the emission is in the range of 525-700 nm.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый белок является одним из ряда: трансферрин, инсулин, эндостатин, гемоглобин, миоглобин, лизоцим, иммуноглобулины, α-2-макроглобулиновый белок, фибронектин, ламинин, коллаген, желатин, белковые компоненты липопротеинов, синтетические пептиды и белки, и их комбинации.In addition, a method and/or nanolabel, wherein said protein is one of the following: transferrin, insulin, endostatin, hemoglobin, myoglobin, lysozyme, immunoglobulins, α-2-macroglobulin protein, fibronectin, laminin, collagen, gelatin, protein components of lipoproteins, synthetic peptides and proteins, and combinations thereof.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый полимер является полисахаридом.Furthermore, a method and/or nanolabel, wherein said polymer is a polysaccharide.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый полисахарид является одним из ряда: декстран, карбоксиметилдектран, хитозан.In addition, a method and/or nanolabel, in which the said polysaccharide is one of the following: dextran, carboxymethyl dextran, chitosan.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый полимер является смесью нескольких полимеров.In addition, a method and/or nanolabel in which said polymer is a mixture of several polymers.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутые углеродные квантовые точки конъюгированы с антителом против упомянутого аналита или молекулярным аналогом аналита за счет высаживания упомянутого антитела против упомянутого аналита или молекулярного аналога аналита на поверхность углеродных квантовых точек путем добавления соли к раствору, содержащему упомянутое антитело против упомянутого аналита или молекулярный аналог аналита и суспензию углеродных квантовых точек, и его нагревания.In addition, a method and/or nanolabel, in which said carbon quantum dots are conjugated with an antibody against said analyte or a molecular analogue of the analyte by precipitating said antibody against said analyte or a molecular analogue of the analyte on the surface of the carbon quantum dots by adding a salt to a solution containing said antibody against said analyte or a molecular analogue of the analyte and a suspension of carbon quantum dots, and heating it.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых поверхность твердой фазы является поверхностью многолуночного планшета.In addition, a method and/or nanolabel in which the surface of the solid phase is the surface of a multi-well plate.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых поверхность твердой фазы является поверхностью 96-, 384- ил 1536-луночного планшета.In addition, a method and/or nanolabel in which the surface of the solid phase is the surface of a 96-, 384-, or 1536-well plate.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутую регистрацию детектируемого сигнала осуществляют при помощи оптических методов регистрации, при помощью регистрации флуоресценции, люминесценции, биолюминесценции, фосфоресценции.In addition, the method and/or nanolabel, in which the said registration of the detected signal is carried out using optical registration methods, using the registration of fluorescence, luminescence, bioluminescence, phosphorescence.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый фермент является выбранным из группы: пероксидаза, фосфатаза, люцифераза.In addition, a method and/or nanolabel, wherein said enzyme is selected from the group: peroxidase, phosphatase, luciferase.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый фермент является нативной формой фермента, выбранного из группы: пероксидаза хрена, щелочная фосфатаза, кислая фосфатаза, люцифераза nanoLuc, люцифераза светлячка, термостабильная люцифераза, Renilla люцифераза, Gaussia люцифераза.In addition, a method and/or nanolabel, wherein said enzyme is a native form of an enzyme selected from the group: horseradish peroxidase, alkaline phosphatase, acid phosphatase, nanoLuc luciferase, firefly luciferase, thermostable luciferase, Renilla luciferase, Gaussia luciferase.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый фермент является генно-инженерно мутированной формой фермента, выбранного из группы: пероксидаза хрена, щелочная фосфатаза, кислая фосфатаза, люцифераза nanoLuc, люцифераза светлячка, термостабильная люцифераза, Renilla люцифераза, Gaussia люцифераза.In addition, a method and/or nanolabel, in which the said enzyme is a genetically engineered mutated form of an enzyme selected from the group: horseradish peroxidase, alkaline phosphatase, acid phosphatase, nanoLuc luciferase, firefly luciferase, thermostable luciferase, Renilla luciferase, Gaussia luciferase.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый субстрат является субстратом, выбранным из группы: хромогенный субстрат, флуорогенный субстрат, или хемилюминесцентных субстрат.Furthermore, a method and/or nanolabel, wherein said substrate is a substrate selected from the group: a chromogenic substrate, a fluorogenic substrate, or a chemiluminescent substrate.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутое антитело является выбранным из группы: аммаиммуноглобулин, иммуноглобулин G1 (IgG1), иммуноглобулин G2 (IgG2), иммуноглобулин G3 (IgG3), иммуноглобулин G4 (IgG4), иммуноглобулин M, иммуноглобулин A, иммуноглобулин E, иммуноглобулин D, Fab-фрагмент антитела, Fab'-фрагмент антитела, Fab'2-фрагмент антитела, F(ab')2-фрагмент антитела, scFv-фрагмент антитела, нанободи, scFv-Fc фрагменты, scFv-scFv (диабоди), биспецифические scFv фрагменты, Fab-scFv-фрагмент антитела.Furthermore, a method and/or nanotag, wherein said antibody is selected from the group: amimmunoglobulin, immunoglobulin G1 (IgG1), immunoglobulin G2 (IgG2), immunoglobulin G3 (IgG3), immunoglobulin G4 (IgG4), immunoglobulin M, immunoglobulin A, immunoglobulin E, immunoglobulin D, Fab antibody fragment, Fab' antibody fragment, Fab'2 antibody fragment, F(ab')2 antibody fragment, scFv antibody fragment, nanobody, scFv-Fc fragments, scFv-scFv (diabody), bispecific scFv fragments, Fab-scFv antibody fragment.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутое антитело является генно-инженерным аналогом из группы: авимеры, адгироны, аднектины, монободи, атриметры, антикалины, аффибоди, аффилины, аффимеры, аффитины, нанофитины, дарпины, кноттины, ободи, полипептиды на основе домена Кунитца, пронектины, репебоди, финомеры, центирины, ADAPT (ABD-Derived Affinity Proteins), NanoCLAMP (nano-CLostridial Antibody Mimetic Proteins), ARM (Armadillo repeat proteins), PDZ белки.In addition, a method and/or nanotag, wherein said antibody is a genetically engineered analogue from the group: avimers, adgyrons, adnectins, monobodies, atrimers, anticalins, affibodies, affilins, affimers, affitins, nanophytins, darpins, knottins, obodis, Kunitz domain-based polypeptides, pronectins, repbodys, phynomers, centirins, ADAPT (ABD-Derived Affinity Proteins), NanoCLAMP (nano-CLostridial Antibody Mimetic Proteins), ARM (Armadillo repeat proteins), PDZ proteins.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых упомянутый молекулярный аналог аналита представляет собой белок-носитель, конъюгированный с молекулами аналита.In addition, a method and/or nanolabel, wherein said molecular analogue of the analyte is a carrier protein conjugated to analyte molecules.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых для уточнения точности анализа, дополнительно регистрируют флуоресцентный сигнал от углеродных квантовых точек, связавшихся с упомянутой поверхностью твердой фазы, как меру содержания аналита в образце, а затем усредняют полученные меры содержания аналита в образце для уточненной меры содержания аналита в образце.In addition, a method and/or nanolabel, in which, in order to clarify the accuracy of the analysis, a fluorescent signal from carbon quantum dots bound to the said surface of the solid phase is additionally recorded as a measure of the analyte content in the sample, and then the obtained measures of the analyte content in the sample are averaged for a refined measure of the analyte content in the sample.
Кроме того, способ и/или нанометка, в которых для уточнения точности анализа, дополнительно регистрируют флуоресцентный сигнал от углеродных квантовых точек, связавшихся с упомянутой поверхностью твердой фазы, как меру содержания аналита в образце, а затем усредняют полученные меры содержания аналита в образце для уточненной меры содержания аналита в образце.In addition, a method and/or nanolabel, in which, in order to clarify the accuracy of the analysis, a fluorescent signal from carbon quantum dots bound to the said surface of the solid phase is additionally recorded as a measure of the analyte content in the sample, and then the obtained measures of the analyte content in the sample are averaged for a refined measure of the analyte content in the sample.
Углеродные квантовые точки (УКТ) являются уникальным материалом для биомедицинских применений благодаря присущим им оптическим свойствам и биосовместимости. Однако на сегодняшний день не существует универсальной процедуры конъюгации УКТ с биополимерами, что существенно снижает их практическую ценность.Carbon quantum dots (CQDs) are a unique material for biomedical applications due to their inherent optical properties and biocompatibility. However, to date, there is no universal procedure for conjugating CQDs with biopolymers, which significantly reduces their practical value.
В данной работе мы открыли новый сверхбыстрый метод конъюгации УКТ с биомакромолекулами, включая белки, нуклеиновые кислоты и углеводы. Метод основан на быстром нагреве УКТ биополимерным раствором с последующим этапом высаливания, который заставляет биополимер осаждаться на поверхности УКТ и одновременно служит фазой очистки. Используя практически один и тот же протокол HSO, мы успешно использовали УКТ в иммунохроматографическом анализе (конъюгация с антителами к хлорамфениколу), в иммуноферментном анализе (одновременная конъюгация с nLuc или HRP и антихлорамфениколом), в специфическом нацеливании клеток (конъюгация с герцептином), в доставке генов (конъюгация с полиэтиленимином и плазмиодй nanoLuc).In this work, we discovered a new ultrafast method for conjugation of UQDs with biomacromolecules, including proteins, nucleic acids, and carbohydrates. The method is based on rapid heating of UQDs with a biopolymer solution, followed by a salting-out step that causes the biopolymer to precipitate on the UQD surface and simultaneously serves as a purification phase. Using virtually the same HSO protocol, we successfully used UQDs in immunochromatographic analysis (conjugation with antibodies to chloramphenicol), in enzyme immunoassay (simultaneous conjugation with nLuc or HRP and antichloramphenicol), in specific cell targeting (conjugation with Herceptin), in gene delivery (conjugation with polyethyleneimine and nanoLuc plasmid).
Предложенная процедура может значительно повысить ценность УКТ для широкого спектра биомедицинских применений.The proposed procedure can significantly increase the value of UCT for a wide range of biomedical applications.
Синтез и определение характеристик УКТSynthesis and characterization of UCT
Синтез УКТ проводился сольвотермическим путем. Полученная сложная смесь продуктов после синтеза была сначала разделена по гидрофильности (с помощью осаждения этанолом и последующим центрифугированием), как и в оригинальной работе. Однако, далее, мы дополнительно удаляли крупные частицы центрифугированием; а побочные продукты низкой молекулярной массы удалялись с помощью ультрафильтрации.The synthesis of UCT was carried out by a solvothermal route. The resulting complex mixture of products after synthesis was first separated by hydrophilicity (by precipitation with ethanol and subsequent centrifugation), as in the original work. However, we then additionally removed large particles by centrifugation; and low molecular weight by-products were removed by ultrafiltration.
Синтез УКТ проводили в соответствии со следующим протоколом. 1 г лимонной кислоты и 2 г мочевины растворяли в 8 мл формамида, а объем доводили формамидом до 10 мл. Раствор переносили в автоклав с тефлоновым покрытием, и помещали в предварительно разогретую до 160°С термостат ED56 Binder (Туттлинген, Германия) на 4 часа. Затем автоклав сразу же охлаждали под проточной водой.The synthesis of UCT was carried out according to the following protocol. 1 g of citric acid and 2 g of urea were dissolved in 8 ml of formamide, and the volume was brought up to 10 ml with formamide. The solution was transferred to a Teflon-coated autoclave and placed in an ED56 Binder thermostat (Tuttlingen, Germany) preheated to 160°C for 4 hours. The autoclave was then immediately cooled under running water.
Полученную темно-оранжевую смесь вместе с агрегатами переносили в пробирку объемом 50 мл, и добавляли 20 мл этилового спирта. Полученную смесь центрифугировали при 10000 g в течение 5 мин. Надосадочную жидкость выбрасывали, добавляли 2 мл воды. Пробирку обрабатывали ультразвуком до полного растворения гранулы (~ 1-2 мин), а объем доводили до 10 мл водой. Процедуру повторяют еще раз. Полученный раствор УКТ в воде центрифугировали при 10000 g в течение 5 мин для удаления крупных агрегатов. Затем полученную надосадочную жидкость переносили в новую пробирку.The resulting dark orange mixture together with the aggregates was transferred to a 50 ml test tube and 20 ml of ethyl alcohol was added. The resulting mixture was centrifuged at 10,000 g for 5 min. The supernatant was discarded and 2 ml of water was added. The test tube was treated with ultrasound until the granule was completely dissolved (~ 1-2 min), and the volume was brought to 10 ml with water. The procedure was repeated once more. The resulting UCT solution in water was centrifuged at 10,000 g for 5 min to remove large aggregates. Then the resulting supernatant was transferred to a new test tube.
Заключительным этапом промывки была ультрафильтрация через регенерированную целлюлозную мембрану MWCO 100 кДа. УКТ фильтровали под давлением около 3 бар в режиме промывки. Промывку проводили до тех пор, пока диализат не станет почти неокрашенным (в начале фильтрации диализат темно-оранжевый) примерно в течение 1 часа.The final washing step was ultrafiltration through a regenerated cellulose membrane MWCO 100 kDa. UCT was filtered under a pressure of about 3 bar in the washing mode. Washing was carried out until the dialysate became almost colorless (at the beginning of filtration the dialysate was dark orange) for about 1 hour.
Затем ретентат аликвотировали и хранили при -20° С. После размораживания аликвоту центрифугировали при 15000 г в течение 5 мин, а надосадочную жидкость использовали для дальнейших опытов в течение 1-2 суток после размораживания.The retentate was then aliquoted and stored at -20°C. After defrosting, the aliquot was centrifuged at 15,000 g for 5 min, and the supernatant was used for further experiments within 1–2 days after defrosting.
Далее, мы изучили полученные УКТ с помощью просвечивающей электронной микроскопии (фиг. 1а). По микрофотографиям мы определили, что УКТ имеют околосферическую форму со средним диаметром 31 ± 7 нм.Next, we studied the obtained UQDs using transmission electron microscopy (Fig. 1a). From the micrographs, we determined that the UQDs have a near-spherical shape with an average diameter of 31 ± 7 nm.
Для изучения физико-химических свойств УКТ в растворе, мы провели исследование УКТ методом динамического светорассеяния (фиг. 1 в, д). Гидродинамический размер составил (26 ± 4 нм), а дзета-потенциал -33 ± 7 мВ.To study the physicochemical properties of UQD in solution, we conducted a study of UQD using the dynamic light scattering method (Fig. 1 c, d). The hydrodynamic size was (26 ± 4 nm), and the zeta potential was -33 ± 7 mV.
Интересно, что и гидродинамический диаметр, и размер, полученные нами по микрофотографиям ПЭМ больше соответствующих значений, описанных в оригинальной работе (1-7 нм). Возможно, это связанно с введенным нами этапом ультрафильтрации.Interestingly, both the hydrodynamic diameter and the size obtained by us from TEM micrographs are larger than the corresponding values described in the original work (1-7 nm). This may be due to the ultrafiltration stage we introduced.
Далее, мы изучили наличие химических функциональных групп на поверхности УКТ с помощью ИК-спектроскопии с преобразованием Фурье (фиг. 1 б).Next, we studied the presence of chemical functional groups on the surface of the CQDs using Fourier transform IR spectroscopy (Fig. 1b).
Широкая полоса на 3122 см-1 может быть отнесена к валентной вибрации O-H как в карбоновой кислоте, так и в спирте. Пик 1657 см-1 может указывать на растяжение валентной С=О в карбоновой кислоте, амиде или альдегиде. Эти два пика подтверждают наличие групп карбоновых кислот. Далее, узкая полоса на 1098 см-1 указывает на растяжение валентного С-О в спирте или в эфире. Теперь мы можем констатировать наличие алкогольных групп в образце УКТ. Наконец, назначаем пики на 1339 и 1395 см-1 деформационным колебаниям O-H, и слабому пику на 2785 к валентным C-H вибрациям.The broad band at 3122 cm -1 can be assigned to the OH stretching vibration in both carboxylic acid and alcohol. The peak at 1657 cm -1 can indicate the stretching of the C=O stretching in carboxylic acid, amide or aldehyde. These two peaks confirm the presence of carboxylic acid groups. Next, the narrow band at 1098 cm -1 indicates the stretching of the C-O stretching in alcohol or ether. Now we can state the presence of alcohol groups in the UCT sample. Finally, we assign the peaks at 1339 and 1395 cm -1 to the OH deformation vibrations, and the weak peak at 2785 to the CH stretching vibrations.
Далее, мы изучили оптические свойства УКТ. Спектр поглощения имеет два пика - на 370 нм и на 517 нм (фиг. 1г). Второй из этих пиков придает УКТ насыщенный фиолетовый цвет, напоминающий цвет золотых наночастиц.Next, we studied the optical properties of the UQD. The absorption spectrum has two peaks - at 370 nm and at 517 nm (Fig. 1g). The second of these peaks gives the UQD a rich violet color, reminiscent of the color of gold nanoparticles.
Тепловая карта возбуждения/излучения флуоресценции (фиг. 1е) выявляет две различные области флуоресценции. Первый расположен в области возбуждения 350-450 нм. В этой области расположение пика излучения зависит от длины волны возбуждения. В области возбуждения 470-590 нм спектр излучения фиксирован, с пиком излучения на длине волны 636 нм. Максимальная интенсивность флуоресценции наблюдается при параметрах возбуждения/излучения 530/630.The fluorescence excitation/emission heat map (Fig. 1e) reveals two distinct fluorescence regions. The first is located in the 350–450 nm excitation region. In this region, the location of the emission peak depends on the excitation wavelength. In the 470–590 nm excitation region, the emission spectrum is fixed, with the emission peak at 636 nm. The maximum fluorescence intensity is observed at excitation/emission parameters of 530/630.
Одним из часто используемых методов для покрытия наночастиц с помощью полимеров - это пассивная адсорбция полимера при повышенных температурах. Здесь, мы попробовали адаптировать эту стратегию для УКТ.One of the commonly used methods for coating nanoparticles with polymers is the passive adsorption of the polymer at elevated temperatures. Here, we tried to adapt this strategy to UQT.
Мы нагрели раствор УКТ с БСА при 90°C в течении 1 мин. В результате нагрева, наблюдалось значительное усиление флуоресценции УКТ, видимое невооруженным глазом. Это изменение в флуоресценции указывает на то, что произошло связывание УКТ и биолполимера (в данном случае БСА).We heated the UQD solution with BSA at 90°C for 1 min. As a result of heating, a significant increase in UQD fluorescence was observed, visible to the naked eye. This change in fluorescence indicates that binding of UQD and biopolymer (BSA in this case) has occurred.
Здесь и далее, мы используем двоеточие «:» чтобы обозначить конъюгации УКТ с биполомером. В данном случае, были полученны УКТ:БСА. Если два или более биополимера иммобилизуются на поверхности УКТ, они разделяются запятой, например УКТ:(биополимер1, биолполимер2). Here and below, we use a colon ":" to denote conjugations of UQD with a bipolomer. In this case, UQD:BSA was obtained. If two or more biopolymers are immobilized on the surface of UQD, they are separated by a comma, for example UQD:(biopolymer1, biopolymer2).
Однако, получаемые покрытые УКТ обладали высокой степенью коллоидной стабильности - конъюгаты не формировали осадка при центрифугировании при 15000g в течении 30 мин. Это означает, что очистка таких конъюгатов от побочных продуктов и несвязавшегося биополимера представляет собой нетривиальную задачу.
Поэтому, мы решили применить метод высаливания, который, например, является рутинным для разделения белков плазмы крови.However, the obtained coated UQTs had a high degree of colloidal stability - the conjugates did not form a sediment when centrifuged at 15,000 g for 30 min. This means that the purification of such conjugates from by-products and unbound biopolymer is a non-trivial task.
Therefore, we decided to apply the salting-out method, which is, for example, routine for the separation of blood plasma proteins.
Конъюгаты резко смешивались с раствором аммония сернокислого (АС) в концентрации 5-50%. Добавление АС мгновенно нарушало коллоидную стабильность наночастиц, и конъюгаты центрифугировались при 15000 g в течении 5 минут. Полученный осадок ресуспендировали в желаемом буфере.The conjugates were mixed abruptly with ammonium sulfate (AS) solution at a concentration of 5-50%. The addition of AS immediately disrupted the colloidal stability of the nanoparticles, and the conjugates were centrifuged at 15,000 g for 5 minutes. The resulting pellet was resuspended in the desired buffer.
Несмотря на то, что мы задумывали высаливание как этап очистки, далее будет показано, что оно играет ключевую роль в формировании конъюгатов.Although we conceived of salting out as a purification step, it will be shown below that it plays a key role in the formation of conjugates.
Покрытие УКТ полисахаридамиCoating of UCT with polysaccharides
Далее, мы применяем описанную стратегию покрытия УКТ полисахаридами. Для демонстрации концепции мы выбирали хитозан и декстран. Оба полисахарида являются популярным выбором для покрытия различных наночастиц, поскольку они, как правило, повышают стабильность, биосовместимость и биодоступность наночастиц.Next, we apply the described strategy to coat the UQTs with polysaccharides. For the proof of concept, we chose chitosan and dextran. Both polysaccharides are popular choices for coating various nanoparticles, as they generally enhance the stability, biocompatibility, and bioavailability of the nanoparticles.
Конъюгацию полисахаридов с УКТ проводили в тех же условиях, что и при БСА. Чтобы доказать наличие полимеров на поверхности точек, мы провели иммунохроматографичкий анализ. Использовались соответствующие лектины, а именно агглютинин зародышей пшеницы (WGA), связывающий N-ацетил-D-глюкозамин, являющийся ацетилированной мономером хитозана; и конканавалин А, связывающий D-глюкозу, мономер декстрана.Conjugation of polysaccharides with UCT was carried out under the same conditions as for BSA. To prove the presence of polymers on the surface of the dots, we performed immunochromatographic analysis. The corresponding lectins were used, namely wheat germ agglutinin (WGA), which binds N-acetyl-D-glucosamine, which is an acetylated monomer of chitosan; and concanavalin A, which binds D-glucose, a monomer of dextran.
Лектины иммобилизовали на тестовых полосках, а полоски погружали в раствор, содержащий конъюгаты. Отрицательный контроль осуществлялся путем предварительного смешивания конъюгатов с избытком соответствующего лектина.Lectins were immobilized on test strips and the strips were immersed in a solution containing the conjugates. A negative control was performed by pre-mixing the conjugates with an excess of the corresponding lectin.
Оба конъюгата демонстрировали сильное связывание с тест-полосками, при этом, связывание было значительно слабее для конъюгатов, предварительно смешанных с лектинами (фиг. 2), что указывает на присутствие полисахаридов на поверхности УКТ.Both conjugates showed strong binding to the test strips, with binding being significantly weaker for the conjugates pre-mixed with lectins (Fig. 2), indicating the presence of polysaccharides on the surface of the UCTs.
Конъюгаты УКТ с антителамиConjugates of UCT with antibodies
Конъюгация антитела с наночастицей позволяет последней специфически распознавать заранее заданую биомолекулу. Такие конъюгаты лежат в основе многих лечебных и диагностических подходов. Conjugation of an antibody to a nanoparticle allows the latter to specifically recognize a predetermined biomolecule. Such conjugates form the basis of many therapeutic and diagnostic approaches.
В этом разделе мы используем HSO для получения конъюгатов УКТ с антителами к хлорамфениколу (ХАФ) и с антителами трастузумаб к рецептору эпидермального фактора роста человека 2 (HER2) и показываем их значение для диагностического и терапевтического применения.In this section, we use HSO to prepare conjugates of UCT with anti-chloramphenicol (ACh) antibodies and with anti-human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) antibody trastuzumab and demonstrate their implications for diagnostic and therapeutic applications.
Обнаружение ХАФ с помощью иммунохроматографии и конъюгатов УКТ:(Анти-ХАФ)Detection of CAF using immunochromatography and UKT conjugates: (Anti-CAF)
Левомицетин (ХАФ) является антибиотиком широкого спектра действия, запрещенным к применению для пищевых животных, включая коров и медоносных пчел. Разработка методов обнаружения ХАФ в пищевых продуктах в следовых количествах является важной задачей для пищевой промышленности.Levomycetin (CAF) is a broad-spectrum antibiotic that is banned for use in food-producing animals, including cows and honeybees. Developing methods to detect CAF in food products at trace levels is an important task for the food industry.
Одним из популярных методов выявления ХАФ является иммунохроматографический анализ (ИХА), учитывая его быстроту и чувствительность. Схема анализа приведена на фиг. 3а.One of the popular methods for detecting CAF is immunochromatographic analysis (ICA), given its speed and sensitivity. The analysis scheme is shown in Fig. 3a.
Конъюгаты УКТ:(Анти-ХАФ) были способны специфически связываться на тестовой линии, репрезентативную фотографию тест-полосок, демонстрирующую отсутствие (слева, сильное связывание) или присутствие (справа, без связывания) ХАФ в образце (фиг. 3 б, в). Предел детекции (3σ-критерий) тест-системы составил 9 нг/мл (2,1 мкМ).The UKT:(Anti-CAF) conjugates were able to bind specifically to the test line, a representative photograph of the test strips demonstrating the absence (left, strong binding) or presence (right, no binding) of CAF in the sample (Fig. 3 b, c). The detection limit (3σ criterion) of the test system was 9 ng/ml (2.1 μM).
Мы полагаем, что последующая оптимизация различных параметров конъюгации и анализа, таких как афинность антител, молярное отношение УКТ и антител, состав миграционного буфера, может существенно снизить предел детекции, чтобы удовлетворить высокие требования к чувствительности в реальных применениях.We believe that subsequent optimization of various conjugation and assay parameters, such as antibody affinity, molar ratio of UCT to antibody, and composition of migration buffer, can significantly reduce the detection limit to meet the high sensitivity requirements of real applications.
Нацеливание клеток с помощью конъюгатов УКТ:(Анти-HER2)Cell targeting with UCT:(Anti-HER2) conjugates
Наноагенты, способные селективно связывать определенный тип клеток, являются мощным средством точечного воздействия на сложную биологическую систему, например, для подавления опухолевых клеток с минимальным воздействием на нормальные клетки. В этом примере часто используемой мишенью является HER2, рецептор, чрезмерно экспрессируемый раковыми клетками при многих типах рака молочной железы и почти отсутствующий на поверхности здоровых клеток. Для связывания рецептора часто используется одобренное FDA моноклональное гуманизированное антитело трастузумаб (Анти-HER2).Nanoagents that can selectively bind to a specific cell type are a powerful means of targeting a complex biological system, for example to suppress tumor cells with minimal impact on normal cells. In this example, a commonly used target is HER2, a receptor that is overexpressed by cancer cells in many types of breast cancer and is almost absent from the surface of healthy cells. The FDA-approved humanized monoclonal antibody trastuzumab (Anti-HER2) is often used to bind the receptor.
Используя метод HSO, мы получили конъюгаты УКТ:(Анти-HER2) и изучили их способность к специфическому связыванию in vitro с использованием клеточных линий EMT6/P (отрицательный контроль) и EMT6/P-HER2. Взаимодействие клеток и наночастиц проводили с помощью проточного цитометра, а связывание с клетками количественно оценивали с помощью флуоресценции УКТ (фиг. 5б).Using the HSO method, we prepared UCT:(Anti-HER2) conjugates and studied their specific binding ability in vitro using EMT6/P (negative control) and EMT6/P-HER2 cell lines. Cell–nanoparticle interactions were performed using a flow cytometer, and cell binding was quantified using UCT fluorescence (Fig. 5b).
Конъюгаты, связанные с HER2-положительными клетками, более чем в три раза эффективнее по сравнению с HER2-отрицательными клетками, что количественно определяется индексом окрашивания (0,56 и 0,18), что лежит в основе их потенциала в приложениях для нацеливания на клетки.The conjugates bound to HER2-positive cells are more than three times more potent compared to HER2-negative cells, as quantified by the staining index (0.56 vs. 0.18), underpinning their potential in cell targeting applications.
Оптимизация синтеза конъюгатов УКТ:(антитело)Optimization of the synthesis of UCT:(antibody) conjugates
Как и в случае с БСА, флуоресцентные свойства конъюгатов (продемонстрированные на УКТ:(Анти-HER2)) были значительно изменены по сравнению с исходными УКТ.As with BSA, the fluorescent properties of the conjugates (demonstrated on UCT:(Anti-HER2)) were significantly altered compared to the parent UCT.
Интенсивность флуоресценции (F) на длине волны 530/630 нм усиливалась с повышением температуры синтеза (T) (фиг. 6а). Данные подгонялись степенной функцией F(T) = F0 +α (T - T 0)β, где F0, α, β трактовались как неизвестные параметры, а T0 - комнатная температура (25°C). Наиболее подходящий β оказался равным 5.6, что указывает на резкий характер роста с более чем трехкратным усилением флуоресценции при T = 90°C по сравнению с УКТ без покрытия.The fluorescence intensity (F) at 530/630 nm increased with increasing synthesis temperature (T) (Fig. 6a). The data were fitted by a power function F(T) = F0 +α (T - T 0 ) β, where F0, α, β were treated as unknown parameters and T0 is room temperature (25°C). The best-fitting β was found to be 5.6, indicating a sharp growth pattern with more than threefold increase in fluorescence at T = 90°C compared to uncoated CQDs.
Однако интенсивность флуоресценции при возбуждении на 350-450 нм сильно ослаблялась независимо от температурного синтеза. Это затухание, вероятно, связано с сосуществованием двух субпопуляций УКТ, одна из которых не осаждается АС и теряется на стадии промывки.However, the fluorescence intensity upon excitation at 350-450 nm was greatly attenuated regardless of the synthesis temperature. This attenuation is probably due to the coexistence of two UQD subpopulations, one of which is not precipitated by the AS and is lost during the washing stage.
С другой стороны, температура синтеза также влияет на активность антител. Затем было изучено влияние температуры синтеза и, дополнительно, рН синтеза для конъюгатов УКТ:(Анти-ХАФ) (фиг. 6 е, ж). Для количественной оценки активности антител мы измеряли связывание конъюгатов с тест-линией в МАФ. Мы предполагаем, что более сильное связывание отражает присутствие более активных молекул антител в конъюгате, и наоборот. On the other hand, the synthesis temperature also influences the antibody activity. Then, the effect of the synthesis temperature and, additionally, the synthesis pH was studied for the UKT:(Anti-CAF) conjugates (Fig. 6e, g). To quantify the antibody activity, we measured the binding of the conjugates to the test line in MAF. We assume that stronger binding reflects the presence of more active antibody molecules in the conjugate, and vice versa.
Конъюгаты, полученные при температуре 70° С и ниже, связываются с тест-полоской почти одинаково сильно. Однако при более высоких температурах связывания почти не наблюдалось. Таким образом, температуры в районе 60-70° С являются оптимальными с точки зрения усиления флуоресценции УКТ и активности антител.Conjugates obtained at 70°C and below bind to the test strip almost equally strongly. However, at higher temperatures, almost no binding was observed. Thus, temperatures in the region of 60-70°C are optimal in terms of enhancing the fluorescence of UCTs and the activity of antibodies.
Изучено влияние рН синтеза на активность конъюгатов. рН исследовался в нейтральной и щелочной областях, так как ожидается, что кислый рН нарушит коллоидную стабильность УКТ, поскольку они, предположительно, стабилизируются группами карбоновых кислот. Любопытно, что для исследуемой области рН 7,5 - 10 поведение конъюгатов в одном и том же тесте ИХА практически не зависело от рН. The effect of pH of the synthesis on the activity of the conjugates was studied. The pH was investigated in the neutral and alkaline ranges, since it is expected that acidic pH will disrupt the colloidal stability of the UCTs, since they are presumably stabilized by carboxylic acid groups. It is curious that for the studied pH range of 7.5 - 10, the behavior of the conjugates in the same ICA test was practically independent of pH.
Добавление ферментативной модальности к конхюгатам УКТ с антителами.Addition of enzymatic modality to UCT-antibody conjugates.
Далее мы стремились разработать конъюгаты УКТ:(антитело), добавив еще одну, ферментативную модальность.We next sought to develop UCT:(antibody) conjugates by adding another, enzymatic modality.
Мы выбрали два фермента: пероксидазу хрена (HRP) и люциферазу nanoLuc. Окисляя соответствующий субстрат, HRP производит окрашенный продукт, легко определяемый колориметрически, а nanoLuc генерирует биолюминесценцию. Оба фермента широко используются в рутинной клинической диагностике, например, в иммуноферментном анализе (ИФА).We selected two enzymes: horseradish peroxidase (HRP) and nanoLuc luciferase. By oxidizing the corresponding substrate, HRP produces a colored product that is easily determined colorimetrically, and nanoLuc generates bioluminescence. Both enzymes are widely used in routine clinical diagnostics, such as in enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA).
Методом HSO получены конъюгаты УКТ:(Анти-ХАФ, HRP) и УКТ:(Анти-ХАФ, nanoLuc). Благодаря антителу Анти-ХАФ конъюгаты способны селективно связывать антиген, и в то же время могут быть обнаружены как по ферментативной активности, так и по флуоресценции УКТ.The HSO method was used to obtain UKT:(Anti-KHAF, HRP) and UKT:(Anti-KHAF, nanoLuc) conjugates. Due to the Anti-KHAF antibody, the conjugates are capable of selectively binding the antigen, and at the same time can be detected both by enzymatic activity and by UKT fluorescence.
Такие конъюгаты могут быть естественным образом использованы в ИФА в качестве репортерных сущностей, по аналогии с конъюгированными ферментами вторичными антителами. Таким образом, мы провели прямой ИФА детектирование ХАФ (фиг. 8а), используя УКТ:(Анти-ХАФ, HRP) и УКТ:(Анти-ХАФ, nanoLuc) в качестве репортеров (фиг. 8 б-д).Such conjugates can be naturally used in ELISA as reporter entities, similar to enzyme-conjugated secondary antibodies. Thus, we performed direct ELISA detection of CAF (Fig. 8a) using UCT:(Anti-CAF, HRP) and UCT:(Anti-CAF, nanoLuc) as reporters (Fig. 8b-d).
Кривая «доза-реакция», полученная при флуоресцентном детектировании, как правило, имеет тот же профиль, что и при ферментативном детектировании.The dose-response curve obtained with fluorescence detection generally has the same profile as that obtained with enzymatic detection.
Как и в случае с антителами, была исследована зависимость активности конъюгированных ферментов от рН и температуры синтеза. Оба белка были наиболее активны при более нейтральном рН и менее активны при более щелочном рН, но не теряли активности полностью.As with the antibodies, the dependence of the activity of the conjugated enzymes on the pH and temperature of synthesis was investigated. Both proteins were most active at a more neutral pH and less active at a more alkaline pH, but did not lose activity completely.
Интересно, что для HRP-конъюгатов зависимость активности от температуры не монотонна, а имеет пик при 70° С. Вероятно, более высокие температуры способствуют адсорбции белка на поверхности УКТ, но, в то же время, способствуют денатурации белка и тем самым снижают его активность.It is interesting that for HRP conjugates the dependence of activity on temperature is not monotonic, but has a peak at 70° C. Probably, higher temperatures promote protein adsorption on the surface of the UCT, but, at the same time, promote protein denaturation and thereby reduce its activity.
Доставка генов (трансфекция) конъюгатами УКТ:(ПЭИ, плазмида).Gene delivery (transfection) by UKT conjugates: (PEI, plasmid).
Далее, чтобы расширить класс биополимеров, с которыми возможна конхюгация HSO, мы применили ту же стратегию для конъюгации нулкеиновых кислот. Выбор той или иной нуклеиновой кислоты был обусловлен двумя факторами: (i) это должен быть скорее длинный полимер, чем олигомер, так как мы ожидаем, что HSO будет более эффективен для более длинных полимеров; (ii) его присутствие в живой клетке должно быть легко обнаружено; (iii) канал обнаружения должен быть ортогонален флуоресценции УКТ. Для удовлетворения этих требований была выбрана плазмидная ДНК, кодирующая белок люциферазы nanoLuc (3kb, промотор CMV).Next, to expand the class of biopolymers to which HSO can be conjugated, we applied the same strategy to conjugate nucleic acids. The choice of a particular nucleic acid was dictated by two factors: (i) it should be a long polymer rather than an oligomer, since we expect HSO to be more efficient for longer polymers; (ii) its presence in a living cell should be easily detected; (iii) the detection channel should be orthogonal to the fluorescence of the NQD. To meet these requirements, plasmid DNA encoding the nanoLuc luciferase protein (3kb, CMV promoter) was chosen.
Однако из-за электростатического отталкивания между ДНК и УКТ, которые заряжены отрицательно, процесс адсорбции ДНК на УКТ не почти не идет. Поэтому, мы также ввели в систему положительно заряженный линейный полиэтиленимин (ПЭИ), который будет служить медиатором между точками и ДНК. Таким образом, мы применили двухэтапную процедуру: УКТ сначала конъюгировали с PEI, промывали, а затем конъюгировали с плазмидой. Для любого из них использовалась температура 90°C, чтобы максимизировать выход полимера и флуоресценцию УКТ, так как не ожидается, что плазмида потеряет функциональную активность при нагревании.However, due to the electrostatic repulsion between DNA and UQDs, which are negatively charged, the adsorption process of DNA on UQDs hardly occurs. Therefore, we also introduced positively charged linear polyethyleneimine (PEI) into the system, which will serve as a mediator between the dots and DNA. Thus, we used a two-step procedure: UQDs were first conjugated with PEI, washed, and then conjugated with the plasmid. For either of them, a temperature of 90°C was used to maximize the polymer yield and fluorescence of UQDs, since the plasmid is not expected to lose its functional activity upon heating.
Измерение содержания ДНК на поверхности УКТMeasurement of DNA content on the surface of UCT
Чтобы подтвердить успешную конъюгацию, мы измерили выход ДНК с помощью красителя SYBR gold. При анализе к образцу добавляется ДНК-краситель SYBR gold, и флуоресценция красителя увеличивается в >1000 раз при связывании ДНК, которая затем сравнивается с калибровочной кривой, и извлекается концентрация. Однако такой подход не учитывает того факта, что УКТ частично поглощает флуоресценцию SYBR, что приводит к завышению выхода.To confirm successful conjugation, we measured DNA yield using SYBR gold dye. In the assay, SYBR gold DNA dye is added to the sample and the dye fluorescence increases >1000-fold upon DNA binding, which is then compared to a calibration curve and the concentration is extracted. However, this approach does not take into account the fact that UQT partially absorbs SYBR fluorescence, leading to an overestimation of the yield.
Для решения этой проблемы каждая точка калибровочной кривой была измерена в присутствии образца УКТ:(ПЭИ, плазмида) (фиг. 4а). Далее вычитали флуоресценцию УКТ, и находили пересечение с осью абсцисс градуировочной кривой, что соответствует искомой концентрации. Типичный выход плазмиды составил около 10%.To solve this problem, each point of the calibration curve was measured in the presence of the UQT:(PEI, plasmid) sample (Fig. 4a). Then, the UQT fluorescence was subtracted, and the intersection with the abscissa axis of the calibration curve was found, which corresponds to the desired concentration. The typical yield of the plasmid was about 10%.
Трансфекция с УКТ:(ПЭИ, плазмида)Transfection with UCT: (PEI, plasmid)
Далее мы исследовали способность конъюгатов трансфицировать живые клетки. К клеткам HEK293 добавляли конъюгаты УКТ:(PEI, плазмида), содержащие 1, 5, 10, 30 или 50 нг плазмиды на лунку 96-луночного планшета. Для контроля, также была проведена обычная трансфекция с ПЭИ с тем же содержанием плазмиды.We next examined the ability of the conjugates to transfect living cells. HEK293 cells were treated with UCT:(PEI, plasmid) conjugates containing 1, 5, 10, 30, or 50 ng of plasmid per well of a 96-well plate. As a control, conventional transfection with PEI containing the same plasmid content was also performed.
Зависимость эффективности трансфекции от используемой концентрации плазмиды (фиг. 4б) для конъюгатов имеет оптимум при 10 нг, и при этой концентрации конъюгаты УКТ:(PEI, плазмида) превосходят обычную трансфекцию ПЭИ почти в три раза. Однако при более высоких концентрациях УКТ имеет тенденцию к агрегации и образованию пленок вместе с крупными макроскопическими агломератами. Несмотря на то, что УКТ остается практически нетоксичным в этих концентрациях, как показал резазуриновый тест на токсичность (фиг. 4в), образующиеся пленки и агрегаты, вероятно, препятствуют проникновению новых порций трансфектанта в клетки, тем самым уменьшая количество производимого белка-репортера.The dependence of transfection efficiency on the plasmid concentration used (Fig. 4b) for the conjugates has an optimum at 10 ng, and at this concentration the UKT:(PEI, plasmid) conjugates exceed the conventional PEI transfection by almost three times. However, at higher concentrations UKT tends to aggregate and form films with large macroscopic agglomerates. Although UKT remains virtually non-toxic at these concentrations, as shown by the resazurin toxicity test (Fig. 4c), the resulting films and aggregates probably prevent the penetration of new portions of the transfectant into the cells, thereby reducing the amount of the produced reporter protein.
Кроме того, УКТ могут помочь отслеживать конъюгаты внутри клеток (фиг. 4г). Клетки, обработанные УКТ:(PEI, плазмида), демонстрируют ярко-красную флуоресценцию (возбуждение 560 нм, излучение 603 нм). Флуоресценция может быть использована, например, для независимой оценки процента трансфицированных клеток.In addition, UCTs can help to track conjugates inside cells (Fig. 4d). Cells treated with UCT:(PEI, plasmid) show bright red fluorescence (excitation 560 nm, emission 603 nm). Fluorescence can be used, for example, to independently estimate the percentage of transfected cells.
Образование конъюгатовFormation of conjugates
В двухступенчатом процессе нагрева стадия высаливания, по видимости, является основной, а стадия нагрева необязательна, но полезна из-за значительного увеличения флуоресценции.In the two-step heating process, the salting-out step appears to be the essential step, while the heating step is optional but beneficial due to the significant increase in fluorescence.
Растворенный сульфат аммония сильно гидратирован и в высоких концентрациях конкурирует за молекулы воды с биополимером, что снижает растворимость полимера и способствует самоагрегации.Dissolved ammonium sulfate is highly hydrated and at high concentrations competes for water molecules with the biopolymer, which reduces the solubility of the polymer and promotes self-aggregation.
Масштабируемая экспериментальная установка может быть использована совместно с предлагаемой методикой конъюгации УКТ, например, раствор УКТ и биополимера может быть смешан с раствором AS в микрофлюидном чипе. Это позволит получить более точный контроль над структурой сопряжения, плотностью покрытия, конформацией биополимера на поверхности УКТ и т.д.The scalable experimental setup can be used in conjunction with the proposed UQD conjugation technique, for example, a UQD and biopolymer solution can be mixed with an AS solution in a microfluidic chip. This will allow for more precise control over the conjugation structure, coating density, biopolymer conformation on the UQD surface, etc.
Эффективность очистки от солиSalt removal efficiency
Основным недостатком конъюгации HSO является ее нековалентная природа, подразумевающая, что конъюгированный биополимер потенциально может десорбироваться с поверхности УКТ. Мы не смогли обнаружить воздействие несвязанного полимера в конкретных приложениях. Возможно также, что взаимодействие полимера и УКТ на самом деле может быть необратимым, несмотря на то, что оно не ковалентно.The main drawback of HSO conjugation is its non-covalent nature, meaning that the conjugated biopolymer can potentially desorb from the CQD surface. We were unable to detect the impact of unbound polymer in specific applications. It is also possible that the polymer-CQD interaction may actually be irreversible despite being non-covalent.
Универсальность технологии конъбюгации в отношении биополимеровVersatility of conjugation technology for biopolymers
Тем не менее, нам удалось конъюгировать УКТ с различными классами биополимеров, очевидно, что можно встретить биополимер, который не может быть конъюгирован при таком подходе. Ниже мы перечислим потенциально проблемные случаи:However, we have managed to conjugate UQT with different classes of biopolymers, it is obvious that one can encounter a biopolymer that cannot be conjugated with this approach. Below we list potentially problematic cases:
А. Ожидается, что сильно отрицательно заряженные биополимеры не образуют конъюгаты с высоким выходом из-за электростатического отталкивания с поверхностью УКТ. Тем не менее, с ней можно справиться, введя положительный адаптер (как показано на примере конъюгации плазмид)A. It is expected that highly negatively charged biopolymers will not form conjugates in high yield due to electrostatic repulsion with the CQD surface. However, it can be overcome by introducing a positive adaptor (as shown in the example of plasmid conjugation)
Б. Полимеры, не восприимчивые к АС, т.е. растворимые даже при высоких концентрациях АС, также могут быть трудно конъюгированы. Такого поведения мы ожидаем, например, от полимеров с короткой длиной цепи.B. Polymers that are not susceptible to AS, i.e. soluble even at high concentrations of AS, may also be difficult to conjugate. We expect such behavior, for example, from polymers with a short chain length.
Общность технологии конъюгации в отношении УКТCommonality of conjugation technology in relation to UCT
Помимо конъюгации биополимеров с УКТ, подробно описанных выше, данная технология конъюгации позволила конъюгировать с биополимерами большое разнообразие УКТ синтезированных по другим протоколам и методам. Из чего, можно конститировать, что данная технология универсальна по отношению к различными УКТ.In addition to the conjugation of biopolymers with UQT, described in detail above, this conjugation technology allowed conjugation with biopolymers of a wide variety of UQT synthesized by other protocols and methods. From this, it can be concluded that this technology is universal in relation to various UQT.
Разработанная технология получения функционализированных УКТ и конъюгации УКТ с биомполимерами представляет собой универсальный подход к функционализации углеродных квантовых точек с белками, углеводами, нуклеиновыми кислотами или другими биополимерами. Технология характерная быстротой процедуры и простотой этапа очистки.The developed technology for obtaining functionalized UQDs and conjugating UQDs with biopolymers is a universal approach to the functionalization of carbon quantum dots with proteins, carbohydrates, nucleic acids or other biopolymers. The technology is characterized by the speed of the procedure and the simplicity of the purification stage.
Различные аспектыVarious aspects
Описанные выше детальные описания не ограничивают круг возможностей и применения изобретения, а лишь даны для удобства.The detailed descriptions described above do not limit the range of possibilities and applications of the invention, but are only given for convenience.
Различные биополимерыVarious biopolymers
В одном воплощении изобретения конъюгируют УКТ с полимером из группы: белками, нуклеиновыми кислотами, полисахаридами и другими. В частности, были получены конъюгаты с: иммуноглобулинами (в.ч. IgG, IgM), лектинами, пероксидазами, люциферазами, альбуминами, ДНК, РНК, плазмидной ДНК, матричной РНК, антисенс ДНК, антисенс РНК, малая интерферирующей РНК, piwiРНК, микроРНК, аптамер., антисенс-ДНК, декстраном, карбоксиметилдекстраном, хитозаном, полиэтиленимином, полиэтиленгликолем, полиакриловой кислотой.In one embodiment of the invention, UCT is conjugated with a polymer from the group: proteins, nucleic acids, polysaccharides, and others. In particular, conjugates were obtained with: immunoglobulins (including IgG, IgM), lectins, peroxidases, luciferases, albumins, DNA, RNA, plasmid DNA, matrix RNA, antisense DNA, antisense RNA, small interfering RNA, piwiRNA, microRNA, aptamer, antisense DNA, dextran, carboxymethyldextran, chitosan, polyethyleneimine, polyethyleneglycol, polyacrylic acid.
В одном воплощении изобретения упомянутым белком может быть: сывороточный альбумин, трансферрин, голо-трансферрин, ферменты.In one embodiment of the invention, said protein may be: serum albumin, transferrin, holo-transferrin, enzymes.
В одном воплощении изобретения упомянутое антитело может быть гаммаиммуноглобулин, иммуноглобулин G1 (IgG1), иммуноглобулин G2 (IgG2), иммуноглобулин G3 (IgG3), иммуноглобулин G4 (IgG4), иммуноглобулин M, иммуноглобулин A, иммуноглобулин E, иммуноглобулин D, Fab-фрагмент антитела, Fab'-фрагмент антитела, Fab'2-фрагмент антитела, F(ab')2-фрагмент антитела, scFv-фрагмент антитела, нанободи, scFv-Fc фрагменты, scFv-scFv (диабоди), биспецифические scFv фрагменты, Fab-scFv-фрагмент антитела.In one embodiment of the invention, said antibody may be a gamma immunoglobulin, immunoglobulin G1 (IgG1), immunoglobulin G2 (IgG2), immunoglobulin G3 (IgG3), immunoglobulin G4 (IgG4), immunoglobulin M, immunoglobulin A, immunoglobulin E, immunoglobulin D, Fab antibody fragment, Fab' antibody fragment, Fab'2 antibody fragment, F(ab')2 antibody fragment, scFv antibody fragment, nanobody, scFv-Fc fragments, scFv-scFv (diabody), bispecific scFv fragments, Fab-scFv antibody fragment.
Кроме того, упомянутое антитело является генно-инженерным аналогом из группы: авимеры, адгироны, аднектины, монободи, атриметры, антикалины, аффибоди, аффилины, аффимеры, аффитины, нанофитины, дарпины, кноттины, ободи, полипептиды на основе домена Кунитца, пронектины, репебоди, финомеры, центирины, ADAPT (ABD-Derived Affinity Proteins), NanoCLAMP (nano-CLostridial Antibody Mimetic Proteins), ARM (Armadillo repeat proteins), PDZ белки.In addition, the mentioned antibody is a genetically engineered analogue from the group: avimers, adgyrons, adnectins, monobodies, atrimers, anticalins, affibodies, affilins, affimers, affitins, nanophytins, darpins, knottins, obodis, polypeptides based on the Kunitz domain, pronectins, repbodys, phynomers, centirins, ADAPT (ABD-Derived Affinity Proteins), NanoCLAMP (nano-CLostridial Antibody Mimetic Proteins), ARM (Armadillo repeat proteins), PDZ proteins.
Применяемые белки для данного аспекта изобретения могут включать, но не ограничиваться следующими: альбумин, трансферрин, инсулин, эндостатин, гемоглобин, миоглобин, лизоцим, иммуноглобулины, α-2-макроглобулиновый белок, фибронектин, ламинин, коллаген, желатин, белковые компоненты липопротеинов, синтетические пептиды и белки, и их комбинации. Примеры подходящих белков включают, но не ограничиваются следующими: альбумин, трансферрин, инсулин, эндостатин, гемоглобин, миозин, лизоцим, иммуноглобулины, α-макроглобулин, фибронектин, ламин, коллаген,Apo-A1, желатин, искусственные белки и их комбинации.Proteins useful for this aspect of the invention may include, but are not limited to, albumin, transferrin, insulin, endostatin, hemoglobin, myoglobin, lysozyme, immunoglobulins, α-2-macroglobulin protein, fibronectin, laminin, collagen, gelatin, protein components of lipoproteins, synthetic peptides and proteins, and combinations thereof. Examples of suitable proteins include, but are not limited to, albumin, transferrin, insulin, endostatin, hemoglobin, myosin, lysozyme, immunoglobulins, α-macroglobulin, fibronectin, lamin, collagen, Apo-A1, gelatin, artificial proteins, and combinations thereof.
Кроме того, для получения белковых наночастиц в рамках изобретения могут быть использованы сыворотка крови, плазма крови, цельная кровь.In addition, blood serum, blood plasma, and whole blood can be used to obtain protein nanoparticles within the framework of the invention.
Созданные конъюгаты с данными полимерами показали высокую специфичность связывания со своей мишенью (лигандом, партнером для связывания).The created conjugates with these polymers showed high specificity of binding to their target (ligand, binding partner).
Различные солиVarious salts
В одном воплощении изобретения упомянутое высаливание полимера на УКТ (высаживание) проводили различными солями. Помимо наиболее эффективного сульфата аммония, были использованы NaCl, Na2SO4, MgSO4, КСl, MgCl2.In one embodiment of the invention, the said polymer salting out on the UCT (precipitation) was carried out using various salts. In addition to the most effective ammonium sulfate, NaCl, Na2SO4, MgSO4, KCl, MgCl2 were used.
НагреваниеHeating
В одном воплощении изобретения упомянутый нагрев производят до 45-50 градусов Цельсия, 50-60 градусов Цельсия, 60-70 градусов Цельсия, 70-80 градусов Цельсия, 80-90 градусов Цельсия, 90-99 градусов Цельсия, 90-95 градусов Цельсия, 95-99 градусов Цельсия.In one embodiment of the invention, said heating is carried out to 45-50 degrees Celsius, 50-60 degrees Celsius, 60-70 degrees Celsius, 70-80 degrees Celsius, 80-90 degrees Celsius, 90-99 degrees Celsius, 90-95 degrees Celsius, 95-99 degrees Celsius.
В одном воплощении изобретения упомянутый нагрев производят в течение 1-5 мин, 1-10 мин, 1-20 мин, 1-30мин, 1-60мин, 1-180 мин, 1-500 мин, 1-2000 мин, 5 сек, 10 сек, 30 сек, 1 мин, 2 мин, 3 мин, 5мин, 7 мин, 10мин, 30 мин, 60 мин, 180 мин, 10 часов.In one embodiment of the invention, said heating is carried out for 1-5 min, 1-10 min, 1-20 min, 1-30 min, 1-60 min, 1-180 min, 1-500 min, 1-2000 min, 5 sec, 10 sec, 30 sec, 1 min, 2 min, 3 min, 5 min, 7 min, 10 min, 30 min, 60 min, 180 min, 10 hours.
В одном воплощении изобретения упомянутый нагрев производят со скоростью повышения температуры в 0.1, 0.3, 1, 3, 10, 30, 100, 300 градус/мин.In one embodiment of the invention, said heating is carried out at a temperature increase rate of 0.1, 0.3, 1, 3, 10, 30, 100, 300 degrees/min.
В одном воплощении изобретения упомянутый нагрев производят в объеме (стационарной жидкости), в микрофлюидном каналя(ячейке), в потоке.In one embodiment of the invention, said heating is produced in a volume (stationary liquid), in a microfluidic channel (cell), in a flow.
В одном воплощении изобретения упомянутый нагрев производят микроволновым облучением.In one embodiment of the invention, said heating is produced by microwave irradiation.
Микроскопический и цитометрический анализMicroscopic and cytometric analysis
Упомянутый клеточный маркер может быть любым клинически-значимым маркером, в частности были созданы УКТ, специфично распознающие EGFR, HER2, PD-L1, EpCAM, CEA, PSA, CA-125, CA 19-9, CA 15-3, CA 72-4, MUC1, CD19, CD20, CD44, CD133, CD166, CD24, CD47, CD117, DR-5.The mentioned cellular marker can be any clinically significant marker, in particular, UCTs have been created that specifically recognize EGFR, HER2, PD-L1, EpCAM, CEA, PSA, CA-125, CA 19-9, CA 15-3, CA 72-4, MUC1, CD19, CD20, CD44, CD133, CD166, CD24, CD47, CD117, DR-5.
Регистрация сигналаSignal registration
Детектируемый сигнал регистрируется качественно, полуколичественно или количественно визуально или на различном оборудовании: флуоресцентный микроскоп, цитометр, цитофлуориметр, флуориметр, люминометр.The detected signal is recorded qualitatively, semi-quantitatively or quantitatively visually or on various equipment: fluorescence microscope, cytometer, cytofluorimeter, fluorimeter, luminometer.
Кросс-сшивкаCross-linking
В одном воплощениии метода есть дополнительный шаг кросс-сшивки наночастиц (УКТ с полимером) для стабилизации состава, предотвращения десорбции и т.п.In one embodiment of the method, there is an additional step of cross-linking nanoparticles (UCT with polymer) to stabilize the composition, prevent desorption, etc.
для кросс-сшивки наночастиц, их смешивают с бифункциональными кросс-линкерами. Это может быть глутаровый альдегид, формальдегид, диглицидиловый эфир, генипин и т.п. В одном воплощении метода, используют такой кросс-линкер, который оставляет частицы или делает их высокоспецифичными с точки зрения распознавания/связывания со своей биологической мишенью. В частности, кросс-сшивка формальдегидом или диглицидиловым эфиром предпочтительнее использования глутарового альдегида, т.к. как правило позволяет добиться более специфичных частиц. В то же время, для таких задач как неспецифическая трансфекция клеток генетическим материалом предпочтительно использовать кросс-сшивающий агент, который приводит не к избирательности частиц, а наоборот позволяет им высокоэффективно связываться с различными мишенями. Так, например, глутаровый альдегид приводит к образованию оснований Шиффа, которые обладают частичным положительным зарядом, а потому будут эффективно выполнять задачу связывания ДНК (которая заряжена отрицательно) для целей доставки генетического материала в клетки.for cross-linking of nanoparticles, they are mixed with bifunctional cross-linkers. This can be glutaraldehyde, formaldehyde, diglycidyl ether, genipin, etc. In one embodiment of the method, a cross-linker is used that leaves the particles or makes them highly specific in terms of recognition/binding to their biological target. In particular, cross-linking with formaldehyde or diglycidyl ether is preferable to using glutaraldehyde, since it usually allows for more specific particles. At the same time, for such tasks as non-specific transfection of cells with genetic material, it is preferable to use a cross-linking agent that does not lead to selectivity of particles, but on the contrary allows them to bind highly efficiently to various targets. For example, glutaraldehyde leads to the formation of Schiff bases, which have a partial positive charge, and therefore will effectively perform the task of binding DNA (which is negatively charged) for the purpose of delivering genetic material to cells.
Методы иммобилизации связывающих рецепторов на мембране тест-полоски хорошо известны. Как правило, тестовый и контрольный связывающие рецепторы наносятся на мембрану параллельными линиями на расстоянии друг от друга. Растворы с необходимыми веществами в соответствующих буферах наносятся на тестовые полоски с помощью автоматизированных дозаторов. После высушивания на воздухе в течение необходимого времени, проводят блокировку мембраны в подходящем буфере и хранят в эксикаторе перед сборкой тест-полоски в единое целое.Methods for immobilizing binding receptors on the membrane of a test strip are well known. Typically, the test and control binding receptors are applied to the membrane in parallel lines at a distance from each other. Solutions with the required substances in appropriate buffers are applied to the test strips using automated dispensers. After air drying for the required time, the membrane is blocked in a suitable buffer and stored in a desiccator before assembling the test strip into a single unit.
Скорость проведения анализа с помощью предлагаемого изобретения значительно выше стандартных методов анализа при сохранении точности и достоверности результатов. На измерение в данном случае в среднем уходит от 10 до 300 сек. Тем не менее, возможно увеличить чувствительность, если использовать большее время проведения анализа. Кроме того, принцип данного изобретения позволяет проводить прямое измерение определяемого нуклеиновой кислоты в качестве аеалита без необходимости её амплификации при условии, что ее концентрация выше предела детекции, и связанный с ней сигнал может быть зафиксирован, например, невооруженным глазом.The speed of analysis using the proposed invention is significantly higher than standard analysis methods while maintaining the accuracy and reliability of the results. In this case, the measurement takes on average from 10 to 300 seconds. However, it is possible to increase the sensitivity if a longer analysis time is used. In addition, the principle of this invention allows for direct measurement of the determined nucleic acid as an aealite without the need for its amplification, provided that its concentration is above the detection limit, and the signal associated with it can be recorded, for example, with the naked eye.
Измерения с использованием метода в рамках данного изобретения могут проходить как в жестких, так и в мягких условиях. Под «жесткими» условиями подразумеваются такие значения температуры, ионной силы, а также наличие других соединений, при которых происходит гибридизация нуклеиновых кислот. В условиях «высокой жёсткости» гибридизация будет происходить только для нуклеиновых кислот, имеющих высокое содержание комплементарных азотистых оснований. Таким образом, мягкие условия требуются в том случае, когда необходима гибридизация или отжиг не полностью комплементарных нуклеиновых кислот. Специалистам известен целый ряд методов создания мягких условий для протекания гибридизации. Гибридизация же в жёстких условиях возможна только в случае полной комплементарности последовательностей. Гибридизация в менее жёстких условиях возможна для последовательностей с менее чем 100% идентичностью. Изменения условий среды, такие как снижение концентрации соли или повышение температуры, могут позволить уменьшить жёсткость условий гибридизации. Ужесточение условий гибридизации можно добиться за счет снижения ионной силы или повышения температуры гибридизации.Measurements using the method within the framework of the present invention can be carried out both under stringent and mild conditions. "Stringent" conditions are understood to mean such values of temperature, ionic strength, and the presence of other compounds, at which hybridization of nucleic acids occurs. Under "high stringency" conditions, hybridization will occur only for nucleic acids having a high content of complementary nitrogenous bases. Thus, mild conditions are required in the case when hybridization or annealing of not completely complementary nucleic acids is necessary. A number of methods for creating mild conditions for hybridization are known to those skilled in the art. Hybridization under stringent conditions is possible only in the case of complete complementarity of sequences. Hybridization under less stringent conditions is possible for sequences with less than 100% identity. Changes in environmental conditions, such as a decrease in the salt concentration or an increase in temperature, can make it possible to reduce the stringency of hybridization conditions. Stricter hybridization conditions can be achieved by decreasing the ionic strength or increasing the hybridization temperature.
Таким образом, в одном из вариантов реализации данного изобретения вместо использования упомянутого антитела в качестве распознающего элемента, возможно использовать ДНК/НК рецепторы. При этом возможно проводить одностадийное, полнофункциональное определение специфических молекул ДНК или РНК в иммунохроматографическом формате анализа, при котором все необходимые реактивы находятся на тест-полоске в безводном виде. С другой стороны, данное изобретение дает возможность прямого определения НК без необходимости их амплификации и предоставляет метод их быстрого обнаружения.Thus, in one of the embodiments of the present invention, instead of using the said antibody as a recognition element, it is possible to use DNA/NK receptors. In this case, it is possible to carry out a single-stage, fully functional determination of specific DNA or RNA molecules in an immunochromatographic analysis format, in which all the necessary reagents are on the test strip in anhydrous form. On the other hand, this invention makes it possible to directly determine NK without the need for their amplification and provides a method for their rapid detection.
Кроме того, в своих альтернативных вариантах реализации изобретение применимо и для обнаружения НК в условиях повышенной температуры, что расширяет область его использования в различных областях, например, для проведения судебно-медицинской экспертизы. В дополнении к этим преимуществам описанный метод является простым способом детекции нуклеиновых кислот и не требует серьёзных подготовки в этой области, что может облегчить проникновение методов геномного экспресс-анализа в область диагностики у постели больного и по месту оказания медицинской помощи.In addition, in its alternative embodiments, the invention is also applicable for detecting NC under elevated temperature conditions, which expands the scope of its use in various fields, such as forensic examination. In addition to these advantages, the described method is a simple method for detecting nucleic acids and does not require serious training in this field, which can facilitate the penetration of genomic express analysis methods into the field of diagnostics at the patient's bedside and at the point of medical care.
АналитыAnalysts
Настоящее изобретение позволяет детектировать широкий круг молекулярных аналитов, включая нуклеиновые кислоты и полинуклеотидные последовательности, в том числе фрагменты и целые молекулы ДНК, а также транспортные, матричные, рибосомальные, микро РНК; синтетические аналоги нуклеиновых кислот, такие как пептидные НК, морфолиновые, закрытые, гликолевые и треозо-НК; а также, за счет использования особенных распознающих олигонуклеотидов (например, аптамеров) также молекулы ненуклеотидного состава, например, белки и пептиды, гормоны, низкомолекулярные физиологические регуляторы, иные гаптены, ионы металлов, и т.д.The present invention makes it possible to detect a wide range of molecular analytes, including nucleic acids and polynucleotide sequences, including fragments and whole DNA molecules, as well as transport, matrix, ribosomal, micro RNA; synthetic analogues of nucleic acids, such as peptide NA, morpholine, closed, glycolic and threose-NA; and also, due to the use of special recognition oligonucleotides (for example, aptamers) also molecules of non-nucleotide composition, for example, proteins and peptides, hormones, low-molecular physiological regulators, other haptens, metal ions, etc.
Калибровочная криваяCalibration curve
В одном воплощении метода для количественной оценки содержания аналита в образце (измерения концентрации), дополнительно делают шаг сравнения полученных результатов с калибровочной кривой, измеренной для образцов с известным содержанием аналита.In one embodiment of the method for quantitatively assessing the content of an analyte in a sample (measuring the concentration), an additional step is taken of comparing the obtained results with a calibration curve measured for samples with a known content of the analyte.
МультиплексностьMultiplexity
Данный метод применим и для определения нескольких аналитов одновременно. В простейшем формате тестовая полоска может быть разделена на отдельные полоски, где будут нанесены отдельные зоны связывания для обнаружения различных аналитов. Кроме того, также возможно реализовать одновременную детекцию разных аналитов в одном образце. Для этого, например, отдельные зоны связывания могут быть нанесены на одну мембрану, но в её разных участках.This method is also applicable for the simultaneous determination of several analytes. In the simplest format, the test strip can be divided into separate strips, where separate binding zones are applied for the detection of different analytes. In addition, it is also possible to implement the simultaneous detection of different analytes in one sample. For this purpose, for example, separate binding zones can be applied to one membrane, but in its different areas.
Специфические пары рецептор/лигандSpecific receptor/ligand pairs
В рамках данного изобретения (в т.ч. вместо упомянутых антител) могут быть использованы различные специфические пары типа «рецептор/лиганд», применимые для создания сигнальных (репортерных) конъюгатов и связывающих их рецепторов, а также распознающих олигонуклеотидов или белковых рецептором с их аналитом. Компоненты таких пар, применимые в данном изобретении, могут быть как иммунного, так и неиммунного типа. Примерами иммунного связывания могут быть системы, основанные на взаимодействии антиген/антитело или гаптен/антигаптен. Поликлональные, моноклональные антитела или их иммуно-активные фрагменты могут быть подготовлены стандартными методами, известные специалистам в данной области. Термины "иммуно-активный фрагмент антитела" или "иммуно-активный фрагмент" относятся к частям молекул антител, которые содержат область специфического связывания. Такие фрагменты могут быть фрагментами Fab, которые определяются как фрагменты, лишенные части Fc, например Fab, Fab' и F(ab)2 фрагменты, или могут быть так называемыми "полумолекулярными" фрагментами, полученными восстановительным расщеплением дисульфидных связей, соединяющих тяжелые цепи исходного антитела. Если антиген, входящий в состав связывающейся пары, не является иммуногенным, например, гаптен, он может быть ковалентно связан с дополнительным белком-носителем, чтобы сделать его иммуногенным.Within the framework of the present invention (including instead of the mentioned antibodies), various specific pairs of the "receptor/ligand" type can be used, applicable for creating signal (reporter) conjugates and receptors binding them, as well as recognizing oligonucleotides or protein receptors with their analyte. The components of such pairs applicable in the present invention can be of both immune and non-immune types. Examples of immune binding can be systems based on the interaction of antigen/antibody or hapten/antihapten. Polyclonal, monoclonal antibodies or their immunoactive fragments can be prepared by standard methods known to those skilled in the art. The terms "immunoactive fragment of an antibody" or "immunoactive fragment" refer to parts of antibody molecules that contain a specific binding region. Such fragments may be Fab fragments, which are defined as fragments lacking the Fc portion, such as Fab, Fab', and F(ab)2 fragments, or may be so-called "half-molecular" fragments produced by reductive cleavage of the disulfide bonds linking the heavy chains of the parent antibody. If the antigen in the binding pair is not immunogenic, such as a hapten, it may be covalently linked to an additional carrier protein to render it immunogenic.
К неиммунным специфическим парам относятся системы, в которых два компонента проявляют естественную аффинность друг к другу, не являясь при этом антителом и антигеном. Среди известных примеров неиммунных пар можно назвать биотин и авидин, биотин и стрептавидин, фолиевая кислота и белки, связывающие фолаты, комплементарные нуклеиновые кислоты, белки А, G и иммуноглобулины и т.д. К ним также могут быть причислены пары, образующие ковалентные связи друг с другом: например, пары сульфгидрильные группы/ малеимиды и галоацетильные производные) и амино-группы/изотиоционаты, эфиры сукцинимида и сульфонилгалогениды и т.д. (M. N. Bobrow, et al., J. Immunol. Methods, 1989,125:279).Non-immune specific pairs include systems in which two components exhibit a natural affinity for each other without being antibody and antigen. Well-known examples of non-immune pairs include biotin and avidin, biotin and streptavidin, folic acid and folate-binding proteins, complementary nucleic acids, proteins A, G and immunoglobulins, etc. They also include pairs that form covalent bonds with each other: for example, pairs of sulfhydryl groups/maleimides and haloacetyl derivatives) and amino groups/isothiocyanates, succinimide esters and sulfonyl halides, etc. (MN Bobrow, et al., J. Immunol. Methods , 1989,125:279).
Иммунохроматографические (ИХА) тест-полоскиImmunochromatographic (ICA) test strips
ИХА тест-полоска представляет собой окружение, в котором происходит анализ с помощью настоящего изобретения. Тест-полоска, как правило, состоит из хроматографического пористого материала и включает зону нанесения образца и зону связывания, как указано выше.The ICA test strip is the environment in which the analysis is carried out using the present invention. The test strip typically consists of a chromatographic porous material and includes a sample application zone and a binding zone, as indicated above.
Хроматографические пористые материалы, из которых состоит полоска, как правило гидрофильны и/или принципиально могут быть превращены в таковые, и включают в себя следующие материалы, используемые либо по отдельности либо в сочетании с другими материалами - гранулы неорганической природы, например кремния, сульфата магния, алюминия; природные полимеры, в частности целлюлоза и материалы на ее основе (например, волокнистые полимеры - фильтровальная бумага, бумага для хроматографии и пр.); синтетические или модифицированные природные полимеры, такие как нитроцеллюлоза, ацетилцеллюлоза, поливинилхлорид, полиакриламид, кросс-сшитый декстран, агароза, полиакрилаты и др.; керамические материалы; стекло; и подобные материалы. Для описываемого изобретения предпочитаемым материалом является нитроцеллюлоза.The chromatographic porous materials of which the strip consists are generally hydrophilic and/or can in principle be converted into such, and include the following materials, used either individually or in combination with other materials - granules of inorganic nature, such as silicon, magnesium sulfate, aluminum; natural polymers, in particular cellulose and materials based on it (for example, fibrous polymers - filter paper, chromatography paper, etc.); synthetic or modified natural polymers, such as nitrocellulose, acetylcellulose, polyvinyl chloride, polyacrylamide, cross-linked dextran, agarose, polyacrylates, etc.; ceramic materials; glass; and similar materials. For the described invention, the preferred material is nitrocellulose.
В предпочтительном варианте мембрана может быть как отдельной структурой в виде листа, нарезаемого на тест-полоски, либо может быть зафиксирована на подложке или твердой поверхности, как, например, при тонкослойной хроматографии.In a preferred embodiment, the membrane may be either a separate structure in the form of a sheet cut into test strips, or may be fixed to a support or solid surface, such as in thin layer chromatography.
Связывание рецепторов с поверхностью мембраны может достигаться при помощи хорошо известных методов, описанных в литературе. См. например Immobilized Enzymes, Inchiro Chibata, Halsted Press, New York (1978) и Cuatrecasas, J. Bio. Chem., 1970, 245:3059.Binding of receptors to the membrane surface can be achieved by well-known methods described in the literature. See, for example, Immobilized Enzymes, Inchiro Chibata, Halsted Press, New York (1978) and Cuatrecasas, J. Bio. Chem., 1970, 245:3059.
Подготовка тест-полоскиPreparing the test strip
При подготовке тест-полоски для проведения анализа сначала наносятся необходимые реагенты, а затем тест-полоска инкубируется в необходимых буферных растворах.When preparing a test strip for analysis, the necessary reagents are first applied, and then the test strip is incubated in the necessary buffer solutions.
Буферные растворы и растворители, используемые для описываемого изобретения известны (см. например Weng et al. (Патент США 4,740,468). Как правило значения pH буфера для проведения иммунохроматографического анализа находятся в интервале 4-11, чаще 5-10, для настоящего изобретения предпочтительно 6-9. Значения pH выбираются так, чтобы поддерживать необходимый уровень аффинности между взаимодействующими парами молекул и быть оптимальным для формирования сигнала соответствующей системой. Для достижения желаемого значения pH и его поддержания во время анализа могут использоваться различные буферы. В качестве иллюстрации могут быть приведены боратный, фосфатный, карбонатный, Tris, диэтилбарбитуровый и др. Применение определённого буферного раствора не является значимым для изобретения в целом, однако, при проведении конкретных исследований использование специфичного буферного раствора может быть предпочтительным.Buffer solutions and solvents used for the described invention are known (see, for example, Weng et al. (US Patent 4,740,468). As a rule, the pH values of the buffer for conducting an immunochromatographic assay are in the range of 4-11, more often 5-10, for the present invention, 6-9 is preferable. The pH values are selected so as to maintain the necessary level of affinity between the interacting pairs of molecules and to be optimal for signal formation by the corresponding system. Various buffers can be used to achieve the desired pH value and maintain it during the assay. Borate, phosphate, carbonate, Tris, diethylbarbiturate, etc. can be given as an illustration. The use of a specific buffer solution is not significant for the invention as a whole, however, when conducting specific studies, the use of a specific buffer solution may be preferable.
Для проведения анализа в рамках данного изобретения обычно используется постоянное значение температуры. Как правило, для проведения исследования и получения детектируемого сигнала используются значения температуры в интервале 4-50°C., обычно в промежутке 10-40°C., а еще чаще - температуры, близкие к температуре окружающей среды, т.е. 15-25°C.For carrying out the analysis within the framework of the present invention, a constant temperature value is usually used. As a rule, for carrying out the study and obtaining the detectable signal, temperature values in the range of 4-50°C are used, usually in the range of 10-40°C, and even more often - temperatures close to the ambient temperature, i.e. 15-25°C.
При использовании в одном из вариантов данного изобретения распознающего олигонуклеотида и ее связывания (гибридизации) с целевой нуклеотидной последовательностью требует условий, способствующих протеканию гибридизации НК. Гибридизация как правило проводится в буферном растворе Фиколла, который также может содержать поливинилпирролидин, БСА, дрожжевую тРНК, неспецифичную ДНК, сульфат декстрана, дитиотреитол и формамид. Гибридизация может происходить как в растворе, так и на твердой фазе, при этом одна нуклеотидная цепь иммобилизуется на тест-полоске в зоне связывания.When using in one of the embodiments of the present invention, the recognition oligonucleotide and its binding (hybridization) with the target nucleotide sequence requires conditions that facilitate the hybridization of the NC. Hybridization is usually carried out in a Ficoll buffer solution, which may also contain polyvinylpyrrolidine, BSA, yeast tRNA, non-specific DNA, dextran sulfate, dithiothreitol and formamide. Hybridization can occur both in solution and on a solid phase, with one nucleotide chain immobilized on the test strip in the binding zone.
ПримерыExamples
Далее настоящее изобретение будет подробно описано в сочетании со следующими примерами, чтобы специалисты в данной области могли лучше понять настоящее изобретение, при этом, настоящее изобретение не ограничивается следующими примерами.The present invention will now be described in detail in conjunction with the following examples so that those skilled in the art can better understand the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.
Пример 1. Синтез углеродных квантовых точек.Example 1. Synthesis of carbon quantum dots.
Синтез проводили в соответствии с протоколом, описанным в работе 1, с изменениями в процессе очистки. 1 г лимонной кислоты и 2 г мочевины растворяли в 8 мл формамида, а объем доводили формамидом до 10 мл. Раствор переносили в автоклав с тефлоновым покрытием, и помещали в предварительно разогретый до 160°С термостат на 4 часа. Затем автоклав сразу же охлаждали под проточной водой.The synthesis was carried out according to the protocol described in 1 , with modifications in the purification process. 1 g of citric acid and 2 g of urea were dissolved in 8 ml of formamide, and the volume was brought up to 10 ml with formamide. The solution was transferred to a Teflon-lined autoclave and placed in a thermostat preheated to 160°C for 4 hours. The autoclave was then immediately cooled under running water.
Полученную темно-оранжевую смесь вместе с агрегатами переносили в пробирку объемом 50 мл, и добавляли 20 мл этилового спирта. Полученную смесь центрифугировали при 10000 g в течение 5 мин. Надосадочную жидкость выбрасывали, добавляли 2 мл воды. Пробирку обрабатывали ультразвуком до полного растворения гранулы (~ 1-2 мин), а объем доводили до 10 мл водой. Процедуру повторяют еще раз. Полученный раствор УКТ в воде центрифугировали при 10000 g в течение 5 мин для удаления крупных агрегатов. Затем полученную надосадочную жидкость переносили в новую пробирку.The resulting dark orange mixture together with the aggregates was transferred to a 50 ml test tube and 20 ml of ethyl alcohol was added. The resulting mixture was centrifuged at 10,000 g for 5 min. The supernatant was discarded and 2 ml of water was added. The test tube was treated with ultrasound until the granule was completely dissolved (~ 1-2 min), and the volume was brought to 10 ml with water. The procedure was repeated once more. The resulting UCT solution in water was centrifuged at 10,000 g for 5 min to remove large aggregates. Then the resulting supernatant was transferred to a new test tube.
Заключительным этапом промывки была ультрафильтрация через регенерированную целлюлозную мембрану MWCO 100 кДа. УКТ фильтровали под давлением около 3 бар в режиме промывки. Промывку проводили до тех пор, пока диализат не станет почти неокрашенным (в начале фильтрации диализат темно-оранжевый) примерно в течение 1 часа.The final washing step was ultrafiltration through a regenerated cellulose membrane MWCO 100 kDa. UCT was filtered under a pressure of about 3 bar in the washing mode. Washing was carried out until the dialysate became almost colorless (at the beginning of filtration the dialysate was dark orange) for about 1 hour.
Затем ретентат (остаток) аликвотировали и хранили при -20° С. После размораживания аликвоту центрифугировали при 15000 г в течение 5 мин, а надосадочную жидкость использовали для дальнейших опытов в течение 1-2 суток после размораживания.The retentate was then aliquoted and stored at -20°C. After defrosting, the aliquot was centrifuged at 15,000 g for 5 min, and the supernatant was used for further experiments within 1-2 days after defrosting.
Пример 2. Изучение размеров и морфологии УКТ с помощью просвечивающей электронной микроскопии.Example 2. Study of the size and morphology of UCT using transmission electron microscopy.
Изображения УКТ методом просвечивающей электронной микроскопии были получены при ускоряющем напряжении 200 кВ (фиг. 1а). Образцы УКТ в воде в концентрации 10 мкг/мл высушивали на воздухе на кремниевой подложке на углеродном скотче и немедленно анализировали. ТЭМ-изображения обрабатывали с использованием программного обеспечения ImageJ для получения распределения частиц по размерам. Показано, что УКТ имеют околосферическую форму со средним диаметром 31 ± 7 нм.TEM images of the UQDs were obtained at an accelerating voltage of 200 kV (Fig. 1a). UQD samples in water at a concentration of 10 μg/mL were air-dried on a silicon substrate on carbon tape and immediately analyzed. TEM images were processed using ImageJ software to obtain particle size distribution. It was shown that the UQDs have a near-spherical shape with an average diameter of 31 ± 7 nm.
Пример 3. Измерение гидродинамического диаметра и дзета-потенциала УКТExample 3. Measurement of the hydrodynamic diameter and zeta potential of the UCT
УКТ были охарактеризованы с помощью динамического светорассеяния. Образец УКТ в буфере HEPES 10 мМ pH 7.4 в концентрации 10 мг/л анализировался с помощью анализатора размера и дзета потенциала наночастиц. Измерения проводились в трех повторах и затем усреднялись. Гидродинамический размер составил (26 ± 4 нм), а дзета-потенциал -33 ± 7 мВ, соответствующие распределения представлены на фиг. 1 в, дThe UQDs were characterized by dynamic light scattering. A sample of UQDs in HEPES 10 mM pH 7.4 buffer at a concentration of 10 mg/L was analyzed using a nanoparticle size and zeta potential analyzer. The measurements were performed in triplicate and then averaged. The hydrodynamic size was (26 ± 4 nm) and the zeta potential was -33 ± 7 mV, the corresponding distributions are shown in Fig. 1c, d.
Пример 4. Исследование УКТ с помощью ИК-спектроскопии.Example 4. Study of UCT using IR spectroscopy.
Мы изучили наличие химических функциональных групп на поверхности УКТ с помощью ИК-спектроскопии с преобразованием Фурье (фиг. 1б). 2 мг высушенных УКТ растирались в избытке KBr, а затем с помощью пресса формировалась таблетка. Спектр полученной таблетки измерялся на ИК-спектрометре с преобразованием Фурье, с использованием модуля ослабленного внутреннего отражения.We studied the presence of chemical functional groups on the surface of the UQDs using Fourier transform IR spectroscopy (Fig. 1b). 2 mg of dried UQDs were ground in excess KBr and then formed into a tablet using a press. The spectrum of the resulting tablet was measured on a Fourier transform IR spectrometer using a reduced internal reflection module.
Широкая полоса на 3122 см-1 может быть отнесена к валентной вибрации O-H как в карбоновой кислоте, так и в спирте. Пик 1657 см-1 может указывать на растяжение валентной С=О в карбоновой кислоте, амиде или альдегиде. Эти два пика подтверждают наличие групп карбоновых кислот. Далее, узкая полоса на 1098 см-1 указывает на растяжение валентного С-О в спирте или в эфире. Теперь мы можем констатировать наличие алкогольных групп в образце УКТ. Наконец, мы соотносим пики на 1339 и 1395 см-1 деформационным колебаниям O-H, и слабому пику на 2785 см-1 к валентным C-H вибрациям.The broad band at 3122 cm -1 can be assigned to the OH stretching vibration in both carboxylic acid and alcohol. The peak at 1657 cm -1 can indicate the stretching of the C=O stretching in carboxylic acid, amide or aldehyde. These two peaks confirm the presence of carboxylic acid groups. Next, the narrow band at 1098 cm -1 indicates the stretching of the C-O stretching in alcohol or ether. Now we can state the presence of alcohol groups in the UCT sample. Finally, we attribute the peaks at 1339 and 1395 cm -1 to the OH bending vibrations, and the weak peak at 2785 cm -1 to the CH stretching vibrations.
Пример 5. Изучение оптических свойств УКТExample 5. Study of optical properties of UCT
Мы изучили оптические свойства УКТ. Спектр поглощения имеет два пика - на 370 нм и на 517 нм (фиг. 1г). Второй из этих пиков придает УКТ насыщенный фиолетовый цвет.We studied the optical properties of UQD. The absorption spectrum has two peaks - at 370 nm and at 517 nm (Fig. 1g). The second of these peaks gives UQD a rich violet color.
Тепловая карта возбуждения/излучения флуоресценции (фиг. 1е) выявляет две различные области флуоресценции. Первый расположен в области возбуждения 350-450 нм. В этой области расположение пика излучения зависит от длины волны возбуждения. В области возбуждения 470-590 нм спектр излучения неизменен, с пиком излучения на длине волны 636 нм. Максимальная интенсивность флуоресценции наблюдается при параметрах возбуждения/излучения 530/630.The fluorescence excitation/emission heat map (Fig. 1e) reveals two distinct fluorescence regions. The first is located in the 350–450 nm excitation region. In this region, the location of the emission peak depends on the excitation wavelength. In the 470–590 nm excitation region, the emission spectrum is constant, with the emission peak at 636 nm. The maximum fluorescence intensity is observed at excitation/emission parameters of 530/630.
Пример 6. Функционализация УКТ с помощью полимеров.Example 6. Functionalization of UCT using polymers.
В пробирке объемом 200 мкл 10 мкл биополимера в концентрации 0.1-1г/л (бычий сывороточный альбумин, хитозан, декстран, антитело против HER2-рецептора, антитело против хлорамфеникола Анти-САР, пероксидаза хрена, смесь пероксидазы хрена и антитела против хлорамфеникола в соотношении 1:1 по массе, смесь пероксидазы хрена и антитела против тропонина Анти-cTn в соотношении 1:1 по массе) смешивали с 20 мкл 0,1 М боратного буфера, рН 7-10 и 10 мкл УКТ, полученных, как описано в примере 1. Раствор тщательно перемешивали наконечником пипетки после каждого добавления.In a 200 μl test tube, 10 μl of biopolymer at a concentration of 0.1-1 g/l (bovine serum albumin, chitosan, dextran, anti-HER2 receptor antibody, anti-chloramphenicol antibody Anti-SAR, horseradish peroxidase, a mixture of horseradish peroxidase and anti-chloramphenicol antibody in a 1:1 ratio by weight, a mixture of horseradish peroxidase and anti-troponin antibody Anti-cTn in a 1:1 ratio by weight) were mixed with 20 μl of 0.1 M borate buffer, pH 7-10, and 10 μl of UKT, obtained as described in Example 1. The solution was thoroughly mixed with a pipette tip after each addition.
Пробирку вставляли на 1 мин в гнездо амплификатора, предварительно нагретого до 50-90°С, если не указано иное, с температурой крышки на 5°С выше температуры блока. Затем пробирку сразу же перекладывали на термостат, установленный на 16°C, и выдерживали в течение 1 минуты.The tube was inserted for 1 min into the thermocycler well, preheated to 50-90°C, unless otherwise stated, with the lid temperature 5°C higher than the block temperature. The tube was then immediately transferred to a thermostat set at 16°C and held for 1 min.
Затем раствор быстро смешивали с 40 мкл 5 или 50% аммония сульфата (АС) и перемешивали наконечником пипетки. Далее пробирку центрифугировали при 15000 г в течение 5 мин. 80 мкл воды Milli-Q очень медленно добавляли на дно пробирки, и пробирку центрифугировали еще 1 мин при 15000 g, и затем надосадочная жидкость убиралась. Наконец, конъюгаты ресуспендировали в боратном буфере 10 мМ, рН 9 и в течение 3с подвергали обработке ультразвукомThe solution was then quickly mixed with 40 μl of 5 or 50% ammonium sulfate (AS) and mixed with a pipette tip. The tube was then centrifuged at 15,000 g for 5 min. 80 μl of Milli-Q water was very slowly added to the bottom of the tube and the tube was centrifuged for another 1 min at 15,000 g, and the supernatant was removed. Finally, the conjugates were resuspended in 10 mM borate buffer, pH 9, and sonicated for 3 s.
Получение УКТ:(PEI, плазмида)Obtaining UKT: (PEI, plasmid)
На первом этапе биополимер представлял собой линейный PEI в концентрации 1 г/л. После нагревания и промывки АС, как описано выше, осадок ресуспендировали в следующем растворе: 18 мкл Milli-Q, 2 мкл плазмиды в концентрации 1 г/л, 20 мкл 0,1М боратного буфера, рН 9. Пробирку, в которой смешались реактивы, еще раз нагревали, а затем промывали с использованием АСIn the first step, the biopolymer was linear PEI at a concentration of 1 g/L. After heating and washing with AS as described above, the pellet was resuspended in the following solution: 18 μL Milli-Q, 2 μL plasmid at a concentration of 1 g/L, 20 μL 0.1 M borate buffer, pH 9. The tube in which the reagents were mixed was heated again and then washed using AS.
Пример 7. Влияние температуры синтеза и pH рабочего раствора на свойства конъюгатов УКТ:белок.Example 7. The effect of synthesis temperature and pH of the working solution on the properties of UCT:protein conjugates.
Конъюгаты УКТ:белок были получены как указано в примере 6, но при разных температурах (25 - 90°C) и при разных pH (7.5 - 10) рабочего раствора.The UCT:protein conjugates were prepared as described in Example 6, but at different temperatures (25 - 90°C) and at different pH (7.5 - 10) of the working solution.
Далее, исследовались спектры флуоресценции полученных конъюгатов. Интенсивность флуоресценции (F) на длине волны 530/630 нм усиливалась с повышением температуры синтеза (T) (фиг. 6а). Данные аппроксимируются степенной функцией F(T) = F0 +α (T - T 0)β,где F0, α, β трактовались как неизвестные параметры, а T0 - комнатная температура (25°C). Наиболее подходящий β оказался равным 5.6, что указывает на резкий характер роста с более чем трехкратным усилением флуоресценции при T = 90°C по сравнению с УКТ без покрытия (фиг. 6а).Next, the fluorescence spectra of the obtained conjugates were studied. The fluorescence intensity (F) at a wavelength of 530/630 nm increased with increasing synthesis temperature (T) (Fig. 6a). The data are approximated by a power function F(T) = F0 +α (T - T 0 )β , where F0, α, β were treated as unknown parameters, and T0 is room temperature (25°C). The most suitable β was found to be equal to 5.6, which indicates a sharp growth pattern with more than a threefold increase in fluorescence at T = 90°C compared to uncoated CQDs (Fig. 6a).
Однако интенсивность флуоресценции при возбуждении на 350-450 нм сильно ослаблялась независимо от температурного синтеза. Это затухание, вероятно, связано с сосуществованием двух популяций УКТ, одна из которых не осаждается АС и теряется на стадии промывки (фиг. 6 б-д).However, the fluorescence intensity upon excitation at 350-450 nm was greatly weakened regardless of the synthesis temperature. This attenuation is probably due to the coexistence of two UQD populations, one of which is not precipitated by the AS and is lost during the washing stage (Fig. 6 b-d).
С другой стороны, температура синтеза также влияет на активность антител. Затем было изучено влияние температуры синтеза и, дополнительно, рН синтеза для конъюгатов УКТ:(Анти-CAP) (фиг. 6 е, ж). Для количественной оценки активности антител мы измеряли связывание конъюгатов с тест-линией в иммунохроматографическом анализе, описанном в примере 16. Мы предполагаем, что более сильное связывание отражает присутствие более активных молекул антител в конъюгате, и наоборот. On the other hand, the synthesis temperature also influences the antibody activity. The effect of the synthesis temperature and, additionally, the synthesis pH was then studied for the UKT:(Anti-CAP) conjugates (Fig. 6e, g). To quantify the antibody activity, we measured the binding of the conjugates to the test line in the immunochromatographic assay described in Example 16. We assume that stronger binding reflects the presence of more active antibody molecules in the conjugate, and vice versa.
Конъюгаты, полученные при температуре 70° С и ниже, связываются с тест-полоской почти одинаково сильно. Однако при более высоких температурах связывания почти не наблюдалось. Таким образом, температуры в районе 60-70° С являются оптимальными с точки зрения усиления флуоресценции УКТ и активности антител.Conjugates obtained at 70°C and below bind to the test strip almost equally strongly. However, at higher temperatures, almost no binding was observed. Thus, temperatures in the region of 60-70°C are optimal in terms of enhancing the fluorescence of UCTs and the activity of antibodies.
Изучено влияние рН синтеза на активность конъюгатов. рН исследовался в нейтральной и щелочной областях, так как ожидается, что кислый рН нарушит коллоидную стабильность УКТ, поскольку они, предположительно, стабилизируются группами карбоновых кислот. Для исследуемой области рН 7,5 - 10 поведение конъюгатов в иммунохроматографическом анализе практически не зависело от рН. The effect of pH of the synthesis on the activity of the conjugates was studied. The pH was investigated in the neutral and alkaline ranges, since it is expected that acidic pH will disrupt the colloidal stability of the UCTs, since they are presumably stabilized by carboxylic acid groups. For the studied pH range of 7.5 - 10, the behavior of the conjugates in the immunochromatographic analysis was practically independent of pH.
Пример 8. Иммунохроматографический анализ на наличие полисахаридов в конъюгатах УКТ с полисахаридами.Example 8. Immunochromatographic analysis for the presence of polysaccharides in conjugates of UCT with polysaccharides.
На поверхность мембраны тест-полоски наносились лектины а именно агглютинин зародышей пшеницы (WGA), связывающий N-ацетил-D-глюкозамин, являющийся ацетилированной мономером хитозана; и конканавалин А, связывающий D-глюкозу, мономер декстрана.Lectins were applied to the surface of the test strip membrane, namely wheat germ agglutinin (WGA), which binds N-acetyl-D-glucosamine, which is an acetylated monomer of chitosan; and concanavalin A, which binds D-glucose, a monomer of dextran.
Раствор WGA или конканавалина А в концентрации 1 г/л в буфере состава 10 мМ HEPES, pH 8,5, 0,1 мМ CaCl2 наносили на мембраны с помощью системы напыления с расходом 4 мкл/см, а затем сушили в течение ночи. Тестовые полоски были нарезаны с помощью модуля гильотинной резки и имели ширину 2 мм.A 1 g/L solution of WGA or concanavalin A in 10 mM HEPES, pH 8.5, 0.1 mM CaCl2 buffer was applied to the membranes using a spray system at a flow rate of 4 μL/cm and then dried overnight. The test strips were cut using a guillotine cutting module and had a width of 2 mm.
Далее, для приготовления образца смешивались 10 мкл конъюгатов УКТ:(хитозан), 5 мкл Tween 20 в 5% концентрации (w/v) и либо 5 мкл рабочего буфера, либо 5 мкл лектина при 1 г/л (в качестве отрицательного контроля)Next, to prepare the sample, 10 µl of UCT:(chitosan) conjugates, 5 µl of Tween 20 at 5% concentration (w/v) and either 5 µl of running buffer or 5 µl of lectin at 1 g/l (as a negative control) were mixed.
Далее, на тестовые полоски наносили 20 мкл образца, приготовленного как описано выше, путем их погружения в этот раствор. По окончании анализа, полоски сканировали с помощью лазерного сканера с разрешением 1200 dpi. Полученные изображения в формате TIFF были проанализированы с помощью программного обеспечения ImageJ для расчета интенсивности полос.Next, 20 µl of the sample prepared as described above was applied to the test strips by immersing them in this solution. After the analysis, the strips were scanned using a laser scanner with a resolution of 1200 dpi. The resulting TIFF images were analyzed using ImageJ software to calculate the intensity of the bands.
Оба конъюгата демонстрировали сильное связывание с тест-полосками, при этом, связывание было значительно слабее для конъюгатов, предварительно смешанных с лектинами (фиг. 2), что указывает на присутствие полисахаридов на поверхности УКТ.Both conjugates showed strong binding to the test strips, with binding being significantly weaker for the conjugates pre-mixed with lectins (Fig. 2), indicating the presence of polysaccharides on the surface of the UCTs.
Пример 9. Культивация клеточных линий.Example 9. Cultivation of cell lines.
В данных экспериментах использовались клеточные линии HEK293, EMT 6/P, EMT-HER2 (клеточная линия, стабильно экспрессирующая трансмембранный рецептор HER2, полученная из линии EMT6/P трансдукцией лентивирусной системой доставки, несущей ген, кодирующий рецептор HER2, с последующим отбором HER2-положительных клонов).In these experiments, the cell lines HEK293, EMT 6/P, EMT-HER2 (a cell line stably expressing the HER2 transmembrane receptor, obtained from the EMT6/P line by transduction with a lentiviral delivery system carrying the gene encoding the HER2 receptor, followed by selection of HER2-positive clones) were used.
Клетки культивировали в следующих условиях: модифицированная среда Eagle Medium от Dulbecco / основная среда F12 (1:1) от Ham; 100 ЕД/мл пенициллина-стрептомицина; 10 мг/л гентамицина; 10 % фетальной бычьей сыворотки; 300 мг/л L-глютамина; 5 % CO2 при 37°C. Клетки снимали с поверхности культурального флакона с помощью трипсина-ЭДТА.The cells were cultured under the following conditions: Dulbecco's modified Eagle Medium/Ham's F12 basic medium (1:1); 100 U/ml penicillin-streptomycin; 10 mg/l gentamicin; 10% fetal bovine serum; 300 mg/l L-glutamine; 5% CO2 at 37°C. Cells were detached from the surface of the culture flask using trypsin-EDTA.
Пример 10. Проведение микроскопического анализа клеточного образца.Example 10. Carrying out microscopic analysis of a cell sample.
20000 клеток EMT и EMT-HER2 высевали в 96-луночный планшет в 100 мкл среды и инкубировали в течение ночи. Затем к клеткам добавляли 100 мкл конъюгатов УКТ:(Anti-HER2), полученных как описано в примере 6, в концентрации 5 мг/л в среде, и инкубировали в течении ночи.
Затем, среда была заменена на 200 мкл PBS, и были получены микроскопические изображения клеток с помощью эпифлуоресцентного микроскопа в канале PerCP (возбуждение 560 нм с шириной полосы 25 нм, эмиссия 603 нм с шириной полосы 40 нм), а также в канале светлого поля. Флуоресцентный сигнал от клеток EMT-HER2 был значительно выше, чем у клеток EMT 6/P, что подтверждает специфическое взаимодействие конъюгатов УКТ:(Anti-HER2) с клетками по рецептору HER2.20,000 EMT and EMT-HER2 cells were seeded in a 96-well plate in 100 μl of medium and incubated overnight. Then, 100 μl of UKT:(Anti-HER2) conjugates, obtained as described in Example 6, were added to the cells at a concentration of 5 mg/l in the medium and incubated overnight.
Then, the medium was replaced with 200 μl PBS, and microscopic images of the cells were obtained using an epifluorescence microscope in the PerCP channel (excitation 560 nm with a bandwidth of 25 nm, emission 603 nm with a bandwidth of 40 nm) and in the bright field channel. The fluorescent signal from EMT-HER2 cells was significantly higher than that of EMT 6/P cells, confirming the specific interaction of UKT:(Anti-HER2) conjugates with cells via the HER2 receptor.
Пример 11. Цитометрический анализ клеточного образца с помощью конъюгатов УКТ.Example 11. Cytometric analysis of a cellular sample using UCT conjugates.
100 000 клеток EMT 6/P и EMT-HER2 в 10 мкл среды DMEM-F12 смешивали с 2,5 мкл конъюгатов УКТ:(Анти-HER2), полученных как описано в примере 6, 5 мкл 10% BSA и 80 мкл PBS. Полученную смесь инкубировали в течение 10 мин, центрифугировали при 100 г в течение 5 мин и ресуспендировали в 100 мкл PBS.100,000 EMT 6/P and EMT-HER2 cells in 10 μl DMEM-F12 medium were mixed with 2.5 μl UKT:(Anti-HER2) conjugates prepared as described in Example 6, 5 μl 10% BSA and 80 μl PBS. The resulting mixture was incubated for 10 min, centrifuged at 100 g for 5 min and resuspended in 100 μl PBS.
Затем клетки сразу же анализировали с помощью проточного цитофлуориметра. Флуоресценция УКТ регистрировалась в эмиссионном канале 572-28 нм, возбуждаемом лазером с длиной волны 488 нм. В каждом образце было собрано 5000 клеток. Стратегия отбора цитометрических событий представлена на фиг. 5а.The cells were then immediately analyzed using a flow cytometer. The UCT fluorescence was recorded in the 572-28 nm emission channel excited by a 488 nm laser. 5000 cells were collected in each sample. The strategy for selecting cytometric events is shown in Fig. 5a.
Индекс окрашивания для линии EMT-HER2 в три раза превышал индекс окрашивания для линии EMT 6/P, что подтверждает специфическое взаимодействие конъюгатов УКТ:(Anti-HER2) с клетками по рецептору HER2 (фиг. 5б)The staining index for the EMT-HER2 line was three times higher than the staining index for the EMT 6/P line, which confirms the specific interaction of the UKT:(Anti-HER2) conjugates with cells via the HER2 receptor (Fig. 5b)
Пример 12. Измерение концентрации нуклеиновой кислоты в составе конъюгата УКТ:(ПЭИ, плазмида)Example 12. Measurement of nucleic acid concentration in the composition of the conjugate UKT:(PEI, plasmid)
Концентрацию ДНК в составе конъюгата УКТ:(ПЭИ, плазмида) определяли с помощью красителя SYBR gold. Смешивали 10 мкл конъюгатов, разбавленных в 10 раз водой milliQ, 10 мкл плазмиды в концентрации 0, 0,5, 2 или 5 мг/л и 80 мкл красителя SYBR gold (разбавленного в 20000 раз в буфере HEPES 0.1M pH 7.4, согласно рекомендациям производителя) и измеряли флуоресценцию при параметрах возбуждения/излучения 482-16/530-40. Концентрацию определяли как пересечение градуировочной кривой с осью абсцисс. Репрезентативная градуировочная кривая представлена на фиг. 4а, типичный выход по ДНК составлял 10%.The DNA concentration in the UCT:(PEI, plasmid) conjugate was determined using SYBR gold dye. 10 μl of the conjugates diluted 10-fold with milliQ water, 10 μl of the plasmid at a concentration of 0, 0.5, 2 or 5 mg/l and 80 μl of SYBR gold dye (diluted 20,000-fold in HEPES 0.1M buffer pH 7.4, according to the manufacturer's recommendations) were mixed and fluorescence was measured at excitation/emission parameters of 482-16/530-40. The concentration was determined as the intersection of the calibration curve with the abscissa axis. A representative calibration curve is shown in Fig. 4a; the typical DNA yield was 10%.
Пример 13. Доставка нуклеиновой кислоты в клеткуExample 13. Delivery of nucleic acid into a cell
20000 клеток HEK293 высевали в 96-луночный планшет в 100 мкл среды и инкубировали в течение ночи.20,000 HEK293 cells were seeded in a 96-well plate in 100 µl of medium and incubated overnight.
Затем в лунки добавляли 100 мкл УКТ:(ПЭИ, плазмида), полученных, как описано в примере 6 с содержанием плазмиды 1, 5, 10, 30 или 50 нг в среде.Then, 100 µl of UKT:(PEI, plasmid), obtained as described in Example 6 with a plasmid content of 1, 5, 10, 30 or 50 ng in the medium, were added to the wells.
В качестве контроля в лунки добавляли 100 мкл смеси ПЭИ и плазмиды в массовом соотношении 3:1 с содержанием плазмиды 1, 5, 10, 30 или 50 нг в среде.As a control, 100 µl of a mixture of PEI and plasmid in a mass ratio of 3:1 with a plasmid content of 1, 5, 10, 30 or 50 ng in the medium were added to the wells.
После этого количество белка nanoLuc, продуцируемого клетками, определяли следующим образом. Добавляли 100 мкл лизисного буфера (20 мМ Tris HCl (рН 7,5), 150 мМ NaCl, 0,5% NP-40, 5% глицерина). Через 10 мин 100 мкл лизата смешивали со 100 мкл 1 мг/л целентеразина в PBS в 96-луночном черном планшете, и сразу регистрировали люминесценцию без эмиссионного фильтра.The amount of nanoLuc protein produced by the cells was then determined as follows. 100 μl of lysis buffer (20 mM Tris HCl (pH 7.5), 150 mM NaCl, 0.5% NP-40, 5% glycerol) was added. After 10 min, 100 μl of the lysate was mixed with 100 μl of 1 mg/l coelenterazine in PBS in a 96-well black plate, and luminescence was immediately recorded without an emission filter.
Зависимость эффективности трансфекции от используемой концентрации плазмиды для конъюгатов имеет оптимум при 10 нг, и при этой концентрации конъюгаты УКТ:(PEI, плазмида) превосходят обычную трансфекцию ПЭИ более, чем в два раза (фиг. 4б). Микрофлуоресцентные фотографии клеток, трансфецированных конъюгатами (при концентрации плазмиды 10 нг) приведены на фиг. 4г.The dependence of transfection efficiency on the plasmid concentration used for conjugates has an optimum at 10 ng, and at this concentration the UKT:(PEI, plasmid) conjugates exceed the usual PEI transfection by more than two times (Fig. 4b). Microfluorescence photographs of cells transfected with conjugates (at a plasmid concentration of 10 ng) are shown in Fig. 4d.
Пример 14. Анализ токсичности конъюгатов УКТ:(ПЭИ, плазмида)Example 14. Toxicity analysis of UKT conjugates:(PEI, plasmid)
2000 клеток HEK293 высевали в 96-луночный планшет в 100 мкл среды и инкубировали в течение ночи.2000 HEK293 cells were seeded in a 96-well plate in 100 µl of medium and incubated overnight.
Затем в лунки добавляли 100 мкл УКТ:(ПЭИ, плазмида) с содержанием плазмиды 1, 5, 10, 30 или 50 нг в среде.Then 100 µl of UKT:(PEI, plasmid) with a plasmid content of 1, 5, 10, 30 or 50 ng in the medium were added to the wells.
В качестве контроля в лунки добавляли 100 мкл смеси ПЭИ и плазмиды в массовом соотношении 3:1 с содержанием плазмиды 1, 5, 10, 30 или 50 нг в среде.As a control, 100 µl of a mixture of PEI and plasmid in a mass ratio of 3:1 with a plasmid content of 1, 5, 10, 30 or 50 ng in the medium were added to the wells.
Клетки инкубировали в течение 72 ч. Далее среду отбирали, добавляли 100 мкл раствора резазурина, а через 2 часа измеряли флуоресценцию при параметрах возбуждения/излучения 556-15/594-15 нм.The cells were incubated for 72 h. The medium was then removed, 100 μl of resazurin solution was added, and after 2 h, fluorescence was measured at excitation/emission parameters of 556-15/594-15 nm.
При более высоких концентрациях УКТ имеют тенденцию к агрегации и образованию пленок вместе с крупными макроскопическими агломератами. Несмотря на то, что УКТ остается практически нетоксичным в этих концентрациях, как показал резазуриновый тест на токсичность (фиг. 4в), образующиеся пленки и агрегаты, вероятно, препятствуют проникновению новых порций трансфектанта в клетки, тем самым уменьшая количество производимого белка-репортера.At higher concentrations, UQTs tend to aggregate and form films with large macroscopic agglomerates. Although UQTs remain virtually non-toxic at these concentrations, as shown by the resazurin toxicity test (Fig. 4c), the resulting films and aggregates likely prevent new transfectant portions from entering the cells, thereby reducing the amount of reporter protein produced.
Пример 15. Получение конъюгата BSA-CAPExample 15. Preparation of BSA-CAP conjugate
CAP-сукцинат растворяли до концентрации 100 г/л. EDC растворяли в 50 мМ MES, pH6, а затем разбавляли ДМСО в два раза для достижения конечной концентрации 100 г/л. NHS сначала растворяли в ДМСО, а затем разбавляли в два раза 50 мМ MES, pH 6, чтобы достичь конечной концентрации 100 г/л.CAP succinate was dissolved to a concentration of 100 g/L. EDC was dissolved in 50 mM MES, pH6, and then diluted two-fold with DMSO to achieve a final concentration of 100 g/L. NHS was first dissolved in DMSO and then diluted two-fold with 50 mM MES, pH 6, to achieve a final concentration of 100 g/L.
50 мкл CAP-сукцината смешивали с 18,3 мкл раствора EDC, 13,6 мкл раствора NHS, 18,1 мкл смеси 50 мМ MES, рН 6 и ДМСО (1:1 по объему). Активацию проводили в течение 1 часа при комнатной температуре.50 μl of CAP succinate were mixed with 18.3 μl of EDC solution, 13.6 μl of NHS solution, 18.1 μl of a mixture of 50 mM MES, pH 6 and DMSO (1:1 by volume). Activation was carried out for 1 hour at room temperature.
После инкубации смешивали 58,5 мкл BSA в концентрации 100 г/л, 28,7 мкл активированного CAP-сукцината и 42,8 мкл 0,1 М боратного буфера, рН 8. Пробирку центрифугировали в течение 1 мин при 10000g, и в дальнейшем использовали надосадочную жидкость.Пробирку инкубировали в течение ночи.After incubation, 58.5 μl of BSA at a concentration of 100 g/l, 28.7 μl of activated CAP succinate and 42.8 μl of 0.1 M borate buffer, pH 8, were mixed. The tube was centrifuged for 1 min at 10,000 g, and the supernatant was used. The tube was incubated overnight.
Для очистки конъюгата его наносили на обессоливающие колонки ZEBA (7 кДа MWCO) однократно в соответствии с рекомендациями производителя. Конъюгат хранили в воде Milli-Q.To purify the conjugate, it was applied to ZEBA desalting columns (7 kDa MWCO) once according to the manufacturer's recommendations. The conjugate was stored in Milli-Q water.
Пример 16. Иммунохроматографический анализ для детекции хлорамфеникола в образце.Example 16. Immunochromatographic assay for detection of chloramphenicol in a sample.
Общая схема анализа представлена на фиг. 3а.The general scheme of the analysis is presented in Fig. 3a.
Раствор BSA-CAP в концентрации 3 г/л наносили на мембраны с помощью системы напыления с расходом 4 мкл/см, а затем сушили в течение ночи. Тест-полоски были вырезаны с помощью модуля гильотинной резки и имели ширину 2 мм.A 3 g/L BSA-CAP solution was applied to the membranes using a spray system at a flow rate of 4 μL/cm and then dried overnight. The test strips were cut using a guillotine cutting module and had a width of 2 mm.
Далее, 2 мкл конъюгата УКТ:(Анти-CAP), полученных как описано в примере 6, смешивали с исследуемым на наличие антигена раствором следующего состава: 2 мкл CAP-сукцината в желаемой концентрации, 2 мкл 10% BSA и 12 мкл HEPES 0,1 M pH 8,5 или разбавленное этим же буфером молоко (10%) или сыворотка крови (50%).Next, 2 μl of the UKT:(Anti-CAP) conjugate obtained as described in Example 6 were mixed with a solution of the following composition to be tested for the presence of the antigen: 2 μl of CAP succinate at the desired concentration, 2 μl of 10% BSA and 12 μl of HEPES 0.1 M pH 8.5 or milk (10%) diluted with the same buffer or blood serum (50%).
Далее, на тестовые полоски наносили 20 мкл исследуемого раствора путем их погружения в этот раствор. По окончании анализа, полоски сканировали с помощью лазерного сканера с разрешением 1200 dpi или в флуоресцентном томографе LumoTrace FLUO (Abisense, Россия). Полученные изображения в формате TIFF были проанализированы с помощью программного обеспечения ImageJ для расчета интенсивности полос.Next, 20 μl of the test solution were applied to the test strips by immersing them in this solution. Upon completion of the analysis, the strips were scanned using a laser scanner with a resolution of 1200 dpi or in a LumoTrace FLUO fluorescence tomograph (Abisense, Russia). The resulting images in TIFF format were analyzed using ImageJ software to calculate the intensity of the strips.
Конъюгаты УКТ:(Анти-CAP) были способны специфически связываться на тестовой линии, демонстрируя сильное связывание, легко наблюдаемое даже невооруженным глазом (фиг. 3б) в отсутствии CAP, и демонстрируя отсутствие связывание в присутствии CAP. Предел детекции (3σ-критерий) тест-системы составил 9 нг/мл (2,1 мкМ), см фиг. 3в.The UKT:(Anti-CAP) conjugates were able to bind specifically to the test line, demonstrating strong binding easily visible even to the naked eye (Fig. 3b) in the absence of CAP, and demonstrating no binding in the presence of CAP. The detection limit (3σ-criterion) of the test system was 9 ng/ml (2.1 μM), see Fig. 3c.
Пример 17. Изучение времени циркуляции конъюгатов УКТ в кровотоке.Example 17. Study of the circulation time of UKT conjugates in the bloodstream.
Мышей анестезировали и.п. введение смеси Золетила (20 мг/кг) и Рометара (1,6 мг/кг). Затем ретроорбитально вводили 200 мкг конъюгатов CQD:хитозан, полученных как описано в примере 6.. Через 1 минуту, 3 минуты, 10 минут, 30 минут, 3 часа, 8 часов, 24 часа после инъекции из ретроорбитального синуса брали 20 мкл крови и немедленно центрифугировали (5 минут, 500 g), а плазму собирали и замораживали при -20°C до проведения анализа. Флуоресценцию образцов плазмы крови регистрировали при параметрах возбуждения/эмиссии 530-8/630-8 нм. Кривые выведения конъюгатов УКТ из кровотока представлены на Фиг. 7бMice were anesthetized by i.p. administration of a mixture of Zoletil (20 mg/kg) and Rometar (1.6 mg/kg). Then, 200 μg of CQD:chitosan conjugates prepared as described in Example 6 were injected retro-orbitally. At 1 min, 3 min, 10 min, 30 min, 3 h, 8 h, 24 h after injection, 20 μl of blood were collected from the retro-orbital sinus and immediately centrifuged (5 min, 500 g), and the plasma was collected and frozen at -20°C until analysis. Fluorescence of blood plasma samples was recorded at excitation/emission parameters of 530-8/630-8 nm. The curves of the CQD:chitosan conjugates from the blood circulation are shown in Fig. 7b.
Для типичного эксперимента время полувыведения конъюгатов УКТ:Хитозан составляло 2 мин.For a typical experiment, the half-life of the UCT:Chitosan conjugates was 2 min.
Пример 18. Флуоресцентная биовизуализация ex vivo и биораспределениеExample 18. Ex vivo fluorescence bioimaging and biodistribution
Мышам ретроорбитально вводили 200 мкг конъюгатов УКТ:хитозан в 200 мкл PBS. Затем, через 3 часа после инъекции, мышей подвергали эвтаназии путем смещения шейных позвонков, а органы (печень, легкие, почки, селезенку, мышцы, кости, сердце, опухоль) и кровь извлекали и визуализировали с помощью возбуждающего диода 550 нм и фильтра на эмиссию 600+ нм, с использованием системы биовизуализации LumoTrace FLUO (ООО «Абисенс», Сириус, Россия). Результирующие изображения во флуоресцентном канале и в канале светлого поля приведены на фиг. 7а. Наблюдается преимущественное накопление конъюгатов в печени и селезенке, а также в опухоли.Mice were retro-orbitally injected with 200 μg of UCT:chitosan conjugates in 200 μl of PBS. Then, 3 h after injection, mice were euthanized by cervical dislocation, and organs (liver, lungs, kidneys, spleen, muscles, bones, heart, tumor) and blood were removed and visualized with a 550 nm excitation diode and a 600+ nm emission filter using the LumoTrace FLUO bioimaging system (Abisens, Sirius, Russia). The resulting images in the fluorescence channel and in the bright field channel are shown in Fig. 7a. Preferential accumulation of conjugates is observed in the liver and spleen, as well as in the tumor.
Пример 19. Флуоресцентная биовизуализация in vivoExample 19. In vivo fluorescence bioimaging
Мышам ретроорбитально вводили 200 мкг конъюгатов УКТ:хитозан в 200 мкл PBS. Затем, через 3 часа после инъекции, мышей анестезировали, брили, и помещали в систему биовизуализации LumoTrace FLUO (ООО «Абисенс», Сириус, Россия). Снимали флуоресцентные изображения, как в Примере 17. Регистрировали сигнал в области печени и селезенки, также был зарегистрирован сигнал в опухоли.Mice were retro-orbitally injected with 200 μg of UCT:chitosan conjugates in 200 μl of PBS. Then, 3 hours after the injection, the mice were anesthetized, shaved, and placed in the LumoTrace FLUO bioimaging system (Abisens, Sirius, Russia). Fluorescent images were taken as in Example 17. The signal in the liver and spleen was recorded, and a signal in the tumor was also recorded.
Пример 20. Синтез флуоресцентно-биолюминесцентных меток.Example 20. Synthesis of fluorescent-bioluminescent labels.
В пробирке объемом 200 мкл 10 мкл биополимера в концентрации 0.1-1г/л (люцифераза nanoLuc, смесь люциферазы nanoLuc и антитела против хлорамфеникола Анти-САР в соотношении 1:1 по массе) смешивали с 20 мкл 0,1 М боратного буфера, рН 7-10 и 10 мкл УКТ, полученных, как описано в примере 1. Раствор тщательно перемешивали наконечником пипетки после каждого добавления.In a 200 μl test tube, 10 μl of the biopolymer at a concentration of 0.1-1 g/l (nanoLuc luciferase, a mixture of nanoLuc luciferase and anti-chloramphenicol antibodies Anti-SAR in a 1:1 ratio by weight) were mixed with 20 μl of 0.1 M borate buffer, pH 7-10, and 10 μl of UCT, obtained as described in Example 1. The solution was thoroughly mixed with a pipette tip after each addition.
Пробирку вставляли на 1 мин в гнездо амплификатора, предварительно нагретого до 50-90°С, если не указано иное, с температурой крышки на 5°С выше температуры блока. Затем пробирку сразу же перекладывали на термостат, установленный на 16°C, и выдерживали в течение 1 минуты.The tube was inserted for 1 min into the thermocycler well, preheated to 50-90°C, unless otherwise stated, with the lid temperature 5°C higher than the block temperature. The tube was then immediately transferred to a thermostat set at 16°C and held for 1 min.
Затем раствор быстро смешивали с 40 мкл 5 или 50% АС и перемешивали наконечником пипетки. Далее пробирку центрифугировали при 15000 г в течение 5 мин. 80 мкл воды Milli-Q очень медленно добавляли на дно пробирки, и пробирку центрифугировали еще 1 мин при 15000 g, и затем надосадочная жидкость убиралась. Наконец, конъюгаты ресуспендировали в боратном буфере 10 мМ, рН 9 и в течение 3с подвергали обработке ультразвуком.The solution was then quickly mixed with 40 μl of 5 or 50% AS and mixed with a pipette tip. The tube was then centrifuged at 15,000 g for 5 min. 80 μl of Milli-Q water was very slowly added to the bottom of the tube and the tube was centrifuged for another 1 min at 15,000 g, and the supernatant was removed. Finally, the conjugates were resuspended in 10 mM borate buffer, pH 9, and sonicated for 3 s.
Полученные, отмытые от несвязанных белков, конъюгаты УКТ:(nanoLuc), УКТ:(nanoLuc, Анти-CAP) обладали и флуоресцентными свойствами, и биолюминесцентными: при добавленииThe obtained conjugates of UKT:(nanoLuc), UKT:(nanoLuc, Anti-CAP), washed from unbound proteins, had both fluorescent and bioluminescent properties: when adding
Пример 21. Конкурентный иммуноферментный анализ на наличие хлорамфеникола в образце с помощью конъюгатов УКТExample 21. Competitive enzyme immunoassay for the presence of chloramphenicol in a sample using UKT conjugates
Конъюгаты УКТ:(nanoLuc, Анти-CAP) и УКТ:(HRP, Анти-CAP) синтезировались как описано в примерах 6 и 20.Conjugates UKT:(nanoLuc, Anti-CAP) and UKT:(HRP, Anti-CAP) were synthesized as described in Examples 6 and 20.
Для анализа образца подготавливался планшет: 100 мкл BSA-CAP 0,1 г/л в карбонатно-бикарбонатном буфере (0,1 М, рН 9,6) помещали в лунки 96-луночных ИФА планшетов и инкубировали при комнатной температуре в течение ночи. Далее раствор удаляли, а лунки промывали однократно 100 мкл раствора PBS(PBS с 0,05 % Tween 20). После этого в лунки добавляли 100 мкл блокирующего буфера (1% BSA в PBS). Планшет инкубировали в течение 1 ч при комнатной температуре и трижды промывали PBST. To analyze the sample, a plate was prepared: 100 μl of BSA-CAP 0.1 g/l in carbonate-bicarbonate buffer (0.1 M, pH 9.6) were placed in the wells of 96-well ELISA plates and incubated at room temperature overnight. The solution was then removed and the wells were washed once with 100 μl of PBS solution (PBS with 0.05% Tween 20). After that, 100 μl of blocking buffer (1% BSA in PBS) were added to the wells. The plate was incubated for 1 h at room temperature and washed three times with PBST.
Далее, производился непосредственно анализ образца: в лунку добавляли 100 мкл следующей смеси: 5 мкл конъюгатов УКТ:(HRP, Анти-CAP) или УКТ:(nanoLuc, Анти-CAP), 10 мкл CAP-сукцината в заданной концентрации в качестве образца, 10 мкл 10% BSA и 75 мкл PBS. Планшет инкубировали в течение 1 ч, трижды промывали PBST, а в лунки добавляли PBS. Полученный флуоресцентный сигнал измеряли при параметрах возбуждения/излучения 530-8/630-8 нм. Наконец, раствор удаляли и добавляли следующие растворы субстрата:Next, the sample was analyzed directly: 100 μl of the following mixture was added to the well: 5 μl of the UCT:(HRP, Anti-CAP) or UCT:(nanoLuc, Anti-CAP) conjugates, 10 μl of CAP-succinate at a given concentration as a sample, 10 μl of 10% BSA and 75 μl of PBS. The plate was incubated for 1 h, washed three times with PBST, and PBS was added to the wells. The resulting fluorescent signal was measured at excitation/emission parameters of 530-8/630-8 nm. Finally, the solution was removed and the following substrate solutions were added:
А. Для конъюгатов УКТ:(HRP, Анти-CAP): 0,1 г/л TMB, 0,3 г/л H2O2 в ацетатном буфере (0,1 M pH 5). Планшет инкубировали в течение 30 мин и добавляли 50 мкл H2SO4. Поглощение измерялось на длине волны 450 нмA. For UCT conjugates: (HRP, Anti-CAP): 0.1 g/L TMB, 0.3 g/L H2O2 in acetate buffer (0.1 M pH 5). The plate was incubated for 30 min and 50 µL H2SO4 was added. Absorbance was measured at 450 nm.
Б. Для УКТ: (nanoLuc, Анти-CAP): 1 мг/л целентеразина в PBS и сразу же измеряли без фильтра эмиссии.B. For UKT: (nanoLuc, Anti-CAP): 1 mg/L coelenterazine in PBS and measured immediately without emission filter.
Кривая «доза-реакция», полученная при флуоресцентном детектировании, как правило, имеет тот же профиль, что и при ферментативном детектировании. Предел детекции составил от 1.4 до 29 нг/мл.The dose-response curve obtained with fluorescence detection generally had the same profile as that obtained with enzymatic detection. The detection limit ranged from 1.4 to 29 ng/mL.
Пример 22. Иммуноферментный анализ (сэндвич анализ) на наличие тропонина в образце с помощью конъюгатов УКТExample 22. Enzyme immunoassay (sandwich assay) for the presence of troponin in a sample using UKT conjugates
Конъюгат УКТ:(HRP, Анти-cTn) синтезировались как описано в примерах 6 и 20.The UKT:(HRP, Anti-cTn) conjugate was synthesized as described in Examples 6 and 20.
Для анализа образца подготавливался планшет: 100 мкл Анти-cTn 0,1 г/л в карбонатно-бикарбонатном буфере (0,1 М, рН 9,6) помещали в лунки 96-луночных ИФА планшетов и инкубировали при температуре +4 градуса Цельсия в течение ночи. Далее раствор удаляли, а лунки промывали однократно 100 мкл раствора PBS(PBS с 0,05 % Tween 20). После этого в лунки добавляли 100 мкл блокирующего буфера (1% BSA в PBS). Планшет инкубировали в течение 1 ч при комнатной температуре и трижды промывали PBST.To analyze the sample, a plate was prepared: 100 μl of Anti-cTn 0.1 g/l in carbonate-bicarbonate buffer (0.1 M, pH 9.6) were placed in the wells of 96-well ELISA plates and incubated at +4 degrees Celsius overnight. Then the solution was removed, and the wells were washed once with 100 μl of PBS solution (PBS with 0.05% Tween 20). After that, 100 μl of blocking buffer (1% BSA in PBS) were added to the wells. The plate was incubated for 1 hour at room temperature and washed three times with PBST.
Далее, производился непосредственно анализ образца: в лунки добавляли по 100 мкл образцов сыворотки крови с разными концентрациями тропонина. Планшет инкубировали в течение 1 ч при комнатной температуре и трижды промывали PBST с 1% БСА.Затем, в каждую лунку добавляли 5 мкл конъюгатов УКТ:(HRP, Анти-сTb) и 75 мкл PBS с 1% БСА. Планшет инкубировали в течение 1 ч, трижды промывали PBST, а в лунки добавляли PBS. Полученный флуоресцентный сигнал измеряли при параметрах возбуждения/излучения 530-8/630-8 нм. Наконец, раствор удаляли и добавляли раствор субстрата: 0,1 г/л TMB, 0,3 г/л H2O2 в ацетатном буфере (0,1 M pH 5). Планшет инкубировали в течение 30 мин и добавляли 50 мкл H2SO4. Поглощение измерялось на длине волны 450 нм.Next, the sample was analyzed directly: 100 μl of serum samples with different troponin concentrations were added to the wells. The plate was incubated for 1 h at room temperature and washed three times with PBST with 1% BSA. Then, 5 μl of UCT conjugates: (HRP, Anti-cTb) and 75 μl of PBS with 1% BSA were added to each well. The plate was incubated for 1 h, washed three times with PBST, and PBS was added to the wells. The resulting fluorescent signal was measured at excitation/emission parameters of 530-8/630-8 nm. Finally, the solution was removed and a substrate solution was added: 0.1 g/l TMB, 0.3 g/l H2O2 in acetate buffer (0.1 M pH 5). The plate was incubated for 30 min and 50 µl H2SO4 was added. Absorbance was measured at 450 nm.
Кривая «доза-реакция», полученная при флуоресцентном детектировании, как правило, имеет тот же профиль, что и при ферментативном детектировании. Предел детекции составил от 0.1 нг/мл.The dose-response curve obtained with fluorescence detection generally had the same profile as that obtained with enzymatic detection. The detection limit was 0.1 ng/mL.
Пример 23. Усреднение результатов анализа наличия аналита в образце, проведенных мультимодальными агентами.Example 23. Averaging the results of analysis of the presence of an analyte in a sample carried out by multimodal agents.
Проводят анализ как в Примерах 21,22 затем в качестве результирующего значения концентрации аналита в образце вычисляют среднее арифметическое значение для концентрации аналита в образце, полученное по флуоресценции УКТ и по ферментативному анализу. Данный метод позволяет получить меньшую погрешность измерения концентрации при измерении одного и того же образца несколько 5 раз подряд.The analysis is carried out as in Examples 21, 22, then the arithmetic mean value for the analyte concentration in the sample, obtained by the fluorescence of the UCT and by the enzymatic analysis, is calculated as the resulting value of the analyte concentration in the sample. This method allows for a smaller measurement error of the concentration when measuring the same sample several times in a row.
Сущность изобретения поясняется чертежами фиг. 1-8.The essence of the invention is explained by the drawings Figs. 1-8.
На фиг. 1 представлены (А) ТЭМ фотографии УКТ, шкала - 100 нм. Размер частиц, согласно данной фотографии, составляет 31 ± 7 нм (среднее распределения ± стандартное отклонение распределения). (Б). ИК-спектр УКТ. Обозначенные пики соотносятся с характерными линиями поглощения карбоновых кислот, спиртов, амидов, означая их присутствие в составе УКТ. (В) Распределение гидродинамических диаметров УКТ, полученное с помощью метода динамического светорассеяния. Размер составляет (26 ± 4) нм (среднее распределения ± стандартное отклонение распределения). (Г) Спектр поглощения УКТ в УФ и видимой областях. Наблюдается два пика - на 370 и 517 нм. Второй из этих пиков придает УКТ фиолетовый цвет. (Д) Распределение дзета-потенциалов УКТ, полученное с помощью динамического светорассеяния. Дзета-потенциал составляет -(33 ± 7) мВ (среднее распределения ± стандартное отклонение распределения). (Е). Тепловая карта интенсивности флуоресценции в зависимости от длины волны возбуждения и эмиссии. Более яркие пиксели отражают более яркую флуоресценцию. Наблюдаются две основные области: в области возбуждения 350-450 нм, в которой расположение пика излучения зависит от длины волны возбуждения; и в области возбуждения 470-590 нм, в которой спектр излучения неизменен, с пиком излучения на длине волны 636 нм. Максимальная интенсивность флуоресценции наблюдается при параметрах возбуждения/излучения 530/630.Fig. 1 shows (A) TEM photographs of UQDs, scale bar 100 nm. The particle size, according to this photograph, is 31 ± 7 nm (distribution mean ± distribution standard deviation). (B) IR spectrum of UQDs. The designated peaks correspond to the characteristic absorption lines of carboxylic acids, alcohols, and amides, indicating their presence in the UQDs. (C) Distribution of hydrodynamic diameters of UQDs obtained by dynamic light scattering. The size is (26 ± 4) nm (distribution mean ± distribution standard deviation). (D) Absorption spectrum of UQDs in the UV and visible regions. Two peaks are observed - at 370 and 517 nm. The second of these peaks imparts a violet color to UQDs. (D) Distribution of zeta potentials of UQDs obtained by dynamic light scattering. The zeta potential is -(33 ± 7) mV (mean of the distribution ± standard deviation of the distribution). (E) Heat map of fluorescence intensity as a function of excitation and emission wavelength. Brighter pixels reflect brighter fluorescence. Two main regions are observed: in the 350-450 nm excitation region, in which the location of the emission peak depends on the excitation wavelength; and in the 470-590 nm excitation region, in which the emission spectrum is constant, with an emission peak at 636 nm. The maximum fluorescence intensity is observed at excitation/emission parameters of 530/630.
На фиг. 2 представлены фотографии тест-полосок для обнаружения полисахаридов на поверхности УКТ. (А) На тест-полоске иммобилизован Конканавалин А, распознающий глюкозу, мономер декстрана. На самой левой полоске наблюдается сильное связывание конъюгатов УКТ:декстран с тестовой линией. На средних полосках связывание конъгатов, предварительно смешанных с избытком Конканавалина А значительно слабее. На левых полосках вместо на тестовой линии иммобилизован БСА, связывания конъюгатов с этими полосками не наблюдается.Fig. 2 shows photographs of test strips for detecting polysaccharides on the surface of UCT. (A) Concanavalin A, which recognizes glucose, a dextran monomer, is immobilized on the test strip. On the leftmost strip, strong binding of UCT:dextran conjugates to the test line is observed. On the middle strips, the binding of congates pre-mixed with excess Concanavalin A is significantly weaker. On the left strips, BSA is immobilized instead of on the test line; no binding of conjugates to these strips is observed.
(Б) На тест-полоске иммобилизован лектин WGA, распознающий N-ацетил-D-глюкозамин, мономер декстрана. На самой левой полоске наблюдается сильное связывание конъюгатов УКТ:хитозан с тестовой линией. На средних полосках связывание конъгатов, предварительно смешанных с избытком WGA значительно слабее. На левых полосках вместо на тестовой линии иммобилизован БСА, связывания конъюгатов с этими полосками не наблюдается.(B) The test strip contains immobilized WGA lectin, which recognizes N-acetyl-D-glucosamine, a dextran monomer. The leftmost strip shows strong binding of UCT:chitosan conjugates to the test line. The middle strips show significantly weaker binding of conjugates premixed with excess WGA. The left strips contain immobilized BSA instead of the test line; no binding of conjugates to these strips is observed.
На Фиг 3 представлены (А) Схема иммунохроматографического анализа для обнаружения аналита в образце (Б) Сравнение интенсивности окрашивания тестовых линий в присутствии (справа) и отсутствии (слева) аналита, в данном случае, CAP. (В) Зависимость интенсивности окрашивания тестовых линий в зависимости от концентрации CAP в образце. Предел детекции (3σ-критерий) составляет 9 нг/мл.Figure 3 shows (A) Schematic diagram of the immunochromatographic assay for detection of the analyte in a sample (B) Comparison of the intensity of test line staining in the presence (right) and absence (left) of the analyte, in this case, CAP. (C) Dependence of the intensity of test line staining on the concentration of CAP in the sample. The detection limit (3σ criterion) is 9 ng/mL.
На фиг. 4 представлены (А) Репрезентативная калибровочная кривая для измерения концентрации плазмиды в составе конъюгата УКТ:(ПЭИ, плазмида) с помощью красителя SYBR gold. Типичный выход по плазмиде составляет 10%. (Б) Зависимость эффективности трансфекции с помощью конъюгатов УКТ:(ПЭИ, плазмида) и обычной трансфекции с помощью ПЭИ в зависимости от концентрации плазмиды. Оптимум для конъюгатов наблюдается при концентрации плазмиды 10 нг/лунку 96 луночного планшета. (В) Исследование токсичности ПЭИ и конъюгатов УКТ:(ПЭИ, плазмида) с помощью резазуринового теста. При всех концентрациях, статистически значимого отличия между контрольными и тестовыми группами и не наблюдалось (n = 3). (Г) Микрофотографии клеток с добавленными УКТ:(ПЭИ, плазмида) в количестве 10 нг на лунку и контрольными клетками, полученные в канале светлого поля и во флуоресцентном канале.Fig. 4 shows (A) Representative calibration curve for measuring plasmid concentration in UKT:(PEI, plasmid) conjugate using SYBR gold dye. Typical plasmid yield is 10%. (B) Transfection efficiency using UKT:(PEI, plasmid) conjugates and conventional transfection using PEI as a function of plasmid concentration. The optimum for the conjugates is observed at a plasmid concentration of 10 ng/well of a 96-well plate. (C) Toxicity study of PEI and UKT:(PEI, plasmid) conjugates using the resazurin test. At all concentrations, no statistically significant difference was observed between the control and test groups (n = 3). (D) Micrographs of cells with added UCT:(PEI, plasmid) at 10 ng per well and control cells, obtained in the bright field channel and in the fluorescence channel.
На фиг 5 представлены (А) Схема отбора цитометрических событий. Вначале отсекаются события со слишком малым значением прямого светорассеяния (слева), затем события со слишком большим значением параметра FSC-A для данного значения FSC-H (в центре), и после этого анализируется гистограмма интенсивности во флуоресцентном канале PerCP-H (справа). (Б) Гистограммы интенсивности во флуоресцентном канале PerCP-H для клеточных линий EMT и EMT-HER2, провзаимодействовавших с конъюгатами УКТ:(Анти-HER2). Наблюдается значительно более эффективное связывание конъюагатов с клетками линии EMT-HER2.Figure 5 shows (A) Scheme of cytometric event selection. First, events with too low forward scatter value are rejected (left), then events with too high FSC-A parameter value for a given FSC-H value (center), and then the intensity histogram in the PerCP-H fluorescent channel is analyzed (right). (B) Intensity histograms in the PerCP-H fluorescent channel for EMT and EMT-HER2 cell lines interacted with UKT:(Anti-HER2) conjugates. Significantly more efficient binding of the conjugates to EMT-HER2 cells is observed.
На фиг. 6 представлены: (А) зависимость интенсивности флуоресценции конъюгатов УКТ:(Анти-HER2) от температуры синтеза. При температуре синтеза 90°C наблюдается более чем трехкратное усиление флуоресценции по сравнению с УКТ без покрытия. (Б)-(Д) тепловые карты интенсивности флуоресценции в зависимости от длины волны возбуждения и эмиссии УКТ и их конъюгатов. Наблюдается значительное усиление флуоресценции в области возбуждения 470-590 нм в процессе конъюгации, с одновременным уменьшением в области возбуждения 350-450 нм.Fig. 6 shows: (A) dependence of fluorescence intensity of UQD:(Anti-HER2) conjugates on synthesis temperature. At synthesis temperature of 90°C more than threefold increase in fluorescence is observed compared to uncoated UQD. (B)-(D) heat maps of fluorescence intensity depending on excitation and emission wavelength of UQD and their conjugates. Significant increase in fluorescence is observed in the excitation region of 470-590 nm during conjugation, with simultaneous decrease in the excitation region of 350-450 nm.
(Е, Ж) Эффективность связывания конъюгатов УКТ:(Анти-CAP) с тест полосками с нанесенным BSA-CAP, в зависимости от pH рабочего раствора при синтезе (Е) и от температуры синтеза (Ж). pH влияет в незначительной мере, в то время как при повышении температуры эффективность связывания снижается.(E, G) Binding efficiency of UKT:(Anti-CAP) conjugates with test strips coated with BSA-CAP, depending on the pH of the working solution during synthesis (E) and on the synthesis temperature (G). pH has little effect, while binding efficiency decreases with increasing temperature.
На Фиг. 7 представлены (А) ex vivo биораспределение конъюгатов УКТ:Хитозан. Верхняя панель отражает флуоресцентные фотографии органов (возбуждение 550 нм, эмиссия 600+ нм), нижняя фотографии органов в светлом поле. Видно значительное накопление конъюгатов в печени, селезенке и опухоли. (Б) Кинетика выведения конъюгатов УКТ:Хитозан из кровотока. Время полувыведения составляет 1.87±0.25 мин (n = 4).Figure 7 shows (A) ex vivo biodistribution of UCT:Chitosan conjugates. The upper panel shows fluorescent images of organs (excitation 550 nm, emission 600+ nm), the lower panel shows bright field images of organs. Significant accumulation of conjugates is seen in the liver, spleen and tumor. (B) Kinetics of UCT:Chitosan conjugates elimination from the bloodstream. The half-life is 1.87±0.25 min (n = 4).
На Фиг. 8 представлены результаты иммуноферментного анализа образца на наличие CAP с помощью конъюгатов УКТ. (а) Схема анализа. При наличии CAP в растворе, УКТ, модифицированные антителом к CAP не связываются с неподвижной фазой. (б, в) кривые доза-эффект, полученные с использованием УКТ:(Анти-CAP, nanoLuc). (г, д) кривые доза-эффект, полученные с использованием УКТ:(Анти-CAP, HRP). Для обоих конъюгатов на левых графиках (б, г) представлены результаты для флуоресцентной детекции сигнала, на правых - для ферментативной. Пределы детекции составляют 29, 1.4, 11.7, 3.2 нг/мл для (б, в, г, д) соответственно.Fig. 8 shows the results of the enzyme immunoassay of the sample for the presence of CAP using UQT conjugates. (a) Scheme of the assay. In the presence of CAP in solution, UQT modified with an antibody to CAP do not bind to the stationary phase. (b, c) dose-effect curves obtained using UQT:(Anti-CAP, nanoLuc). (d, e) dose-effect curves obtained using UQT:(Anti-CAP, HRP). For both conjugates, the left graphs (b, d) show the results for fluorescent detection of the signal, and the right ones - for enzymatic detection. The detection limits are 29, 1.4, 11.7, 3.2 ng/ml for (b, c, d, e), respectively.
Claims (20)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2023134514A RU2023134514A (en) | 2025-06-23 |
| RU2846301C2 true RU2846301C2 (en) | 2025-09-03 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070295266A1 (en) * | 2004-12-13 | 2007-12-27 | Nanosquare Co. Ltd. | Method for Synthesizing Semiconductor Quantom Dots |
| RU2497746C2 (en) * | 2008-09-03 | 2013-11-10 | Эмори Юниверсити | Quantum dots, methods of production of quantum dots and methods of using quantum dots |
| US9233166B2 (en) * | 2007-07-27 | 2016-01-12 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Supramolecular functionalization of graphitic nanoparticles for drug delivery |
| CN112209363A (en) * | 2019-07-10 | 2021-01-12 | 东北林业大学 | Method for preparing carbon quantum dots by taking activated sludge as raw material |
| RU2777648C1 (en) * | 2021-08-27 | 2022-08-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Сайтек Лабораторис" | Fluorescent multi-purpose nanoscale label and conjugates based thereon |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070295266A1 (en) * | 2004-12-13 | 2007-12-27 | Nanosquare Co. Ltd. | Method for Synthesizing Semiconductor Quantom Dots |
| US9233166B2 (en) * | 2007-07-27 | 2016-01-12 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Supramolecular functionalization of graphitic nanoparticles for drug delivery |
| RU2497746C2 (en) * | 2008-09-03 | 2013-11-10 | Эмори Юниверсити | Quantum dots, methods of production of quantum dots and methods of using quantum dots |
| CN112209363A (en) * | 2019-07-10 | 2021-01-12 | 东北林业大学 | Method for preparing carbon quantum dots by taking activated sludge as raw material |
| RU2777648C1 (en) * | 2021-08-27 | 2022-08-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Сайтек Лабораторис" | Fluorescent multi-purpose nanoscale label and conjugates based thereon |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2007095279A2 (en) | Dual nanoparticle assay for detection and separation of biological species | |
| Mahmoud et al. | Advanced procedures for labeling of antibodies with quantum dots | |
| US20180024130A1 (en) | Detector and related, devices, methods and systems | |
| DE202021004362U1 (en) | Controls for proximity detection assays | |
| EP3249403A1 (en) | Phosphor aggregate nanoparticle used in fluorescence observation | |
| JP6658330B2 (en) | How to prevent dissociation of fluorescent nanoparticles from tissue sections | |
| WO2021145796A2 (en) | Method of determining analyte content in a sample with the aid of a nanoparticle-based agent and a recognition oligonucleotide | |
| RU2846301C2 (en) | Method for conjugating carbon quantum dots with polymer | |
| RU2835200C1 (en) | Method for detecting an analyte in a sample using immunochromatography | |
| RU2836697C1 (en) | Method of competitive enzyme immunoassay for detecting an analyte in a sample using multimodal nanoparticles | |
| RU2835213C1 (en) | Method for cytometric analysis of a sample | |
| RU2835203C1 (en) | Method for microscopic analysis of a cell sample | |
| RU2824005C1 (en) | Method of synthesis of functional carbon quantum dots | |
| RU2835201C1 (en) | Method of delivering nucleic acid into a cell | |
| JP6725045B2 (en) | Diluent for fluorescent nanoparticles, fluorescent immunostaining kit using the same, fluorescent immunostaining solution, fluorescent immunostaining method, gene staining method | |
| RU2838135C1 (en) | Bioimaging method | |
| He et al. | Glucometer-based biosensor for the determination of ractopamine in animal-derived foods using rolling circle amplification | |
| EP3608669A1 (en) | Fluorescent premix particles, fluorescent stain containing same, and fluorescent staining method in which these are used | |
| JP5540964B2 (en) | Fluorescent labeling agent, and conjugate and bioassay method using the same | |
| US20240288431A1 (en) | Functionalized nanoparticles | |
| RU2850090C1 (en) | Method for conducting cytometric bioluminescent analysis of cell samples | |
| CN110082521A (en) | A kind of quantum dot-preparation method of Creatine Kinase MB antibody immune complex and the preparation method of test strips | |
| RU2846033C1 (en) | Method for optically controlled theranostics using mps-cytoblockade | |
| Martínez-García et al. | Quantification of CD81 in mouse serum-derived extracellular vesicles via inductively coupled plasma–mass spectrometry using gold-based labels | |
| RU2808717C1 (en) | METHOD OF MEASURING pH BASED ON SILVER NANOWIRES |