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用于生化表达测试的基于肽的生物传感器

导读 今天,生化方法是确认诊断的最精确方法之一。当谈到心血管疾病的生化诊断时,医学专家会评估血液中心脏标志物的水平 - 隐藏在心肌细胞中

今天,生化方法是确认诊断的最精确方法之一。当谈到心血管疾病的生化诊断时,医学专家会评估血液中心脏标志物的水平 - 隐藏在心肌细胞中的特殊蛋白质。有几种众所周知的心脏标志物可用于临床诊断 - 心肌肌钙蛋白、肌红蛋白、肌酸激酶等。

精确和快速的疾病检测需要用于临床前诊断的多参数快速测试系统。这是生物芯片的任务,即能够使用生物识别元件进行选择性定量或半定量分析的集成换能器型生物传感器设备。抗体、核酸和肽可用作空间互补的生物识别元件(配体或适体),选择性结合蛋白质生物标志物。由于各种类型的换能器,生物识别过程的结果被转换为可测量的响应。最常见的是光学、电化学、阻抗等。在现代实践中,生物识别配体结合的目标蛋白的定量检测通常是通过将标签连接到目标蛋白来实现的。这些是非常昂贵且不稳定的物质,需要特定的储存条件,并且附着阶段会延长分析时间。

来自微技术与诊断工程中心、自动化与控制过程系 (ETU “LETI”) 和高纯生物制备研究所的研究人员提议对肽标记进行直接荧光检测,通过肽适体选择性结合,无需使用特殊的荧光标签。

“该技术基于通过肽适体-蛋白质相互作用系统进行分子和直接荧光检测,包括微流体传输元件和带有入口和出口的外壳,其中包含共价结合的肽-适体系统。”– 由ETU“LETI”微技术和诊断工程中心研究员Tatiana Zimina副教授解释。

新一代生物芯片用于基于肽适体-蛋白质标记系统的分子识别和直接荧光配准的多参数表达测试。生物芯片由微流体传输元件和外壳组成,外壳的入口和出口包含共价结合的肽 - 适配体系统。肽适体是使用来自蛋白质数据库和蛋白质 3D 软件的数据设计的,该软件是在圣彼得堡电工大学“LETI”微技术和诊断中心开发的。使用厚膜和光刻技术将生物传感器设计为夹层结构。研究人员使用 275 nm 波长的 UV-LED 激发蛋白质标记的荧光。该设备可用于其他目的,而不仅仅是心血管疾病的诊断。

'肽适体的氨基酸残基序列是使用来自蛋白质数据库和蛋白质 3D 的数据设计的。肽的制备通过使用Applied Biosystems 430A仪器的固态合成和使用Nα-Boc-保护的氨基酸残基的原位方法进行。与肌钙蛋白Т互补的批次被证明是最具选择性的。此外,为了排除背景荧光并能够直接检测固定蛋白,我们替换了肽中的芳香族(荧光)氨基酸。尽管如此,他们仍然保留了他们的 3D 结构。在大多数蛋白质中,荧光在λ光谱的紫外范围内激发= 280 nm,因为它们含有色氨酸 (Trp),这是一种具有最高荧光量子产率的氨基酸。其中约 90% 会在λ= 320…350 nm' –Tatiana Zimina的范围内引起蛋白质荧光。

因此,在所提出的检测方法中,微流体系统被证明对蛋白质肌钙蛋白 Т 有效。在当前配置中,背景荧光降低至 30%,这是由首次暴露于紫外线照明时发光体层的荧光引起的。研究人员计划通过减少背景荧光、信号积累、软件和数字处理以及进一步的系统光谱选择来提高系统的有效性。

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