RU2510830C2 - Method for preparing microgravimetric immunosensor - Google Patents

Method for preparing microgravimetric immunosensor Download PDF

Info

Publication number
RU2510830C2
RU2510830C2 RU2012114858/10A RU2012114858A RU2510830C2 RU 2510830 C2 RU2510830 C2 RU 2510830C2 RU 2012114858/10 A RU2012114858/10 A RU 2012114858/10A RU 2012114858 A RU2012114858 A RU 2012114858A RU 2510830 C2 RU2510830 C2 RU 2510830C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microgravimetric
immunosensor
immunoglobulins
quartz
plasma
Prior art date
Application number
RU2012114858/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012114858A (en
Inventor
Сергей Михайлович Кальной
Ирина Викторовна Жарникова
Светлана Петровна Дикова
Лариса Вениаминовна Ляпустина
Дмитрий Александрович Ковалёв
Сергей Владимирович Писаренко
Татьяна Владимировна Жарникова
Александр Николаевич Куличенко
Original Assignee
Федеральное казённое учреждение здравоохранения Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное казённое учреждение здравоохранения Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека filed Critical Федеральное казённое учреждение здравоохранения Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
Priority to RU2012114858/10A priority Critical patent/RU2510830C2/en
Publication of RU2012114858A publication Critical patent/RU2012114858A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2510830C2 publication Critical patent/RU2510830C2/en

Links

Landscapes

  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)

Abstract

FIELD: medicine, pharmaceutics.
SUBSTANCE: invention refers to biotechnology and microbiology. What is presented is a method for preparing a microgravimetric immunosensor. A surface of a quartz crystal resonator is activated first by plasma spray coating with polyethylene imine of molecular weight less than 10000 Da for 10 s in a vacuum unit at UHF field power 30 Wt. Thereafter, immunoglobulins from a solution with the protein concentration of 0.125 mg/ml are immobilised on the activated surface of the quartz crystal resonator. That is followed by washing in distilled water and drying in an air flow.
EFFECT: method enables preparing the immunosensor used for the purpose of the detection of infectious agents with the sensitivity of 1×103-1×104 mln. cells/ml and preserving the specific activity for.
3 cl, 3 ex.

Description

Изобретение относится к биотехнологии, микробиологии и может быть использовано в производстве иммуносенсоров (биосенсоров) для выявления возбудителей инфекционных заболеваний.The invention relates to biotechnology, microbiology and can be used in the production of immunosensors (biosensors) to identify pathogens of infectious diseases.

Функция микрогравиметрического иммуносенсора основана на способности кварцевых резонаторов изменять частотные характеристики в зависимости от незначительной массы вещества, фиксирующегося на поверхности кварцевой пластины и электродов. Микрогравиметрические иммуносенсоры позволяют осуществлять прямую регистрацию биохимических взаимодействий без дополнительного введения меток (флуоресцентных, ферментных и др.), что выгодно отличает их от аналогичных устройств. Уникальной особенностью иммуносенсоров является сочетание высокой чувствительности, обеспечиваемой использованием в качестве физического преобразователя пьезокварцевого резонатора, и селективности, определяемой природой применяемых рецепторных молекул [2].The function of a microgravimetric immunosensor is based on the ability of quartz resonators to change the frequency characteristics depending on the insignificant mass of a substance fixed on the surface of a quartz plate and electrodes. Microgravimetric immunosensors allow direct registration of biochemical interactions without additional labeling (fluorescent, enzymatic, etc.), which distinguishes them from similar devices. A unique feature of immunosensors is the combination of high sensitivity provided by the use of a piezoelectric crystal resonator as a physical transducer and selectivity determined by the nature of the used receptor molecules [2].

Известен способ получения биосенсоров, включающий физическую сорбцию биослоя с использованием химических реагентов, способствующую защите функциональной активности белков на длительное время [8].A known method of producing biosensors, including physical sorption of the biolayer using chemical reagents, contributes to the protection of the functional activity of proteins for a long time [8].

Недостатком данного способа является низкая чувствительность биослоя за счет снижения количества активных центров антител, при использовании жестко действующих химических реагентов.The disadvantage of this method is the low sensitivity of the biolayer due to the decrease in the number of active centers of antibodies when using hard-acting chemicals.

Известен способ получения иммуносенсоров путем физической сорбции липополисахаридов, выделенных из бактерий Yersinia enterocolitica на поверхности пьезокварцевого резонатора [4]. Применение предлагаемого способа позволяет выявлять антитела с помощью пьезокварцевого сенсора, обеспечивая высокую чувствительность определения.A known method of producing immunosensors by physical sorption of lipopolysaccharides isolated from bacteria Yersinia enterocolitica on the surface of a piezoelectric crystal [4]. The application of the proposed method allows the detection of antibodies using a piezoelectric quartz sensor, providing high detection sensitivity.

Недостатком данного способа является длительность получения биорецепторного слоя сенсора (2-3 часа) и низкая стойкость формируемого покрытия в результате физической сорбции, что сказывается на воспроизводимости результатов и сроке службы сенсора.The disadvantage of this method is the duration of the bioreceptor layer of the sensor (2-3 hours) and the low resistance of the formed coating as a result of physical sorption, which affects the reproducibility of the results and the life of the sensor.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ детекции макромолекул биосенсорным устройством, включающий предварительную активацию парами альдегидов поверхности пьезокварцевого резонатора в условиях вакуума в УВЧ-поле с последующей иммобилизацией антител [5].Closest to the claimed invention is a method for the detection of macromolecules by a biosensor device, including the preliminary activation by pairs of aldehydes of the surface of a piezoelectric crystal in a vacuum in an UHF field followed by immobilization of antibodies [5].

Недостаток этого способа - использование альдегида в качестве активирующего реагента, способного гидролизоваться в водной среде в процессе иммобилизации с иммуноглобулинами, что приводит к снижению стабильности сенсора и эффективности его иммобилизации. Кроме того, использование альдегидов может приводить к неспецифической реакции.The disadvantage of this method is the use of aldehyde as an activating reagent capable of hydrolyzing in an aqueous medium during immobilization with immunoglobulins, which leads to a decrease in the stability of the sensor and the effectiveness of its immobilization. In addition, the use of aldehydes can lead to a nonspecific reaction.

Цель изобретения - создание микрогравиметрических иммуносенсоров для индикации возбудителей особо опасных инфекций (чумы, туляремии, бруцеллеза) с учетом требований сохранения стабильности, чувствительности, специфичности.The purpose of the invention is the creation of microgravimetric immunosensors for indicating causative agents of especially dangerous infections (plague, tularemia, brucellosis), taking into account the requirements of maintaining stability, sensitivity, specificity.

К настоящему времени наиболее изучены методы иммобилизации белковых молекул (физическая адсорбция, ковалентная иммобилизация рецепторных молекул). Недостатками метода физической сорбции кварцевых резонаторов является низкая стойкость иммобилизованных антител, что сказывается на сроке годности сенсора.To date, the most studied methods of immobilization of protein molecules (physical adsorption, covalent immobilization of receptor molecules). The disadvantages of the method of physical sorption of quartz resonators is the low resistance of immobilized antibodies, which affects the shelf life of the sensor.

Для обеспечения стабильности иммобилизованных кварцевых резонаторов необходимо повысить концентрацию поверхностных реакционно-функциональных групп, которая достигается при ковалентной иммобилизации. При этом происходит более прочное закрепление биослоя (рецепторных молекул - иммуноглобулинов, антител) на кварцевой пластине и электроде сенсора, что снижает потери рецепторных молекул при длительном контакте с жидкостью, обеспечивает более высокую воспроизводимость аналитического сигнала, способствует сохранению функциональной активности белковых рецепторных молекул на длительное время.To ensure the stability of immobilized quartz resonators, it is necessary to increase the concentration of surface reaction-functional groups, which is achieved by covalent immobilization. In this case, the biolayer (receptor molecules - immunoglobulins, antibodies) is more firmly fixed on the quartz plate and sensor electrode, which reduces the loss of receptor molecules during prolonged contact with the liquid, provides higher reproducibility of the analytical signal, and helps to preserve the functional activity of protein receptor molecules for a long time .

Технический результат изобретения достигается тем, что в качестве сенсора используются кварцевые резонаторы с никелевыми электродами РК-12 и диаметром кварцевой пластины 8 мм (ЗАО «ЭТНА» Москва), а для активирования поверхности кварцевой пластины и электродов - плазменное напыление низкомолекулярного полиэтиленимина (ПЭИ) [-CH2CH2NR-], где R=H или боковая цепь; молекулярная масса меньше 10000 дальтон (Да); плотность 1,05 г/см3). ПЭИ - это полимер с повторяющимися структурными элементами аминогруппы и двумя углеродными алифатическими спейсерами CH2CH2 [3]. Плазменное напыление ПЭИ на поверхности кварцевой пластины проводили в сконструированной нами установке [6].The technical result of the invention is achieved by the fact that quartz resonators with nickel electrodes RK-12 and a diameter of a quartz plate of 8 mm are used as a sensor (ZAO ETNA Moscow), and for activating the surface of a quartz plate and electrodes, plasma spraying of low molecular weight polyethyleneimine (PEI) [ -CH 2 CH 2 NR-], where R = H or a side chain; molecular weight less than 10,000 daltons (Yes); density 1.05 g / cm 3 ). PEI is a polymer with repeating structural elements of the amino group and two carbon aliphatic spacers CH 2 CH 2 [3]. Plasma sputtering of PEI on the surface of a quartz plate was carried out in our facility [6].

Особенности низкотемпературной вакуумной полимеризации ПЭИ в плазме тлеющего разряда наиболее объективно отражены в монографии X. Ясуда [7]. На стр.122, абз. 5 и 116, абз. 1 отмечено, что «большое число последовательных и параллельных реакций в плазме приводит, соответственно, к образованию ансамбля активных частиц», а «свободные радикалы в полимерах, полученных в плазме, могут присоединять молекулы кислорода или воды, образуя гидроксильные и карбонильные группы». В обзоре A. Mateescu et al. [9] на стр.46 в отношении процессов полимеризации в плазме приведены характеристики полимеризации в плазме, согласующиеся с основными положениями монографии X. Ясуда [7]: «Plasma polymerization processes induce crosslinking besides polymerization, even in the absence of a crosslinker molecule due to the strong ionization conditions and molecular fragmentation».The features of low-temperature vacuum polymerization of PEI in a glow discharge plasma are most objectively reflected in the monograph by X. Yasuda [7]. On page 122, para. 5 and 116, para. 1 it is noted that "a large number of sequential and parallel reactions in plasma leads, respectively, to the formation of an ensemble of active particles," and "free radicals in polymers obtained in plasma can attach oxygen or water molecules to form hydroxyl and carbonyl groups." In a review by A. Mateescu et al. [9] on page 46 with respect to plasma polymerization processes, plasma polymerization characteristics are given that are consistent with the main points of the monograph by X. Yasuda [7]: “Plasma polymerization processes induce crosslinking besides polymerization, even in the absence of a crosslinker molecule due to the strong ionization conditions and molecular fragmentation. "

Основные характеристики полимеризации ПЭИ в плазме заключаются в образовании за счет ультрафиолетового спектра плазмы высокой плотности свободных радикалов, фиксирующихся на неорганических поверхностях и способных образовывать ковалентную связь с иммуноглобулинами за счет пептидных связей [1]. В результате плазменного напыления ПЭИ на поверхности кварцевой пластины и электродов КР образуется наноструктурное равномерное покрытие с доступными реакционно-функциональными группами для ковалентной связи с иммуноглобулинами, имеющей высокую механическую прочность и химическую стабильность.The main characteristics of the polymerization of PEI in plasma are the formation of free radicals due to the ultraviolet spectrum of the plasma, which are fixed on inorganic surfaces and are able to form a covalent bond with immunoglobulins due to peptide bonds [1]. As a result of plasma spraying of PEI, a nanostructured uniform coating with accessible reaction-functional groups is formed on the surface of a quartz plate and Raman electrodes for covalent bonding with immunoglobulins, which has high mechanical strength and chemical stability.

При конструировании микрогравиметрических иммуносенсоров измеряли параметры исходных кварцевых резонаторов, затем активировали поверхности кварцевых пластин с электродами ПЭИ путем его плазменного напыления в вакуумной установке при давлении 0,48 паскаля (Па) и воздействием УВЧ-полем мощностью 30 Вт (Вт=Дж/секунда (с)), варьировали длительностью обработки в плазме: 10, 20 и 40 с и, таким образом, изменяли величину удельной суммарной энергии потока плазмы от 24 до 96 Вт/см2.When constructing microgravimetric immunosensors, the parameters of the initial quartz resonators were measured, then the surfaces of the quartz plates with PEI electrodes were activated by plasma spraying in a vacuum setup at a pressure of 0.48 pascal (Pa) and exposure to a 30 W UHF field (W = J / second (s )), we varied the duration of treatment in plasma: 10, 20, and 40 s and, thus, changed the value of the specific total energy of the plasma flow from 24 to 96 W / cm 2 .

Активацию неорганической поверхности пластины кварцевого резонатора осуществляли с помощью нами сконструированной установки - «Установка для ионного напыления» [6]. Работа установки в условиях вакуума (0,48-0,96 Па), действия УВЧ-поля мощностью 30 Вт и поступления паров ПЭИ обеспечивала получение низкотемпературной газоразрядной плазмы с формированием между кварцевыми цилиндрическими стенками камеры светящегося потока плазмы диаметром около 40 мм и длиной ~87 мм (82-92 мм) (сечение ~12,5 см2, объем ~100 см3), в центральной части которого располагали обрабатываемую кварцевую пластину с электродами, площадь поверхности которой составляла 1,0 см2 с экспозицией в течение 10 с. При этом за 10 с, исходя из мощности УВЧ-поля - 30 Вт, размеров потока плазмы (12,5 см2 ×8,7 см ~100 см3), величины площади поверхности кварцевой пластины, равной 1,0 см2 и несложных расчетов удельная суммарная энергия плазменной активации кварцевой пластины составляет 24,0 Вт/см2 (что эквивалентно 3 значениям солнечной постоянной). Из вышеуказанного источника [7] следует отсутствие необходимости предварительной модификации полимеров, используемых для плазменной полимеризации на поверхностях. По данным этого источника (С.16, абз. 2): «В случае полимеризации в плазме осаждение полимера на подложку в меньшей степени зависит от ее природы и с одинаковым успехом может быть осуществлено на поверхности стекла, органического полимера и металла».Activation of the inorganic surface of the quartz resonator plate was carried out with the help of our designed installation - “Installation for ion deposition” [6]. The operation of the installation in vacuum (0.48-0.96 Pa), the action of an UHF field with a power of 30 W, and the arrival of PEI vapor provided a low-temperature gas-discharge plasma with the formation of a luminous plasma stream between the quartz cylindrical walls of the chamber with a diameter of about 40 mm and a length of ~ 87 mm (82-92 mm) (section ~ 12.5 cm 2 , volume ~ 100 cm 3 ), in the central part of which there was a processed quartz plate with electrodes, the surface area of which was 1.0 cm 2 with exposure for 10 s. Moreover, for 10 s, based on the power of the UHF field - 30 W, the size of the plasma flow (12.5 cm 2 × 8.7 cm ~ 100 cm 3 ), the surface area of the quartz plate equal to 1.0 cm 2 and simple calculations, the specific total energy of the plasma activation of the quartz plate is 24.0 W / cm 2 (which is equivalent to 3 values of the solar constant). From the above source [7] it follows that there is no need for preliminary modification of the polymers used for plasma polymerization on surfaces. According to this source (C.16, para. 2): "In the case of plasma polymerization, the polymer is deposited on a substrate to a lesser extent depending on its nature and with equal success can be carried out on the surface of glass, organic polymer and metal."

Последующую ковалентную иммобилизацию IgG проводили в 1,0 мл раствора иммуноглобулинов (0,125 мг/мл) в течение 10 мин. Контроль каждой серии растворов IgG осуществляли методом постановки традиционного иммуноферментного анализа (ИФА) с суспензиями гомо- и гетерологичных штаммов и учетом результатов с помощью фотометра Multiskan («Flow», Финляндия) при длине волны 492 нм в планшетах из оптически прозрачного полистирола производства («Flow Laboratories», США).Subsequent covalent IgG immobilization was carried out in 1.0 ml of an immunoglobulin solution (0.125 mg / ml) for 10 minutes. Each series of IgG solutions was monitored by conventional immunoassay (ELISA) with suspensions of homo- and heterologous strains and taking into account the results using a Multiskan photometer (Flow, Finland) at a wavelength of 492 nm in optically transparent polystyrene plates (Flow Laboratories ", USA).

Для ковалентной иммобилизации чумных, туляремийных или бруцеллезных иммуноглобулинов на поверхности кварцевой пластины и электродов варьировали концентрациями их растворов (0,063, 0,125 и 0,3 мг/мл) и длительностью экспозиции (5, 10 и 15 мин). При этом объемная концентрация активных центров макромолекул (IgG) при расчете по величине атомной единицы массы (а. е. м.), соответственно указанным концентрациям в объеме, равном 1 см3, составила 0,45×1015, 0,9×1015 и 2,2×1015 спин/см3. Однако результаты экспериментов и расчетов поверхностной плотности активных центров показали преимущества выбранной авторами концентрации IgG, равной 0,125 мг/мл (т.е. молекул IgG было кратно в избытке, по сравнению с количеством реакционно-функциональных групп).For covalent immobilization of plague, tularemia or brucellosis immunoglobulins on the surface of the quartz plate and electrodes, we varied the concentrations of their solutions (0.063, 0.125, and 0.3 mg / ml) and the exposure duration (5, 10, and 15 min). Wherein the volume concentration of active sites of macromolecules (IgG) in calculating the largest atomic mass units (a. E. M.), Respectively indicated concentrations in a volume of 1 cm 3 was 0,45 × 15 October, 0,9 × 10 15 and 2.2 × 10 15 spin / cm 3 . However, the results of experiments and calculations of the surface density of active centers showed the advantages of an IgG concentration of 0.125 mg / ml chosen by the authors (i.e., IgG molecules were a multiple in excess compared to the number of reaction-functional groups).

Не связавшиеся иммуноглобулины удаляли с поверхностей кварцевых пластин с электродами путем промывания дистиллированной водой в течение 2 мин с последующим высушиванием КР в потоке воздуха в течение 2-3 мин при температуре 35-40°C. Тестировали пятикратные разведения обеззараженных культур вакцинных штаммов Yersinia pestis EV, Francisella tularensis ЖТВ, Brucella abortus 19-BA (от 1×102 до 1×109 м.к./мл), где последние специфически связывались с иммобилизованными на поверхности пластины и электрода резонатора молекулами иммуноглобулинов с образованием иммунокомплекса. Несвязавшиеся клетки возбудителей чумы, туляремии или бруцеллеза удаляли с пластин и электродов кварцевых резонаторов (КР) путем промывания дистиллированной водой, от остатков которой затем избавлялись просушиванием КР в потоке воздуха в течение 2-3 мин при температуре 35-40°C. Результаты анализа измеряли на установке «CPNA-330» (ЗАО «ЭТНА» Москва) в течение 2 мин. Положительным считали сдвиг частот в сторону уменьшения на 200 Гц и более.Unbound immunoglobulins were removed from the surfaces of quartz plates with electrodes by washing with distilled water for 2 min, followed by drying of the Raman in an air stream for 2-3 min at a temperature of 35-40 ° C. Five-fold dilutions of the disinfected cultures of vaccine strains of Yersinia pestis EV, Francisella tularensis ZHTV, Brucella abortus 19-BA (from 1 × 10 2 to 1 × 10 9 m.k./ ml) were tested, where the latter were specifically bound to the plate and electrode immobilized on the surface resonator with immunoglobulin molecules to form an immunocomplex. Unbound cells of the causative agents of plague, tularemia or brucellosis were removed from the plates and electrodes of quartz resonators (RS) by washing with distilled water, the residues of which were then disposed of by drying the RS in an air stream for 2-3 min at a temperature of 35-40 ° C. The results of the analysis were measured on a CPNA-330 setup (ETNA Moscow) for 2 minutes. A positive shift was considered to be a frequency shift of 200 Hz or more.

В результате экспериментов установлено, что параметрами получения микрогравиметрических иммуносенсоров, необходимыми для их качественной работы, являются: активирование поверхности кварцевых пластин с электродами путем плазменного напыления ПЭИ в течение 10 сек с удельной и суммарной энергией потока плазмы 24 Вт/см2 в установке для ионного напыления; иммобилизация на кварцевых пластинах с электродами иммуноглобулинов из раствора с концентрацией белка 0,125 мг/мл в течение 10 мин; отмывка от несвязавшихся иммуноглобулинов дистиллированной водой в течение 2 мин; высушивание остатков воды в течение 2-3 мин в потоке воздуха при температуре 35-40°C.As a result of the experiments, it was found that the parameters for producing microgravimetric immunosensors necessary for their high-quality work are: activation of the surface of quartz plates with electrodes by plasma spraying PEI for 10 seconds with a specific and total plasma flow energy of 24 W / cm 2 in an ion deposition apparatus ; immobilization on quartz plates with immunoglobulin electrodes from a solution with a protein concentration of 0.125 mg / ml for 10 min; washing from unbound immunoglobulins with distilled water for 2 minutes; drying the remaining water for 2-3 minutes in a stream of air at a temperature of 35-40 ° C.

Чувствительность иммуносенсоров составила 1×103-1×104 м.к./мл. Сохранение специфической активности иммуносенсоров отмечено в течение 3 мес (срок наблюдения). При контроле специфичности отсутствовали перекрестные реакции с гетерологичными штаммами.The sensitivity of the immunosensors was 1 × 10 3 -1 × 10 4 MK./ml Preservation of the specific activity of immunosensors was noted for 3 months (observation period). When controlling for specificity, there were no cross-reactions with heterologous strains.

Полученные результаты, позволяют сделать заключение, что разработанная технология создания микрогравиметрических иммуносенсоров для детекции возбудителей особо опасных инфекций (чума, туляремия, бруцеллез) обеспечивает выполнение анализа, отвечающего требованиям по показателям чувствительности, специфичности, времени анализа.The results obtained allow us to conclude that the developed technology for creating microgravimetric immunosensors for the detection of pathogens of especially dangerous infections (plague, tularemia, brucellosis) provides an analysis that meets the requirements for sensitivity, specificity, and analysis time.

Возможность практического применения изобретения иллюстрируется примерами его конкретного выполнения с использованием совокупности заявляемых признаков.The possibility of practical application of the invention is illustrated by examples of its specific implementation using a combination of the claimed features.

Пример 1. Получение микрогравиметрического иммуносенсора для индикации чумного микроба.Example 1. Obtaining microgravimetric immunosensor to indicate a plague microbe.

Предварительно проводили измерение частоты кварцевого резонатора, активировали кварцевую пластину с электродами путем плазменного напыления полиэтиленимина в течение 10 с в вакуумной установке при УВЧ-поля мощностью 30 Вт при удельном суммарном расходе энергии потока плазмы 24 Вт/см2, контролировали частоту резонатора, иммобилизировали на поверхности кварцевой пластины и электродах в 1,0 мл раствора чумных иммуноглобулинов с концентрацией 0,125 мг/мл в течение 10 мин, промывали дистиллированной водой в течение 2 мин, высушивали остатки воды в течение 2-3 мин в потоке воздуха при температуре 35-40°C, инкубировали со взвесью чумного микроба в концентрациях от 1×102 м.к./мл до 1×109 м.к./мл в течение 10 мин, промывали и высушивали КР аналогично вышеописанному, измеряли частоту. В качестве отрицательного контроля использовали 0,01 М раствор фосфатно-солевого буфера (ФСБ). По уменьшению частоты биосенсора после инкубации с возбудителем чумы, на 200 и более Гц, судили о наличии патогена. В результате установлено, что чувствительность метода составила 1×103 м.к./мл (22%) и 1×104 м.к./мл (78%).Preliminarily, the frequency of the quartz resonator was measured, a quartz plate with electrodes was activated by plasma spraying of polyethyleneimine for 10 s in a vacuum unit at a 30 W UHF field with a specific total plasma flow energy consumption of 24 W / cm 2 , the resonator frequency was monitored, immobilized on the surface quartz plate and electrodes in 1.0 ml of a plague immunoglobulin solution with a concentration of 0.125 mg / ml for 10 min, washed with distilled water for 2 min, dried residual water for 2-3 min in an air stream at a temperature of 35-40 ° C, incubated with a suspension of the plague microbe in concentrations from 1 × 10 2 m.k. / ml to 1 × 10 9 m.k. / ml for 10 min , washed and dried КР as described above, the frequency was measured. A 0.01 M solution of phosphate-buffered saline (PBS) was used as a negative control. By reducing the biosensor frequency after incubation with the plague pathogen, by 200 Hz or more, the presence of a pathogen was judged. As a result, it was found that the sensitivity of the method was 1 × 10 3 m.k. / ml (22%) and 1 × 10 4 m.k. / ml (78%).

Пример 2. Получение микрогравиметрического иммуносенсора для индикации туляремийного микроба.Example 2. Obtaining microgravimetric immunosensor for indicating tularemia microbe.

Получали аналогично примеру 1, только вместо чумных иммуноглобулинов использовали туляремийные иммуноглобулины. Чувствительность метода с гомологичными штаммами составила 1×103 м.к./мл (12%) и 1×104 м.к./мл (88%).Received analogously to example 1, only instead of plague immunoglobulins used tularemia immunoglobulins. The sensitivity of the method with homologous strains was 1 × 10 3 MK./ml (12%) and 1 × 10 4 MK./ml (88%).

Пример 3. Получение микрогравиметрического биосенсора для индикации бруцеллезного микробаExample 3. Obtaining a microgravimetric biosensor to indicate a brucellosis microbe

Получали аналогично примеру 1, только вместо чумных иммуноглобулинов использовали бруцеллезные иммуноглобулины. Чувствительность метода с гомологичными штаммами составила 1×103 м.к./мл (10%) и 1×104 м.к./мл (90%).Received analogously to example 1, only instead of plague immunoglobulins used brucellosis immunoglobulins. The sensitivity of the method with homologous strains was 1 × 10 3 MK./ml (10%) and 1 × 10 4 MK./ml (90%).

Используемая литератураUsed Books

1. Бохински Р. Современные воззрения в биохимии / Пер. с англ. Е.Ю. Крынецкого и Н.Ф. Крынецкой. - М.: Мир, 1987. - 544 с., С.67.1. Bohinski R. Modern views in biochemistry / Per. from English E.Yu. Krynetsky and N.F. Krynetskoy. - M.: Mir, 1987 .-- 544 p., P. 67.

2. Ермолаева Т.П., Калмыкова Е.П., Шашканова О.Ю. Пьезокварцевые биосенсоры для анализа объектов окружающей среды, пищевых продуктов и для клинической диагностики // Российский химический журнал (ЖРХО им. Д.И. Менделеева). - 2008. - Т. III. - №2. - С.17-29.2. Ermolaeva TP, Kalmykova EP, Shashkanova O.Yu. Piezoelectric quartz biosensors for analysis of environmental objects, foodstuffs and for clinical diagnostics // Russian Chemical Journal (ZhRLO named after D.I. Mendeleev). - 2008 .-- T. III. - No. 2. - S.17-29.

3. Полиэтиленимин. http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/p3143?lang=en…3. Polyethyleneimine. http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/fluka/p3143?lang=en...

4. Патент РФ №2287585. Опубл. 20.11.2006. Бюл. №32.4. RF patent No. 2287585. Publ. 11/20/2006. Bull. Number 32.

5. Патент РФ №2148259. Опубл. 27.04.2000. Бюл. №12.5. RF patent No. 2148259. Publ. 04/27/2000. Bull. No. 12.

6. Свидетельство на полезную модель РФ №2464. Опубл. 16.07.1996. Бюл. №7.6. Certificate for a utility model of the Russian Federation No. 2464. Publ. 07/16/1996. Bull. Number 7.

7. Ясуда X. Полимеризация в плазме / X. Ясуда; Пер. с англ. А.Б. Гильман, А.А. Калачева; Под ред. В.К. Потапова. - М.: Мир, 1988. - 376 с.7. Yasuda X. Polymerization in plasma / X. Yasuda; Per. from English A.B. Gilman, A.A. Kalacheva; Ed. VK. Potapova. - M .: Mir, 1988 .-- 376 p.

8. Carter R.M., Jacobs M.B., Lubrano G.J., Guilbault G.G. Piezoelectric Detection of Ricin and Affinity-Purified Goat Anti-ricin Antibody // Anal. Lett. - 1995. - V.28. - P.1379-1386.8. Carter R. M., Jacobs M. B., Lubrano G. J., Guilbault G. G. Piezoelectric Detection of Ricin and Affinity-Purified Goat Anti-ricin Antibody // Anal. Lett. - 1995. - V.28. - P.1379-1386.

9. Mateescu A., Wang Y., Dostaiek J., and Jonas U. Thin Hydrogel Films for Optical Biosensor Applications // Membranes 2012, 2, 40-69; doi:10.3390/membranes2010040; Membranes; ISSN 2077-0375 www.mdpi. com/journal/membranes/.9. Mateescu A., Wang Y., Dostaiek J., and Jonas U. Thin Hydrogel Films for Optical Biosensor Applications // Membranes 2012, 2, 40-69; doi: 10.3390 / membranes2010040; Membranes ISSN 2077-0375 www.mdpi. com / journal / membranes /.

Claims (1)

Способ получения микрогравиметрического иммуносенсора, включающий активацию поверхности кварцевого резонатора с образованием реакционно-функциональных групп, ковалентную иммобилизацию иммуноглобулинов и регистрацию частот при изменении массы резонатора, отличающийся тем, что активируют поверхность кварцевого резонатора путем плазменного напыления полиэтиленимина с молекулярной массой менее 10 000 Да в течение 10 с в вакуумной установке при мощности УВЧ-поля 30 Вт, затем иммобилизуют иммуноглобулины из раствора с концентрацией белка 0,125 мг/мл, промывают дистиллированной водой, высушивают в потоке воздуха с регистрацией сдвига резонансной частоты. A method of producing a microgravimetric immunosensor, including activation of the surface of the quartz resonator with the formation of reaction-functional groups, covalent immobilization of immunoglobulins and frequency registration when the mass of the resonator is changed, characterized in that they activate the surface of the quartz resonator by plasma spraying polyethyleneimine with a molecular weight of less than 10,000 Da for 10 s in a vacuum installation at a UHF field power of 30 W, then immunoglobulins are immobilized from a solution with a protein concentration 0.125 mg / ml, washed with distilled water, dried in a stream of air with registration of the shift of the resonant frequency.
RU2012114858/10A 2012-04-13 2012-04-13 Method for preparing microgravimetric immunosensor RU2510830C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012114858/10A RU2510830C2 (en) 2012-04-13 2012-04-13 Method for preparing microgravimetric immunosensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012114858/10A RU2510830C2 (en) 2012-04-13 2012-04-13 Method for preparing microgravimetric immunosensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012114858A RU2012114858A (en) 2013-10-20
RU2510830C2 true RU2510830C2 (en) 2014-04-10

Family

ID=49357014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012114858/10A RU2510830C2 (en) 2012-04-13 2012-04-13 Method for preparing microgravimetric immunosensor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2510830C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2658350C1 (en) * 2017-02-02 2018-06-20 Федеральное казённое учреждение здравоохранения Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека Method for electroimobilization of antibodies

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4735906A (en) * 1984-11-28 1988-04-05 Texas A&M University Sensor having piezoelectric crystal for microgravimetric immunoassays
RU2070439C1 (en) * 1994-04-25 1996-12-20 Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт Method of preparing sorbents
RU2148259C1 (en) * 1998-04-17 2000-04-27 Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт Method for detecting macromolecules using biosensory device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4735906A (en) * 1984-11-28 1988-04-05 Texas A&M University Sensor having piezoelectric crystal for microgravimetric immunoassays
RU2070439C1 (en) * 1994-04-25 1996-12-20 Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт Method of preparing sorbents
RU2148259C1 (en) * 1998-04-17 2000-04-27 Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт Method for detecting macromolecules using biosensory device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TANG A. X. J. ET AL. "Immunosensor for okadaic acid using quartz crystal microbalance", Analytica Chimica Acta, 2002, v. 471, pp.33-40. ЛОБАНОВА А.Ю. "Изучение влияния структуры меченных флуорохромами антигенов на их взаимодействие с антителами и разработка методов иммуноанализа пестицидов, сурфактантов и полиароматических углеводородов для контроля окружающей среды и продуктов питания", Автореферат, Москва 2006, с.8 табл.1, с.9 рис.5. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2658350C1 (en) * 2017-02-02 2018-06-20 Федеральное казённое учреждение здравоохранения Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека Method for electroimobilization of antibodies

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012114858A (en) 2013-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jia et al. Molecular imprinting technology for microorganism analysis
Ménard-Moyon et al. Two-dimensional material-based biosensors for virus detection
Bayramoglu et al. Rapid and label-free detection of Brucella melitensis in milk and milk products using an aptasensor
Lee et al. Highly sensitive localized surface plasmon resonance immunosensor for label-free detection of HIV-1
Yilmaz et al. Whole cell imprinting based Escherichia coli sensors: A study for SPR and QCM
Goode et al. Biosensor regeneration: a review of common techniques and outcomes
Kleefen et al. Multiplexed parallel single transport recordings on nanopore arrays
Dastider et al. A micromachined impedance biosensor for accurate and rapid detection of E. coli O157: H7
Chen et al. Development of engineered bacteriophages for Escherichia coli detection and high-throughput antibiotic resistance determination
Ghasemi et al. Ammonia plasma treated polyethylene films for adsorption or covalent immobilization of trypsin: quantitative correlation between X-ray photoelectron spectroscopy data and enzyme activity
Sathish et al. Air plasma-enhanced covalent functionalization of poly (methyl methacrylate): high-throughput protein immobilization for miniaturized bioassays
JP4996579B2 (en) Methods for biomolecule immobilization
RU2510830C2 (en) Method for preparing microgravimetric immunosensor
Ying-Sing et al. Piezoelectric crystal for sensing bacteria by immobilizing antibodies on divinylsulphone activated poly-m-aminophenol film
Islam et al. Short Ligand, Cysteine-modified warnericin RK antimicrobial peptides favor highly sensitive detection of Legionella pneumophila
Jeong et al. Site-specific immobilization of proteins on non-conventional substrates via solvent-free initiated chemical vapour deposition (iCVD) process
KR102547446B1 (en) Label-free Polydiacetylene Liposome-based Method for Detection of Exosomes
JP4768417B2 (en) Biosensor
Sima et al. Tailoring immobilization of immunoglobulin by excimer laser for biosensor applications
JP2003128502A (en) Treating material for harmful substance and method for producing the same
Naddaf et al. Porous silicon as a platform for immobilization of biotin anti-human IL-6; rat IgG2a antibody onto p-type porous silicon via physical absorption method
Xiao et al. Immobilization of Escherichia coli for detection of phage T4 using surface plasmon resonance
Oztuna et al. Simultaneous bacillus anthracis spores detection via Aminated-poly (vinyl chloride) coated piezoelectric crystal Immunosensor
McGovern et al. Real-Time Salmonella Detection Using Lead Zirconate Titanate-Titanium Microcantilevers
Tatoulian et al. Immobilization of Biomolecules on NH 3, H 2/NH 3 Plasma-Treated Nitrocellulose Films

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160414