NL1020090C2 - New coating for biosensors. - Google Patents

New coating for biosensors. Download PDF

Info

Publication number
NL1020090C2
NL1020090C2 NL1020090A NL1020090A NL1020090C2 NL 1020090 C2 NL1020090 C2 NL 1020090C2 NL 1020090 A NL1020090 A NL 1020090A NL 1020090 A NL1020090 A NL 1020090A NL 1020090 C2 NL1020090 C2 NL 1020090C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
biosensor
coating
layer
dextran
hydrogel
Prior art date
Application number
NL1020090A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Cornelis Gerardus Josep Koopal
Original Assignee
Tno
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 Tno filed Critical Tno
Priority to NL1020090A priority Critical patent/NL1020090C2/en
Priority to AU2003215963A priority patent/AU2003215963A1/en
Priority to PCT/NL2003/000147 priority patent/WO2003072665A1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1020090C2 publication Critical patent/NL1020090C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D105/00Coating compositions based on polysaccharides or on their derivatives, not provided for in groups C09D101/00 or C09D103/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D105/00Coating compositions based on polysaccharides or on their derivatives, not provided for in groups C09D101/00 or C09D103/00
    • C09D105/02Dextran; Derivatives thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Description

VOVO

Titel: Nieuwe coating voor biosensorenTitle: New coating for biosensors

De uitvinding ligt op het gebied van coatings voor biosensoren, in het bijzonder voor toepassing van biosensoren in niet volledig schone oplossingen.The invention is in the field of coatings for biosensors, in particular for the use of biosensors in not completely clean solutions.

Voor het meten van concentraties van specifieke biologische 5 moleculen in een oplossing die eventueel direct verkregen is uit een organisme worden over het algemeen gevoelige assays ontwikkeld die specifiek een bepaald molecuul kunnen herkennen. Vaak wordt in dit soort metingen gebruik gemaakt van zogenaamde biosensoren die het biologische signaal omzetten in een ander signaal (zoals bijvoorbeeld een elektrisch, 10 optisch of ander soort signaal) waardoor detectie van de aanwezigheid van het biologische molecuul kwalitatief of liever nog kwantitatief meetbaar wordt.For measuring concentrations of specific biological molecules in a solution that is possibly directly obtained from an organism, sensitive assays are generally developed that can specifically recognize a particular molecule. In this type of measurement use is often made of so-called biosensors that convert the biological signal into another signal (such as, for example, an electrical, optical or other type of signal), whereby detection of the presence of the biological molecule becomes qualitatively or, more preferably, quantitatively measurable.

Een specifiek type van biosensoren zijn die sensoren waarbij de detectie van het biologische molecuul wordt gedaan aan de hand van 15 'surface plasmon resonantie' (SPR) wat gebaseerd is op detectie van veranderingen in de optische eigenschappen van een oppervlaktelaag als gevolg van de interactie van een 'receptor' met het te meten medium.A specific type of biosensors are those sensors in which the detection of the biological molecule is done by means of 'surface plasmon resonance' (SPR) which is based on detection of changes in the optical properties of a surface layer as a result of the interaction of a 'receptor' with the medium to be measured.

Hiertoe zijn de biosensoren voorzien van een laagje van een metaal, bij voorkeur een inert edelmetaal zoals goud al dan niet afgedekt met een 20 glaslaag, waarop een specifieke coating is aangebracht, waaraan op hun beurt receptor-moleculen worden gehecht zoals antilichamen of enzymen die specifiek een biologische stof kunnen herkennen en binden.To this end, the biosensors are provided with a layer of a metal, preferably an inert noble metal such as gold, whether or not covered with a glass layer, on which a specific coating is applied, to which in turn receptor molecules are attached such as antibodies or enzymes that are specifically recognize and bind a biological substance.

Een coating voor het coaten van een hydrofoob oppervlak zoals glas of metaal omvattende een polysaccharide hydrogel is al bekend uit de 25 literatuur. Bijvoorbeeld US 5,436,161 beschrijft een coating omvattende een hydrogel bestaande uit dextraan of verknoopte dextranen, die na activatie geschikt is voor het binden van de specifieke detectiemoleculen zoals antilichamen of andere eiwitten. Het blijkt echter dat met dit soort coatings 1020090 2 (bestaande uit een zwakke kationwisselaar) in niet volledig schone oplossingen (bijvoorbeeld een verdunde melkoplossing) niet-specifieke signalen worden gemeten, die het effect van het meetsignaal vaak gedeeltelijk of geheel teniet doen. Een ander nadeel van deze methode is dat 5 de polysaccharidelaag niet direct op het metaaloppervlak kan worden aangebracht, maar dat eerst een enkelvoudige laag van een organisch molecuul (bijvoorbeeld een disulfide, diselenide of thiol-bevattende verbinding) op het oppervlak dient te worden aangebracht om te dienen als verankering voor de polysaccharide hydrogel.A coating for coating a hydrophobic surface such as glass or metal comprising a polysaccharide hydrogel is already known from the literature. For example, US 5,436,161 describes a coating comprising a hydrogel consisting of dextran or cross-linked dextrans, which after activation is suitable for binding the specific detection molecules such as antibodies or other proteins. However, it appears that with this type of coatings 1020090 2 (consisting of a weak cation exchanger) non-specific signals are measured in solutions that are not completely clean (for example a diluted milk solution), which often partially or completely cancel out the effect of the measurement signal. Another disadvantage of this method is that the polysaccharide layer cannot be applied directly to the metal surface, but first a single layer of an organic molecule (for example a disulfide, diselenide or thiol-containing compound) must be applied to the surface in order to to serve as an anchor for the polysaccharide hydrogel.

10 De huidige uitvinding levert een oplossing voor deze problemen.The present invention provides a solution to these problems.

Gevonden werd dat een coating voor het coaten van een hydrofoob oppervlak omvattende een polysaccharide hydrogel, waarin tussen het hydrofoob oppervlak en de hydrogel een kristallijne eiwitlaag wordt aangebracht de nadelen van de reeds bekende coatings opheft.It was found that a coating for coating a hydrophobic surface comprising a polysaccharide hydrogel, in which a crystalline protein layer is applied between the hydrophobic surface and the hydrogel, eliminates the disadvantages of the known coatings.

15 Kristallijne eiwitten en de mogelijkheid om deze als een laag op te brengen zijn als zodanig reeds bekend uit de literatuur. Het octrooischrift US 5,028,335 laat zien dat de oppervlaktelaag (surface layer of S-layer) van celenveloppen van sommige prokaryoten of schimmels, zoals bijvoorbeeld de Bacilleae, bestaande uit eiwitten of eiwitbevattende moleculen, kan worden 20 gescheiden van de onderliggende cellagen en als een kristallijn netwerk in een laag op een oppervlakte kan worden aangebracht. Het octrooischrift US 6,296,700 toont dat deze S-laag als 'monolayer' op vlakke hydrofobe oppervlaktes kan worden opgebracht door rekristallisatie. Hierbij is de zijde die origineel in de bacteriën zich aan de buitenkant bevond nu naar het 25 hydrofobe oppervlak gekeerd en is de (meer hydrofiele) zijde die oorspronkelijk de binnenkant van de bacteriële oppervlaktelaag vormde naar buiten gekeerd. Daardoor kan deze S-laag dienstdoen als basis om specifieke detectiemoleculen te immobiliseren en zou dan ook geschikt zijn als coating voor biosensoren.Crystalline proteins and the possibility of applying them as a layer are already known per se from the literature. The patent US 5,028,335 shows that the surface layer (surface layer or S-layer) of cell envelopes of some prokaryotes or fungi, such as for example the Bacilleae, consisting of proteins or protein-containing molecules, can be separated from the underlying cell layers and as a crystalline network can be applied in a layer on a surface. U.S. Pat. No. 6,296,700 shows that this S layer can be applied as a "monolayer" on flat hydrophobic surfaces by recrystallization. Here, the side that was originally in the bacteria on the outside has now turned to the hydrophobic surface and the (more hydrophilic) side that originally formed the inside of the bacterial surface layer has turned outwards. As a result, this S-layer can serve as a basis for immobilizing specific detection molecules and would therefore be suitable as a coating for biosensors.

1020090 31020090 3

Verrassenderwijs is nu gevonden dat een S-laag aangebracht op het hydrofobe oppervlakte van de biosensor een polysaccharide hydrogel kan binden om zodoende de aspecifieke interactie van de biosensor in niet volledig schone oplossingen sterk vermindert. Hierdoor is het mogelijk de 5 gunstige eigenschappen van een biosensor met een polysaccharide hydrogel toe te passen in oplossingen van bijvoorbeeld melk.It has now surprisingly been found that an S layer applied to the hydrophobic surface of the biosensor can bind a polysaccharide hydrogel so as to greatly reduce the non-specific interaction of the biosensor in not completely clean solutions. This makes it possible to use the favorable properties of a biosensor with a polysaccharide hydrogel in solutions of, for example, milk.

Bij voorkeur wordt de S-laag verkregen van bacteriën van het genus Lactobacillus plantarum. Het is gebleken dat de oppervlakte-eiwitten van deze bacterie goed uitkristalliseren op een hydrofoob oppervlak en 10 daarbij een enkele ononderbroken laag vormen. Tevens is gebleken dat deze laag kan worden gemodificeerd (voor binding met de polysaccharide hydrogel) zonder dat de kristalliserende eigenschappen verminderen.Preferably, the S layer is obtained from bacteria of the genus Lactobacillus plantarum. It has been found that the surface proteins of this bacterium crystallize well on a hydrophobic surface and thereby form a single continuous layer. It has also been found that this layer can be modified (for binding with the polysaccharide hydrogel) without the crystallizing properties diminishing.

Vóór het opbrengen van de S-laag wordt het metalen oppervlak bij voorkeur eerst behandeld met ethanol hierbij zorgend voor een schone en 15 vetvrije oppervlaktelaag waar de eiwitlaag goed aan kan hechten.Prior to applying the S layer, the metal surface is preferably first treated with ethanol, thereby providing a clean and fat-free surface layer to which the protein layer can adhere well.

Als polysaccharide hydrogel kunnen polysacchariden zoals agarose, carrageenan, cellulose, zetmeel of afgeleiden daarvan zoals polyvinyl acohol, polyacrylzuur, polyacrylamide en polyethyleenglycol worden gebruikt. Bij voorkeur wordt echter dextraan (bijvoorbeeld Dextran T500, Pharmacia) 20 gebruikt aangezien deze al ruime toepassing vindt in het gebruik als matrix voor de binding van biomoleculen in chromatografie en er dus al veel bekend is over de eigenschappen van dextraan en de binding van specifieke receptoren daaraan. Verder kunnen de polysacchariden worden gemodificeerd zodat ze groepen bevatten waar gemakkelijk receptoren aan 25 kunnen worden geïmmobiliseerd, zoals hydroxyl-, carboxyl-, amino-, aldehyde-, carbonyl-, epoxy- of vinyl-groepen. In het geval van dextraan kunnen carboxylgroepen worden geïntroduceerd door middel van bijvoorbeeld een behandeling met broomazijnzuur. Andere werkwijzen om carboxyl- of andere groepen aan te brengen zijn genoegzaam bekend aan de 30 vakman.As polysaccharide hydrogel, polysaccharides such as agarose, carrageenan, cellulose, starch or derivatives thereof such as polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyacrylamide and polyethylene glycol can be used. Preferably, however, dextran (for example Dextran T500, Pharmacia) is used since it is already widely used in the use as a matrix for the binding of biomolecules in chromatography and so much is already known about the properties of dextran and the binding of specific receptors to that. Furthermore, the polysaccharides can be modified to contain groups to which receptors can easily be immobilized, such as hydroxyl, carboxyl, amino, aldehyde, carbonyl, epoxy or vinyl groups. In the case of dextran, carboxyl groups can be introduced by, for example, treatment with bromoacetic acid. Other methods of introducing carboxyl or other groups are well known to those skilled in the art.

1020090 41020090 4

Ook kan worden uitgegaan van carboxymethyldextraan (bv. CM-Dextran, Pharmacia) dat al carboxylgroepen bevat.It is also possible to use carboxymethyldextran (e.g. CM-Dextran, Pharmacia) which already contains carboxyl groups.

De dextraanlaag wordt covalent gebonden aan de S-laag. Hiertoe worden de carboxyl-groepen van het dextraan eerst geactiveerd door 5 bijvoorbeeld behandeling met bijvoorbeeld EDC (N-(3,dimethylamino-propyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride) in een lOmM MES-buffer van pH=6.. Het hieruit ontstane carboxymethyl-dextraan wordt in een 50mM boraatbuffer bij pH=8,5 in contact gebracht met de naar buiten gekeerde hydrofiele kant van de op het metaal gekristalliseerde S-laag waardoor het 10 dextraan covalent aan de S-laag wordt gekoppeld.The dextran layer is covalently bonded to the S layer. To this end, the carboxyl groups of the dextran are first activated by, for example, treatment with, for example, EDC (N- (3, dimethylamino-propyl) -N'-ethylcarbodiimide hydrochloride) in a 10 M MES buffer of pH = 6. The resulting product carboxymethyl dextran is contacted in a 50mM borate buffer at pH 8.5 with the outward facing hydrophilic side of the metal-crystallized S-layer thereby covalently coupling the dextran to the S-layer.

Specifiek is de coating volgens de uitvinding toepasbaar in biosensoren voor gebruik in niet volledig schone oplossingen, zoals bijvoorbeeld een (verdunde) melkoplossing. Naast melk kunnen ook nog andere niet volledig schone oplossingen in al dan niet verdunde vorm 15 worden genoemd waarin de biosensor volgens de uitvinding bruikbaar is, zoals lichaamsvloeistoffen als bloed, urine, lymfevocht, cerebrospinale vloeistof, en dergelijke en voedingsmiddelen zoals yoghurts, kwark, vruchtensappen, soepen, frisdranken, energiedranken, kookvocht van groenten, bouillons, bier en dergelijke.Specifically, the coating according to the invention can be used in biosensors for use in not completely clean solutions, such as, for example, a (diluted) milk solution. In addition to milk, other not completely clean solutions in diluted or non-diluted form can be mentioned in which the biosensor according to the invention can be used, such as body fluids such as blood, urine, lymph fluid, cerebrospinal fluid, and the like and foods such as yoghurts, quark, fruit juices , soups, soft drinks, energy drinks, cooking fluid from vegetables, broths, beer and the like.

20 Het is uiteraard volledig afhankelijk van de te gebruiken specifieke herkenningsmoleculen (receptoren) welke biomoleculen zullen worden herkend en gebonden en als zodanig in staat zijn om een detecteerbare signaalverandering in de biosensor te genereren. Als voorbeeld kan hier detectie van progesteron in koemelk worden genoemd, maar het is duidelijk 25 voor de vakman dat met behulp van de biosensor volgens de uitvinding in principe alle biomoleculen kunnen worden gedetecteerd (mits daar specifieke receptoren voor kunnen worden gebruikt). Voorbeelden van zulke biomoleculen zijn suikers, hormonen, antilichamen, antigenen, antibiotica, (myco)toxines, pesticiden, maar ook milieubelastende stoffen zoals fosfaat-30 en/of nitraat-bevattende verbindingen. De uitvinding is met name goed 1020090 5 toepasbaar voor het testen van voeding en/of voedingsmiddelen op het voorkomen daarin van ongewenste stoffen zoals toxines (aflatoxine, fumonisine, atrazine, Staphylococcus aureus enterotoxin B) en hormonen (progesteron, clenbuterol, hCG, zearalenon).It is of course entirely dependent on the specific recognition molecules (receptors) to be used which biomolecules will be recognized and bound and as such are capable of generating a detectable signal change in the biosensor. As an example, detection of progesterone in cow's milk can be mentioned here, but it is clear to the person skilled in the art that with the aid of the biosensor according to the invention all biomolecules can in principle be detected (provided that specific receptors can be used for this). Examples of such biomolecules are sugars, hormones, antibodies, antigens, antibiotics, (myco) toxins, pesticides, but also environmentally harmful substances such as phosphate-containing and / or nitrate-containing compounds. The invention is particularly well applicable for testing food and / or foodstuffs for the occurrence therein of undesirable substances such as toxins (aflatoxin, fumonisin, atrazine, Staphylococcus aureus enterotoxin B) and hormones (progesterone, clenbuterol, hCG, zearalenone) .

5 Het meten van concentraties van progesteron in koemelk is van belang om het moment van ovulatie ('tochtigheid') te kunnen detecteren. Dit is van groot belang in de moderne veehouderij waar de beheersing van de reproductie van de melkveestapel zo efficiënt mogelijk dient te gebeuren. Verbetering van de detectie van het ovulatiemoment zal leiden tot een 10 efficiënter meelkveehouderijbedrijf door de verhoging van de duur van melkproductie per koe, vermindering van fokkosten als gevolg van mislukte inseminatiepogingen en vermindering van wegens improductiviteit afgemaakte dieren. Het progesterongehalte in rauwe melk is een goede parameter om het ovulatiemoment bij een koe aan te tonen. Dit 15 progesterongehalte dient tijdens het melken te worden gemeten en een biosensor volgens de uitvinding is hierbij een verbetering ten opzichte van de bestaande methoden.Measuring progesterone concentrations in cow's milk is important to be able to detect the moment of ovulation ('heatiness'). This is of great importance in modern livestock farming where the control of the reproduction of the dairy herd must be as efficient as possible. Improving the detection of the ovulation moment will lead to a more efficient dairy farm by increasing the duration of milk production per cow, reducing breeding costs as a result of unsuccessful insemination attempts and reducing animals killed for non-productivity. The progesterone content in raw milk is a good parameter for demonstrating the ovulation moment in a cow. This progesterone content must be measured during milking and a biosensor according to the invention is hereby an improvement over the existing methods.

Als specifiek herkenningsmolecuul voor progesteron worden specifieke antilichamen gebruikt. Deze zijn genoegzaam bekend en 20 makkelijk te verkrijgen voor een vakman. Antilichamen kunnen in elke gewenste vorm worden toegepast: als IgA of IgM polymeren, als monomere gedeeltes van deze polymeren, als IgE of IgG antilichamen of als 'single chain' antilichamen, maar ook de fragmenten van deze antilichamen die specifiek voor herkenning zorgen, bv. de VL-ketens, Fab-fragmenten of de 25 Complementary Determinating Regions (CDR's) kunnen worden gebruikt.Specific antibodies are used as a specific recognition molecule for progesterone. These are sufficiently known and easily available to a person skilled in the art. Antibodies can be used in any desired form: as IgA or IgM polymers, as monomeric portions of these polymers, as IgE or IgG antibodies or as single chain antibodies, but also the fragments of these antibodies that provide specific recognition, e.g. the VL chains, Fab fragments or the Complementary Determinating Regions (CDRs) can be used.

Als alternatief kunnen progesteron receptoren zoals die voorkomen in humane of dierlijke cellen worden gebruikt. Deze receptoren zijn een subklasse van de zogenaamde steroïd-receptoren, eiwitten die volgens een vast stramien zijn opgebouwd en naast het ligand-bindende gedeelte tevens 30 een DNA-bindend domein bevatten. Voor het gebruik van de progesteron 1020090 6 receptor in de biosensor volgens de uitvinding is in principe enkel het ligand-bindend domein noodzakelijk.Alternatively, progesterone receptors such as those found in human or animal cells can be used. These receptors are a subclass of the so-called steroid receptors, proteins that are structured according to a fixed pattern and also contain a DNA-binding domain in addition to the ligand-binding part. For the use of the progesterone 1020090 6 receptor in the biosensor according to the invention, in principle only the ligand binding domain is required.

Hiernavolgend worden voorbeelden gegeven van een coating volgens de uitvinding en het gebruik van zo'n coating in een biosensor. De 5 uitvinding is echter niet beperkt tot de specifiek genoemde voorbeelden en andere uitvoeringsvormen zullen duidelijk zijn voor een vakman na lezing van de beschrijving.Examples of a coating according to the invention and the use of such a coating in a biosensor are given below. However, the invention is not limited to the specific examples mentioned and other embodiments will be apparent to a person skilled in the art after reading the description.

Voorbeelden 10Examples 10

Voorbeeld 1 - Bereiding van S-eiwitExample 1 - Preparation of S protein

Bron S-layer eiwit kan worden geproduceerd door L. acidophilus ATCC 15 4356. Het eiwit dat door dit micro-organisme wordt geproduceerd heeft een molecuulgewicht van 44 kD, heeft een overschot aan positieve lading van 15 (+15) en heeft een pi van 9,40.Source S-layer protein can be produced by L. acidophilus ATCC 15 4356. The protein produced by this microorganism has a molecular weight of 44 kD, has a surplus of positive charge of 15 (+15) and has a pi of 9.40.

Opkweken van de stam ATCC 4356Cultivation of the ATCC 4356 strain

20 Een monster van L. acidophilus ATCC 4356 (kraal, 70 K) in 5 ml MRSA sample of L. acidophilus ATCC 4356 (bead, 70 K) in 5 ml MRS

medium werd onder anaërobe omstandigheden bij 37 °C gedurende 17 - 24 uur geïnoculeerd (incubatiestoof, niet geroerd of geschud).medium was inoculated under anaerobic conditions at 37 ° C for 17 - 24 hours (incubator, not stirred or shaken).

Het inoculum werd overgezet naar 500 ml MRS (verdunning van 1 : 100) en onder dezelfde omstandigheden verder opgekweekt. De cellen werden 25 geoogst zodra de optische dichtheid van het medium 0,7 had bereikt; OD695 werd gemeten ten opzichte van schoon MRS medium.The inoculum was transferred to 500 ml MRS (dilution of 1: 100) and further cultured under the same conditions. The cells were harvested once the optical density of the medium had reached 0.7; OD695 was measured against clean MRS medium.

1020090 71020090 7

Oogsten van L. acidophilus ATCC 4356 en concentreren van het S-layer eiwitHarvest L. acidophilus ATCC 4356 and concentrate the S-layer protein

De gekweekte cellen werden gecentrifugeerd (9000 tpm, 20 minuten bij 4 °C), het supernatant werd afgevoerd en de pellet werd gewassen met 100 ml 5 koude milliQ. De gewassen pellet werd geresuspendeerd in 50 ml 1 M LiCl, 30 minuten bij kamertemperatuur geïncubeerd en opnieuw gecentrifugeerd (18000 tpm, 15 min., 4 °C). Het supernatant werd geïsoleerd en de pellet werd geresuspenderd in 25 ml 5 M LiCl, waarna 60 minuten bij kamertemperatuur werd geïncubeerd en tenslotte werd de suspensie 10 opnieuw gecentrifugeerd (18000 tpm, 15 min., 4 °C). Verzameld supernatant werd over 0,2 pm gefiltreerd en direct gebruikt in de volgende stap (zie voorbeeld 2) of koud bewaard (4 °C).The cultured cells were centrifuged (9000 rpm, 20 minutes at 4 ° C), the supernatant was discarded and the pellet was washed with 100 ml of cold milliQ. The washed pellet was resuspended in 50 ml of 1 M LiCl, incubated for 30 minutes at room temperature and recentrifuged (18000 rpm, 15 minutes, 4 ° C). The supernatant was isolated and the pellet was resuspended in 25 ml of 5 M LiCl, then incubated for 60 minutes at room temperature and finally the suspension was centrifuged again (18000 rpm, 15 minutes, 4 ° C). Collected supernatant was filtered over 0.2 µm and used directly in the next step (see Example 2) or stored cold (4 ° C).

Voorbeeld 2 - aanbrengen van een S-laag op een metaaloppervlak 15Example 2 - applying an S layer on a metal surface 15

Een glazen plaatje met daarop een goudlaag van ca. 50 nm werd gereinigd met achtereenvolgens een vers aangemaakt mengsel van geconcentreerd zwavelzuur en 30 gew.% waterstofperoxide (3:1) en een microgolfondersteunde plasmaetser (zuurstoftargon plasma; 10 vol.% 20 zuurstof). Het glazen plaatje met de goudlaag werd na de etsbehandeling gedurende 1 minuut in de damp van kokende ethanol gehouden en daarna met een stroom van stikstofgas gedroogd.A glass plate with a gold layer of about 50 nm on top was cleaned in succession with a freshly prepared mixture of concentrated sulfuric acid and 30% by weight of hydrogen peroxide (3: 1) and a microwave-supported plasma etcher (oxygen margin of plasma; 10% by volume of oxygen). The glass plate with the gold layer was kept in the vapor of boiling ethanol for 1 minute after the etching treatment and then dried with a stream of nitrogen gas.

S-laag eiwit werd geïsoleerd uit een stockoplossing in 5 M LiCl dmv ultrafiltreren over een 10 kD ultrafilter (Omegafilter, Filtron). De isolatie 25 werd uitgevoerd door het concentreren van 10 ml van de LiCl tot 1 ml en vervolgens het residu op te nemen in 10 mM Trisbuffer pH 7,5. Door middel van opnieuw concentreren tot 1 ml en weer opnemen in 10 ml Tris-buffer werd de geïsoleerde S-layer oplossing gespoeld. Dit werd 4 maal herhaald om alle LiCl kwijt te raken. De concentratie aan S-eiwit kon vervolgens 1020090 8 spectrofotometrisch worden bepaald en zonodig werd de oplossing uitverdund tot een S-eiwitconcentratie van 100 pg/ml.S-layer protein was isolated from a stock solution in 5 M LiCl by ultrafiltration over a 10 kD ultrafilter (Omega filter, Filtron). The isolation was performed by concentrating 10 ml of the LiCl to 1 ml and then incorporating the residue in 10 mM Tris buffer pH 7.5. The isolated S-layer solution was rinsed by refocusing to 1 ml and taking up again in 10 ml Tris buffer. This was repeated 4 times to get rid of all LiCl. The concentration of S protein could then be determined spectrophotometrically and, if necessary, the solution was diluted to an S protein concentration of 100 pg / ml.

De geïsoleerde S-eiwit oplossing (100 pg/ml) werd in een hoeveelheid van ca. 100 μΐ per cm2 op het goudoppervlak gebracht.The isolated S-protein solution (100 pg / ml) was applied to the gold surface in an amount of approximately 100 μΐ per cm 2.

5 Vervolgens werd het oppervlak met daarop het S-eiwit minimaal 3 uur bij RT geïncubeerd in een atmosfeer van hoge luchtvochtigheid. Na het verstrijken van de incubatietijd werd het oppervlak gespoeld met milliQ-water en onder een stikstofstroom gedroogd.Subsequently, the surface with the S protein on it was incubated at RT for a minimum of 3 hours in an atmosphere of high humidity. After the incubation time had elapsed, the surface was rinsed with milliQ water and dried under a stream of nitrogen.

10 Voorbeeld 3 - aanbrengen van dextraanlaag op S-laagExample 3 - applying dextran layer to S layer

Carboxymethyldextraan 1,5 g (CM-Dextran, natriumzout, Fluka 27560) werd opgelost in 10 ml MES buffer 10 mM, pH 6, met daarin opgelost 400 mM EDC en 100 mM NHS (N-hydroxysuccinimide). Nadat het 15 dextraan volledig was opgelost, werd nog 30 minuten bij RT geroerd.Carboxymethyldextran 1.5 g (CM-Dextran, sodium salt, Fluka 27560) was dissolved in 10 ml of MES buffer 10 mM, pH 6, with 400 mM EDC and 100 mM NHS (N-hydroxysuccinimide) dissolved therein. After the dextran was completely dissolved, stirring was continued for 30 minutes at RT.

Vervolgens werd de verkregen oplossing in een hoeveelheid van ca. 100 μΐ per cm2 op het met S-eiwit gemodificeerde goudoppervlak gebracht. Vervolgens werd het oppervlak met daarop het CM-dextraan minimaal 3 uur bij RT geïncubeerd in een atmosfeer van hoge luchtvochtigheid. Na het 20 verstrijken van de incubatietijd werd het oppervlak gespoeld met milliQ-water en onder een stikstofstroom gedroogd.The resulting solution was then applied to the gold surface modified with S protein in an amount of approximately 100 μΐ per cm2. Subsequently, the surface with the CM dextran on it was incubated for a minimum of 3 hours at RT in an atmosphere of high humidity. After the incubation time had elapsed, the surface was rinsed with milliQ water and dried under a stream of nitrogen.

Voorbeeld 4 - Aanbrengen anti-SEB op gemodificeerd sensoroppervlak 25 Het goud-S-eiwit-CM-dextraan sensoroppervlak werd gedurende 30 minuten bij RT met een oplossing van 400 mM EDC en 100 mM NHS in 10 mM MES pH 6 geïncubeerd. Na verwijdering van de MES buffer werd een oplossing van 50 pg/ml anti-SEB (SEB: Staphilococcus Enterotoxine B) in een buffer van 10 mM natriumacetaat pH 4,8 op het gemodificeerde 1020090 9 sensoroppervlak gebracht en nogmaals 30 minuten geïncubeerd. Nadat de koppeling van het antilichaam aan het sensoroppervlak was voltooid, werd de oplossing van het sensoroppervlak verwijderd en werd een oplossing van 1 M ethanolamine in water gedurende 1 minuut op het oppervlak gebracht 5 om de overmaat aan geactiveerde carboxylgroepen te deactiveren en vervolgens werd het gemodificeerde sensoroppervlak met MilliQ-water gespoeld en tenslotte onder een stroom van stikstofgas gedroogd.Example 4 - Application of anti-SEB on modified sensor surface. The gold S protein CM dextran sensor surface was incubated for 30 minutes at RT with a solution of 400 mM EDC and 100 mM NHS in 10 mM MES pH 6. After removal of the MES buffer, a solution of 50 pg / ml anti-SEB (SEB: Staphilococcus Enterotoxin B) was placed in a buffer of 10 mM sodium acetate pH 4.8 on the modified sensor surface and incubated for another 30 minutes. After the antibody coupling to the sensor surface was completed, the solution was removed from the sensor surface and an aqueous 1 M ethanolamine solution was applied to the surface for 1 minute to deactivate the excess of activated carboxyl groups and then the modified sensor surface rinsed with MilliQ water and finally dried under a stream of nitrogen gas.

Voorbeeld 4 - Vergelijkingsmetingen nieuwe sensoroppervlak t.o.v. 10 Biacore CM5-chipExample 4 - Comparison measurements of new sensor surface with respect to 10 Biacore CM5 chip

Een goud-S-eiwit-CM-dextraan-anti-SEB sensoroppervlak werd in een Biacore 1000 (Biacore, Zweden) gebracht en gespoeld met HBS-buffer (hepes-gebufferde saline, pH 7,2) tot een stabiele basislijn werd bereikt.A gold S protein CM dextran anti-SEB sensor surface was placed in a Biacore 1000 (Biacore, Sweden) and rinsed with HBS buffer (hepes-buffered saline, pH 7.2) until a stable baseline was achieved.

15 SEB-concentraties in HBS-buffer in een bereik van 20 —2000 ng/ml werden aangeboden aan het gemodificeerde sensoroppervlak en de respons werd geregistreerd. Na elke meting werden de met SEB bezette antilichamen vrij gemaakt voor de volgende meting dmv het spoelen van het sensoroppervlak met een glycine-HCl buffer (50 mM, pH 1,85). De waargenomen respons bij 20 elke afzonderlijke SEB concentratie werd uitgezet als functie van de logaritme van de betreffende SEB concentratie. Het resultaat wordt getoond in figuur 1.15 SEB concentrations in HBS buffer in a range of 20 - 2000 ng / ml were presented to the modified sensor surface and the response was recorded. After each measurement, the SEB-loaded antibodies were released for the next measurement by flushing the sensor surface with a glycine HCl buffer (50 mM, pH 1.85). The observed response at each individual SEB concentration was plotted as a function of the logarithm of the relevant SEB concentration. The result is shown in Figure 1.

Ter vergelijking wordt in de figuur tevens een calibratiekromme getoond van identieke metingen uitgevoerd met een commercieel 25 verkrijgbare CM5-chip (Biacore, Zweden). De CM5-chip was overeenkomstig voorbeeld 3 op gelijke wijze voorzien van anti-SEB antilichamen. Uit de figuur kan worden gezien dat de gevoeligheden voor het meten van lage concentraties aan SEB voor beide systemen sterk met elkaar overeen komen, hoewel de sensor overeenkomstig de onderhavige uitvinding licht 1020090 10 gevoeliger lijkt te zijn voor lagere concentraties SEB en deze sensor heeft dientengevolge ook een lagere detectielimiet.For comparison, the figure also shows a calibration curve of identical measurements performed with a commercially available CM5 chip (Biacore, Sweden). The CM5 chip was similarly provided with anti-SEB antibodies in accordance with Example 3. It can be seen from the figure that the sensitivities for measuring low concentrations of SEB for both systems are very similar, although the sensor according to the present invention appears to be slightly more sensitive to lower concentrations of SEB and this sensor consequently also has a lower detection limit.

10200901020090

Claims (12)

1. Coating voor het coaten van een hydrofoob oppervlak omvattende een polysaccharide hydrogel, met het kenmerk dat tussen het hydrofoob oppervlak en de hydrogel een kristallijne eiwitlaag wordt aangebracht.Coating for coating a hydrophobic surface comprising a polysaccharide hydrogel, characterized in that a crystalline protein layer is applied between the hydrophobic surface and the hydrogel. 2. Coating volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de kristallijne 5 eiwitlaag bestaat uit bacteriële oppervlakte-eiwitten.2. Coating according to claim 1, characterized in that the crystalline protein layer consists of bacterial surface proteins. 3. Coating volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de oppervlakte eiwitten afkomstig zijn van Lactobacillus plantarum,3. Coating according to claim 2, characterized in that the surface proteins are derived from Lactobacillus plantarum, 4. Coating volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de polysaccharide hydrogel dextraan omvat.Coating according to one of the preceding claims, characterized in that the polysaccharide comprises hydrogel dextran. 5. Coating volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat aan de polysaccharide hydrogel specifieke detectiemoleculen verknoopt worden.Coating according to one of the preceding claims, characterized in that specific detection molecules are cross-linked to the polysaccharide hydrogel. 6. Coating volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de coating toepasbaar is in een biosensor.6. A coating according to any one of the preceding claims, characterized in that the coating can be used in a biosensor. 7. Biosensor omvattende een coating volgens een der conclusies 1-5.A biosensor comprising a coating according to any one of claims 1-5. 8. Biosensor volgens conclusie 7, met het kenmerk dat deze geschikt is voor metingen in niet volledig schone vloeistoffen.Biosensor according to claim 7, characterized in that it is suitable for measurements in not completely clean liquids. 9. Biosensor volgens een der conclusies 7 of 8, met het kenmerk dat de biosensor geschikt is voor metingen in melk.Biosensor according to one of claims 7 or 8, characterized in that the biosensor is suitable for measurements in milk. 10. Biosensor volgens een der conclusies 7-9, met het kenmerk dat de biosensor geschikt is voor het meten van progesterongehaltes.A biosensor according to any one of claims 7-9, characterized in that the biosensor is suitable for measuring progesterone levels. 11. Methode voor het meten van concentraties van stoffen in melk, met het kenmerk dat een biosensor volgens een der conclusies 7-9 wordt gebruikt.Method for measuring concentrations of substances in milk, characterized in that a biosensor according to any of claims 7-9 is used. 12. Methode volgens conclusie 11, met het kenmerk dat de stof progesteron is. 1020090Method according to claim 11, characterized in that the substance is progesterone. 1020090
NL1020090A 2002-02-28 2002-02-28 New coating for biosensors. NL1020090C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1020090A NL1020090C2 (en) 2002-02-28 2002-02-28 New coating for biosensors.
AU2003215963A AU2003215963A1 (en) 2002-02-28 2003-02-26 Coating for biosensors
PCT/NL2003/000147 WO2003072665A1 (en) 2002-02-28 2003-02-26 Coating for biosensors

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1020090A NL1020090C2 (en) 2002-02-28 2002-02-28 New coating for biosensors.
NL1020090 2002-02-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1020090C2 true NL1020090C2 (en) 2003-08-29

Family

ID=27764668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1020090A NL1020090C2 (en) 2002-02-28 2002-02-28 New coating for biosensors.

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2003215963A1 (en)
NL (1) NL1020090C2 (en)
WO (1) WO2003072665A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0303262A2 (en) * 1987-08-13 1989-02-15 Forschungszentrum Jülich Gmbh Inorganic carrier with an amine-containing surface layer for the immobilization of microorganisms or cells, process for its production and use thereof
US5436161A (en) * 1988-11-10 1995-07-25 Pharmacia Biosensor Ab Matrix coating for sensing surfaces capable of selective biomolecular interactions, to be used in biosensor systems
WO1999010383A1 (en) * 1997-08-23 1999-03-04 Stefan Seeger Aminoalkyl trialkyl silyl cellulose and a method for coating surfaces
WO2001014887A1 (en) * 1999-08-19 2001-03-01 N.V. Nederlandsche Apparatenfabriek Nedap Method to determine progesterone in raw milk
US6296700B1 (en) * 1997-03-04 2001-10-02 Ims-Ionen Mikrofabrikations Systems Gmbh Method of producing a structured layer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0303262A2 (en) * 1987-08-13 1989-02-15 Forschungszentrum Jülich Gmbh Inorganic carrier with an amine-containing surface layer for the immobilization of microorganisms or cells, process for its production and use thereof
US5436161A (en) * 1988-11-10 1995-07-25 Pharmacia Biosensor Ab Matrix coating for sensing surfaces capable of selective biomolecular interactions, to be used in biosensor systems
US6296700B1 (en) * 1997-03-04 2001-10-02 Ims-Ionen Mikrofabrikations Systems Gmbh Method of producing a structured layer
WO1999010383A1 (en) * 1997-08-23 1999-03-04 Stefan Seeger Aminoalkyl trialkyl silyl cellulose and a method for coating surfaces
WO2001014887A1 (en) * 1999-08-19 2001-03-01 N.V. Nederlandsche Apparatenfabriek Nedap Method to determine progesterone in raw milk

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003072665A1 (en) 2003-09-04
AU2003215963A1 (en) 2003-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bhunia Biosensors and bio‐based methods for the separation and detection of foodborne pathogens
Plomer et al. Development of a piezoelectric immunosensor for the detection of enterobacteria
Karczmarczyk et al. Sensitive and rapid detection of aflatoxin M1 in milk utilizing enhanced SPR and p (HEMA) brushes
US3553310A (en) Immunologically reactive particles
Buchatip et al. Detection of the shrimp pathogenic bacteria, Vibrio harveyi, by a quartz crystal microbalance-specific antibody based sensor
Shankaran et al. Trends in interfacial design for surface plasmon resonance based immunoassays
Melo et al. Performance of an amperometric immunosensor assembled on carboxymethylated cashew gum for Salmonella detection
Freitas et al. Impedimetric immunosensors for the detection of Cry1Ab protein from genetically modified maize seeds
Weimer et al. Influence of a poly-ethylene glycol spacer on antigen capture by immobilized antibodies
Park et al. Optimization and application of a dithiobis-succinimidyl propionate-modified immunosensor platform to detect Listeria monocytogenes in chicken skin
Farka et al. Piezoelectric and surface plasmon resonance biosensors for Bacillus atrophaeus spores
Xia et al. Application and research development of surface plasmon resonance-based immunosensors for protein detection
Ming et al. Detection of Bacillus thuringiensis Cry1Ab protein based on surface plasmon resonance immunosensor
NL1020090C2 (en) New coating for biosensors.
Kim et al. Nano-particle enhanced impedimetric biosensor for detedtion of foodborne pathogens
EP2756306B1 (en) Immunoassay for detecting antibiotics
Safronova et al. Lateral flow immunoassay for progesterone detection
JP2013164414A (en) Microorganism detection method using antimicrobial peptide and detection kit
González-Cortés Electrochemical impedance spectroscopy
CN116008542A (en) Aptamer test strip, preparation method and application thereof
Rashidiani et al. Application of gold core-shell magnetic nanoparticles immunosensor for detection of vibrio cholera
Chen et al. Nanomaterial-based sensors for mycotoxin analysis in food
CN207020191U (en) A kind of effluent piece for detecting mycotoxin
Lamabam et al. Emerging trends in the application of nanobiosensors in the food industry
Ma et al. Progress in the applications of surface plasmon resonance for food safety

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20060901