RU168546U1 - Устройство регистрации макромолекул при медицинской диагностике - Google Patents
Устройство регистрации макромолекул при медицинской диагностике Download PDFInfo
- Publication number
- RU168546U1 RU168546U1 RU2015155616U RU2015155616U RU168546U1 RU 168546 U1 RU168546 U1 RU 168546U1 RU 2015155616 U RU2015155616 U RU 2015155616U RU 2015155616 U RU2015155616 U RU 2015155616U RU 168546 U1 RU168546 U1 RU 168546U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biochip
- macromolecules
- nanowire
- monolayer
- biological fluid
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к устройству для регистрации макромолекул в биологической жидкости при медицинской диагностике на базе полевого транзистора с использованием биочипа на основе нанопроволочной структуры кремний на изоляторе. С помощью роботов-раскапывателей исключительно на рабочую поверхность биочипа ковалентно иммобилизуется монослой макромолекул маркеров заболевания. Формирование монослоя макромолекул маркеров заболевания на поверхности биочипа приводит к изменению проводимости нанопроволочек биочипа, которая находится в зависимости от количества ковалентно иммобилизованных на поверхности биочипа макромолекул маркеров заболевания. Изменение проводимости нанопроволочной системы фиксируется электронной системой измерения тока, проходящего через нанопроволочную систему биочипа. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к медицинской диагностике, в частности к устройству регистрации макромолекулярных зондов аналита с использованием биочипа, содержащего рабочую зону, на которой иммобилизованы зонды с олигонуклеотидами или белками, в состав которых входят фрагменты, комплементарные диагностируемым маркерам.
Известно устройство для исследования клеток с использованием биочипа (А.В. Шишкин, И.И. Шмырев, и др. «Иммунологические биочипы для исследования эритроцитов человека», «Биологические мембраны». - 2008. - №4. - С. 267-276), в котором на твердой подложке биочипа в тестовых участках (пятнах биочипа) иммобилизованы антитела, каждое из которых специфично к определенному клеточному поверхностному антигену. При этом биочип содержит несколько тестовых участков с антителами каждого вида, различающихся плотностью расположения иммобилизованных молекул (количеством молекул, иммобилизованных на единице площади поверхности подложки).
Недостатком данного устройства является то, что в предлагаемом способе нанесения на биочип большого числа тестовых участков с каждым антителом получается подложка с большой площадью чувствительных зон, что при проведении анализа требует повышенного расхода исследуемого аналита.
Известно устройство детекции макромолекул с использованием пьезокварцевого биосенсора, в котором в качестве чувствительного элемента использован пьезокварцевый резонатор (Пат. США № 4735906, 436/806; 324/711; 05.04.88). На модифицированной поверхности пьезокварцевого резонатора находятся реакционно-активные группы с ковалентно иммобилизационными макромолекулами и необходимым количеством слоев. Регистрацию макромолекул осуществляют по изменению резонансной частоты при изменении массы резонатора.
Недостатком устройства является то, что его концентрационная чувствительность не превышает 10-12 M [Шумянцева В.В.].
Кроме того, пьезокварцевые резонаторы, относящиеся к электрогравитометрическим электронным элементам, очень чувствительны к внешним условиям среды (температура, влажность, электропроводность, интенсивность электромагнитного поля).
Недостатками способа модификации пьезокварцевого биосенсора (Пат. США № 4735906, 436/806; 324/711; 05.04.88) являются сложность и длительность модификации поверхности резонатора с образованием реакционно-активных групп для последующей ковалентной иммобилизации макромолекул, процесс которой также длителен и сложен. При химической обработке поверхности резонатора не исключен гидролиз альдегидных групп в водных растворах, что снижает стабильность резонатора.
Известно использование для регистрации макромолекул при медицинской диагностике масс-спектрометров с источником ионизации MALDI (Lewczuk Р., Esselmann H., Groemer T.W., Bibi M., Maler J.M., Steinacker P., Otto M., Kornhuber J., Wiltfang, J., Biol. Psychiatry. 2004, 55, 524-530; Landuyt В., Jaap Jansen J., Wildiers H., Goethals L, Boeck G.D., et al., J. Separation Science, 2003, 26, 619-623). При применении данного устройства в режиме SELDI используют стандартный SELDI метод, который позволяет аффинно биоспецифически вылавливать макромолекулы из раствора на поверхность биочипа с иммобилизованными молекулами, после чего проводить измерение масс выловленных макромолекул с помощью масс-спектрометра с источником ионизации.
Недостатками этого метода являются высокая возможность влияния на результат идентификации неспецифических фрагментов в многокомпонентной сыворотке и необходимость использования для количественных измерений специальных изотопно-меченых специфических фрагментов.
Для детекции и визуализации структуры макромолекулярных комплексов в анализе используется также атомно-силовой микроскоп и метод зондовой сканирующей микроскопии (RU 2004119864 А, опубл. 10.01.2006).
Недостаток использования этого метода - нет достоверной идентификации выловленных комплексов из-за возможности мешающего влияния артефактов от возможной загрязненности образца, что требует использования дополнительно метода идентификации макромолекулярных комплексов.
Известна система регистрации макромолекулярных маркеров заболеваний, включающая оптический компакт-диск, поверхность которого предварительно модифицирована с помощью азидных производных полем ковалентно иммобилизованных молекул, способных формировать специфические комплексы с макромолекулярными маркерами заболеваний, и устройство считывания лазерных компакт-дисков, например CD-ROM, DVD-ROM, отраженного с поверхности оптического диска сигнала, создаваемого лучом лазера (RU 2338199, опубл. 20.01.2008 г).
Данная система не обладает достаточной точностью регистрации макромолекул.
Техническая задача в разработке настоящей полезной модели состоит в том, чтобы создать конструкцию устройства, позволяющего повысить достоверность получаемых результатов регистрации макромолекул маркеров заболеваний при медицинской диагностике.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство регистрации макромолекул в биологической жидкости на базе полевого транзистора, включающее биочип на основе нанопроволочной структуры кремний на изоляторе, рабочая поверхность которой модифицирована слоем органофункционального силана, резервуар с биологической жидкостью и электронную систему измерения тока, протекающего через нанопроволочную структуру, отличающееся тем, что резервуар с отверстием для подачи биологической жидкости на наноструктуру биочипа содержит робот-раскапыватель кантилеверного, или капиллярного типа, или их комбинации, позволяющий сформировать монослой иммобилизованных зондовых макромолекул на рабочую поверхность биочипа.
Сущность полезной модели иллюстрируется на рис. 1, на котором представлена схема устройства, где 1 - биочип, 2 - система подачи аналита в резервуар, 3 - электронная система регистрации тока.
Устройство регистрации макромолекул работает следующим образом.
Биочип на основе нанопроволочной структуры кремний на изоляторе, рабочая поверхность которой модифицирована монослоем органофункционального силана с ковалентно иммобилизованными молекулярными зондами к диагностически значимым макромолекулам биологической жидкости помещается на дне резервуара. Именно с помощью роботов-раскапывателей исключительно на рабочую поверхность биочипа ковалентно иммобилизуется монослой макромолекул маркеров заболевания. В резервуар подается биологическая жидкость – аналит, в результате биоспецифического захвата диагностически значимых маркеров заболеваний из аналита иммобилизованными молекулярными зондами происходит формирование комплексов на поверхности биочипа, что приводит к изменению поверхностного заряда. Это изменение заряда приводит к изменению проводимости нанопроволочек биочипа. Электронная система измерения тока, проходящего через нанопроволочную систему биочипа, фиксирует изменение проводимости нанопроволочной системы, которая находится в зависимости от количества ковалентно иммобилизованных на поверхности биочипа макромолекул маркеров заболевания.
Использование в устройстве роботов-раскапывателей молекул позволяет равномерно распределять иммобилизуемые макромолекулы маркеров заболевания исключительно на рабочую поверхность нанопроволочной системы в виде монослоя, контролируемого атомно-силовым микроскопом (на схеме не показан, поскольку находится за пределами устройства). Применение роботов-раскапывателей молекул исключает слипание зон их нанесения и повышает чувствительность напроволочной системы к изменению ее электрической проводимости за счет формирования монослоя зондовых молекул.
Claims (1)
1. Устройство регистрации макромолекул в биологической жидкости на базе полевого транзистора включает биочип на основе нанопроволочной структуры кремний на изоляторе, рабочая поверхность которой модифицирована слоем органофункционального силана, резервуар с биологической жидкостью и электронную систему измерения тока, протекающего через нанопроволочную структуру, отличающееся тем, что резервуар с отверстием для подачи биологической жидкости на наноструктуру биочипа содержит робот-раскапыватель кантилеверного, или капиллярного типа, или их комбинации, позволяющий сформировать монослой иммобилизованных зондовых макромолекул.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015155616U RU168546U1 (ru) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Устройство регистрации макромолекул при медицинской диагностике |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015155616U RU168546U1 (ru) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Устройство регистрации макромолекул при медицинской диагностике |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU168546U1 true RU168546U1 (ru) | 2017-02-08 |
Family
ID=58450753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015155616U RU168546U1 (ru) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Устройство регистрации макромолекул при медицинской диагностике |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU168546U1 (ru) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2435730C1 (ru) * | 2010-07-13 | 2011-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик Министерство образования и науки | Способ изготовления наноразмерных проволочных кремниевых структур |
-
2015
- 2015-12-24 RU RU2015155616U patent/RU168546U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2435730C1 (ru) * | 2010-07-13 | 2011-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственный заказчик Министерство образования и науки | Способ изготовления наноразмерных проволочных кремниевых структур |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| А.Е. Кузнецов, Е.В. Кузнецов, Е.Н. Рыбачек "ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЕВЫХ НАНОПРОВОЛОЧНЫХ СЕНСОРОВ ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ (ОБЗОР)", ОБОРОННЫЙ КОМПЛЕКС - НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОМУ ПРОГРЕССУ РОССИИ, 4, 2010, стр.104-108. Е.В. Кузнецов, Е.Н. Рыбачек "БИОСЕНСОРЫ НА КРЕМНИЕВЫХ НАНОПРОВОЛОЧНЫХ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ", ОБОРОННЫЙ КОМПЛЕКС - НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОМУ ПРОГРЕССУ РОССИИ, 3, 2010, стр.85-89. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11940410B2 (en) | Functionalized nanopipette biosensor | |
| Houghtaling et al. | Estimation of shape, volume, and dipole moment of individual proteins freely transiting a synthetic nanopore | |
| JP7079092B2 (ja) | サンプル分析のためのデバイスおよび方法 | |
| JP2022058772A (ja) | 試料分析のためのデバイスおよび方法 | |
| JP3693572B2 (ja) | ナノ電極アレイ（ａｒｒａｙ） | |
| DE60033653T2 (de) | Nachweisverfahren unter verwendung eines mikromechanischen antikörpersensors | |
| US9315855B2 (en) | Systems and methods for detection and quantitation of analytes using an oscillating stimulus | |
| DK2773958T3 (en) | Method for identifying an analyte in a biological sample | |
| US20090117571A1 (en) | Impedance spectroscopy of biomolecules using functionalized nanoparticles | |
| AU2002213086B2 (en) | Evaluating binding affinities by force stratification and force panning | |
| Yoo et al. | A highly sensitive plasma-based amyloid-β detection system through medium-changing and noise cancellation system for early diagnosis of the Alzheimer’s disease | |
| US20120037515A1 (en) | Impedimetric sensors using dielectric nanoparticles | |
| JP2008544246A5 (ru) | ||
| JP2008544246A (ja) | 正確な磁気バイオセンサー | |
| AU2002213086A1 (en) | Evaluating binding affinities by force stratification and force panning | |
| Yoo et al. | Gold nanoparticles assisted sensitivity improvement of interdigitated microelectrodes biosensor for amyloid-β detection in plasma sample | |
| US20210382045A1 (en) | Dynamic excitation and measurement of biochemical interactions | |
| Zhou et al. | A supported lipid bilayer-based lab-on-a-chip biosensor for the rapid electrical screening of coronavirus drugs | |
| Andreescu et al. | Advances in electrochemical detection for probing protein aggregation | |
| US11536721B2 (en) | Electrochemical immunosensors | |
| RU168546U1 (ru) | Устройство регистрации макромолекул при медицинской диагностике | |
| Dultsev et al. | QCM-based rapid analysis of DNA | |
| Yu et al. | An impedance biosensor array for label-free detection of multiple antigen-antibody reactions | |
| Liang et al. | Simultaneous detection of five indices of hepatitis B based on an integrated automatic microfluidic device | |
| CN100380124C (zh) | 通过力分层和力扫视评价结合力 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20181225 |