RU2543631C2 - Method for functionalising surface of magnetic nanoparticles - Google Patents

Method for functionalising surface of magnetic nanoparticles Download PDF

Info

Publication number
RU2543631C2
RU2543631C2 RU2013134637/15A RU2013134637A RU2543631C2 RU 2543631 C2 RU2543631 C2 RU 2543631C2 RU 2013134637/15 A RU2013134637/15 A RU 2013134637/15A RU 2013134637 A RU2013134637 A RU 2013134637A RU 2543631 C2 RU2543631 C2 RU 2543631C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
particles
alternating
phosphate buffer
analyte
magnetic
Prior art date
Application number
RU2013134637/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013134637A (en
Inventor
Михаил Борисович Раев
Мария Станиславовна Бочкова
Павел Викторович Храмцов
Алексей Валерьевич Тюленев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения РАН
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 государственное бюджетное учреждение науки Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения РАН filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения РАН
Priority to RU2013134637/15A priority Critical patent/RU2543631C2/en
Publication of RU2013134637A publication Critical patent/RU2013134637A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2543631C2 publication Critical patent/RU2543631C2/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: according to the method magnetic nanoparticles and glutaric dialdehyde are added to a polymer in a phosphate buffer under conditions of an alternating magnetic field, then, peptised and activated particles are three times washed with a phosphate buffer solution, depositing them under the influence of a constant magnet, the activated particles are mixed with an anti-analite solution for conjugation under conditions of the alternating magnetic field, after which the conjugate is washed three times by deposition-resuspension in the phosphate buffer solution, alternating the action of constant and alternating magnetic fields.
EFFECT: obtaining strong functional conjugates which can serve as a basis for the creation of effective instrument-free systems for simplified diagnostic testing.
4 ex

Description

Изобретение относится к области молекулярной иммунобиотехнологии и может быть использовано в производстве высокочувствительных тест-систем для (качественного и полуколичественного) определения любых соединений, способных к стереоспецифическим взаимодействиям (антигенов, антител, нуклеиновых кислот, биологически активных макромолекул), а также в технологии изготовления функционально модифицированных частиц, пригодных для использования в фармакологии, косметологии, медицине.The invention relates to the field of molecular immunobiotechnology and can be used in the production of highly sensitive test systems for (qualitative and semi-quantitative) determination of any compounds capable of stereospecific interactions (antigens, antibodies, nucleic acids, biologically active macromolecules), as well as in the technology of manufacturing functionally modified particles suitable for use in pharmacology, cosmetology, medicine.

К настоящему времени достаточно хорошо известны системы анализа с прямым мечением специфичных аналиту соединений (анти-аналитов) оптически плотными частицами или водорастворимыми цветными полимерами различной природы и размеров. Среди таких меток - латексы, в том числе цветные (Tarcha et al., Abbot Labs., Eur.pat.appl. 89116594.6), эритроциты (Guesdon J-L., AvrameasS., Ann. Immunol., 1980, v.131 C, p.389-396), неметаллические коллоиды серы, селена, теллура (Yost et al., Eur. pat. appl. 88110459.0), полимеризованные красители Конго красный, Трипановый голубой, Lissamine blue (Henry Robert P., US Pat. 4.452.886), коллоидное золото (Roth J., Heitz P.U., Immunolabeling with the Protein A - Gold Technique: An Overview, Ultrastructural Pathology, 1989, 13:467-484.). Использование данных меток позволяет визуально определять присутствие аналита как в гомогенных системах анализа (без разделения реагирующих компонентов) - например, по агглютинации довольно крупных частиц (с размерами от 0,2 до нескольких микрометров) или изменению спектральных характеристик (цвета) специфически агглютинирующих коллоидов, так и в многочисленных гетерогенных системах - ЭритроИммуноАдсорбции и, более широко, Седиментационно-Адсорбционном (Иммуно)Анализе; дот-, Вестерн-, Саузерн-, Нозерн-блотинге; иммуно- и гибридофильтрации (Flow-Through анализах), иммуномиграции (иммунохроматографии) и ряде других - по окрашиванию зоны специфического связывания аналита на непористом или пористом твердофазном носителе. Несмотря на возможность количественной регистрации с использованием простых колориметров, рефлектометров, денситометров, основным преимуществом перечисленных методов является прямое визуальное определение аналита, что условно выделяет их в группу так называемых безынструментальных методов.To date, analysis systems with direct labeling of analyte-specific compounds (anti-analytes) with optically dense particles or water-soluble color polymers of various nature and sizes are quite well known. Among these labels are latexes, including color (Tarcha et al., Abbot Labs., Eur.pat.appl. 89116594.6), red blood cells (Guesdon JL., Avrameas S., Ann. Immunol., 1980, v. 131 C, p. 389-396), non-metallic colloids of sulfur, selenium, tellurium (Yost et al., Eur. pat. appl. 88110459.0), polymerized dyes Congo red, Trypan blue, Lissamine blue (Henry Robert P., US Pat. 4.452. 886), colloidal gold (Roth J., Heitz PU, Immunolabeling with the Protein A - Gold Technique: An Overview, Ultrastructural Pathology, 1989, 13: 467-484.). Using these labels allows you to visually determine the presence of the analyte in homogeneous analysis systems (without separation of the reacting components) - for example, by agglutination of rather large particles (with sizes from 0.2 to several micrometers) or by changing the spectral characteristics (color) of specific agglutinating colloids, and in numerous heterogeneous systems - Erythroimmunoadsorption and, more broadly, Sedimentation-Adsorption (Immuno) Analysis; dot, Western, Southern, Northern blotting; immuno-and hybridofiltration (Flow-Through analyzes), immunomigration (immunochromatography) and a number of others - by staining the specific binding region of the analyte on a non-porous or porous solid-phase carrier. Despite the possibility of quantitative recording using simple colorimeters, reflectometers, densitometers, the main advantage of these methods is the direct visual determination of the analyte, which conditionally distinguishes them in the group of so-called tool-less methods.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является способ получения конъюгатов на основе частиц коллоидного углерода (Д.Ю. Плаксин, М.Б. Раев, Е.Т. Громаковская. Способ стереоспецифического анализа и способ получения конъюгата для стереоспецифического анализа. Патент РФ №2089912 от 10.09.1997).The closest to the claimed object in terms of technical nature and the achieved result is a method for producing conjugates based on colloidal carbon particles (D.Yu. Plaksin, MB Raev, ET Gromakovskaya. Method for stereospecific analysis and method for producing conjugate for stereospecific analysis. RF patent No. 2089912 dated 09/10/1997).

В прототипе задачу повышения надежности анализа и стабильности используемых в анализе детектирующих реагентов решают путем ковалентного конъюгирования аффинного соединения (анти-аналита) с частицами коллоидного углерода. Для этого частицы вначале покрывают водорастворимым полимером, который является инертным амфипатическим соединением, способным относительно прочно сорбироваться на поверхности частиц. Сорбция полимера позволяет получить стабильный в растворах суспензоид. Сорбированный полимер экспонирует в водную фазу функциональные группы, способные ковалентно реагировать с гомо- и/или гетеробифункциональными конъюгирующими соединениями. Последующая обработка полученного комплекса бифункциональным реагентом, взятым в большом молярном избытке по отношению к функциональным группам полимера, приводит к ковалентной сшивке между сорбированными молекулами полимера и одновременно к внедрению на поверхность комплекса реакционно-способных групп бифункционального реагента. Следующим этапом является освобождение активированной метки от избытка конъюгирующего реагента. Последующее соединение с интактным (немодифицированным) анти-аналитом (аффинным соединением) завершается ковалентной пришивкой молекул анти-аналита к поверхности углеродной метки. В результате заявляемый способ позволяет получать конъюгаты прочной ковалентной структуры, которые устойчивы в растворах, в том числе в присутствии высоких концентраций детергентов.In the prototype, the task of increasing the reliability of the analysis and the stability of the detecting reagents used in the analysis is solved by covalently conjugating an affinity compound (anti-analyte) with colloidal carbon particles. For this, the particles are first coated with a water-soluble polymer, which is an inert amphipathic compound capable of relatively strong adsorption on the surface of the particles. Sorption of the polymer allows to obtain a suspension stable in solutions. Sorbed polymer exposes to the aqueous phase functional groups capable of covalently reacting with homo- and / or heterobifunctional conjugating compounds. Subsequent treatment of the resulting complex with a bifunctional reagent, taken in large molar excess relative to the functional groups of the polymer, leads to covalent crosslinking between the sorbed polymer molecules and, at the same time, to the introduction of reactive groups of the bifunctional reagent onto the surface of the complex. The next step is to release the activated label from excess conjugating reagent. The subsequent compound with an intact (unmodified) anti-analyte (affinity compound) is completed by covalently attaching anti-analyte molecules to the surface of the carbon label. As a result, the inventive method allows to obtain conjugates of a strong covalent structure that are stable in solutions, including in the presence of high concentrations of detergents.

Вместе с тем многоэтапный характер конъгирования создает ряд технологических сложностей. В первую очередь это касается необходимости проведения ряда хроматографических процедур очистки: от избытка сорбируемого полимера на первом этапе, и, как следствие, необходимость концентрирования; от избытка активирующего бифункционального реагента, за которым вновь следует процедура концентрирования, от несвязавшихся молекул анти-аналита. Подобная многоэтапность не только удлиняет описанный в прототипе способ, но и делает его трудоемким, малотехнологичным, затратным.However, the multi-stage nature of the conjugation creates a number of technological difficulties. First of all, this concerns the need for a number of chromatographic purification procedures: from excess sorbed polymer in the first stage, and, as a consequence, the need for concentration; from an excess of activating bifunctional reagent, followed by the concentration procedure again, from unbound anti-analyte molecules. Such multi-stage not only lengthens the method described in the prototype, but also makes it time-consuming, low-tech, costly.

Задачей создания изобретения является разработка способа получения прочных функциональных конъюгатов, основой которых являются магнитные наночастицы.The objective of the invention is to develop a method for producing durable functional conjugates based on magnetic nanoparticles.

Основой для решения поставленной задачи является применение магнитных полей, создаваемых вращающимся и/или неподвижным магнитами.The basis for solving this problem is the use of magnetic fields created by rotating and / or fixed magnets.

Описание разработанного способаDescription of the developed method

Поставленную задачу решают путем введения магнитных наночастиц в раствор полимера, сорбируемого на их поверхности, в непосредственной близости от вращающегося магнита. При этом частицы вводимого материала приобретают вращательное движение, что способствует практически мгновенной пептизации частиц. Введение в суспензию пептизированных частиц бифункционального реагента способствует активации поверхности для дальнейшего конъюгирования частиц с молекулами аффинных соединений (анти-аналитов). Единственной промежуточной стадией является удаление избытка сорбируемого полимера и бифункционального реагента, которое осуществляется в ходе последовательного осаждения-ресуспендирования частиц на неподвижном магните. Последняя процедура повторяется после конъюгирования активированных частиц с молекулами анти-аналита.The problem is solved by introducing magnetic nanoparticles into a polymer solution adsorbed on their surface, in the immediate vicinity of a rotating magnet. In this case, the particles of the introduced material acquire a rotational motion, which contributes to almost instantaneous peptization of the particles. The introduction into the suspension of peptized particles of a bifunctional reagent promotes surface activation for further conjugation of particles with molecules of affinity compounds (anti-analytes). The only intermediate stage is the removal of excess sorbed polymer and a bifunctional reagent, which is carried out during the sequential deposition-resuspension of particles on a fixed magnet. The last procedure is repeated after conjugation of the activated particles with anti-analyte molecules.

Заявляемый способ конъгирования представляет возможность для очень широкого выбора конкретных сорбируемых полимеров и активирующих/конъюгирующих реагентов. Данное обстоятельство вынуждает заявителя представить формулу изобретения, составленную в принципиальных терминах, попытка конкретизации которых неминуемо привела бы к сужению области действия заявляемого объекта.The inventive method of conjugation provides the opportunity for a very wide selection of specific adsorbed polymers and activating / conjugating reagents. This circumstance compels the applicant to submit a formula of invention drawn up in principle terms, an attempt to specify which would inevitably lead to a narrowing of the scope of the claimed object.

В представленных ниже конкретных примерах описан способ получения детектирующих конъюгатов, осуществляемый с использованием глутарового альдегида в качестве сшивающего (гомо)бифункционального реагента. Использование данного вещества не является принципиальным для осуществления способа. Вместо глутаральдегида могут быть использованы другие известные гомо- и гетеробифункциональные соединения, которые в реакциях второго порядка способны реагировать предпочтительно с наиболее универсально представленными в возможных анти-аналитах и анти-анти-аналитах первичными аминогруппами (хотя, для ковалентного конъюгирования с суспензоидными метками таких анти-аналитов, как Fab'-фрагменты антител, более оптимальными могут оказаться, например, малеимидные реагенты, участвующие в реакциях тиол-дисульфидного обмена).The following specific examples describe a method for producing detecting conjugates carried out using glutaraldehyde as a crosslinking (homo) bifunctional reagent. The use of this substance is not essential for the implementation of the method. Instead of glutaraldehyde, other well-known homo- and heterobifunctional compounds can be used which, in second-order reactions, are capable of reacting preferably with primary amino groups that are most universally represented in possible anti-analytes and anti-anti-analytes (although, for covalent conjugation with suspension forms of such anti- analytes, such as Fab'-fragments of antibodies, may be more optimal, for example, maleimide reagents involved in thiol-disulfide exchange reactions).

Использование глутаральдегида является предпочтительным, поскольку дополнительно отвечает требованию универсальности предлагаемого способа и является гомо-бифункциональным реагентом, относительно специфично реагирующим с первичными аминогруппами белков. Кроме того, немаловажным обстоятельством является доступность и практически самая низкая стоимость глутаральдегида, что также выгодно отличает его от возможных других, использование которых в рамках предлагаемого способа с экономической точки зрения, очевидно, является менее выгодной возможностью.The use of glutaraldehyde is preferred, since it additionally meets the requirement of universality of the proposed method and is a homo-bifunctional reagent that reacts relatively specifically with primary amino groups of proteins. In addition, an important circumstance is the availability and practically the lowest cost of glutaraldehyde, which also compares favorably with other possible ones, the use of which in the framework of the proposed method from an economic point of view, is obviously a less profitable opportunity.

ПРИМЕРЫ КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯEXAMPLES OF SPECIFIC IMPLEMENTATION

Нижеследующие примеры приводятся только с целью демонстрации возможностей настоящего изобретения, но никоим образом не ограничивают как спектр возможных технологических приемов синтеза конкретных реагентов, так и область возможного применения изобретения в целом.The following examples are provided only to demonstrate the capabilities of the present invention, but in no way limit both the range of possible technological methods for the synthesis of specific reagents and the scope of the possible application of the invention as a whole.

Приводимые в примерах конкретные количественные параметры, даже в области указываемых диапазонов, не фиксируются формулой изобретения, потому что не являются принципиальными условиями осуществления заявляемого способа.The specific quantitative parameters given in the examples, even in the range of the indicated ranges, are not fixed by the claims, because they are not fundamental conditions for the implementation of the proposed method.

1. Получение активированных магнитных наночастиц.1. Obtaining activated magnetic nanoparticles.

К 20 мл раствора бычьего сывороточного альбумина (1-50 мг/мл в 0,01-0,2М фосфатном буферном растворе (ФБР) pH 6,0-8,5) добавляют 1-2 грамма магнитных частиц. Смешивание осуществляют в емкости, предварительно помещенной над вращающимся с максимальной скоростью элементом магнитной мешалки. За счет вращения самих частиц время их пептизации составляет несколько минут. В суспензию пептизированных частиц вносят равный объем глутарового альдегида в концентрации 10-25% и через 40-60 минут останавливают вращение магнита. За счет магнитного поля частицы оседают на дно в течение 5 минут, после чего удаляют супернатант и вносят ФБР. Включение вращения магнита приводит к быстрому ресуспендированию частиц в буферном растворе. Процедуру промывки повторяют три раза, что приводит к исчерпывающему освобождению от избытка полимера и бифункционального реагента.To 20 ml of a solution of bovine serum albumin (1-50 mg / ml in 0.01-0.2 M phosphate buffer solution (PBS) pH 6.0-8.5) add 1-2 grams of magnetic particles. Mixing is carried out in a container previously placed above the rotating element of the magnetic stirrer. Due to the rotation of the particles themselves, their peptization time is several minutes. An equal volume of glutaraldehyde is added to the suspension of peptized particles at a concentration of 10-25% and after 40-60 minutes the rotation of the magnet is stopped. Due to the magnetic field, the particles settle to the bottom for 5 minutes, after which the supernatant is removed and the FBI is added. The inclusion of rotation of the magnet leads to a rapid resuspension of particles in the buffer solution. The washing procedure is repeated three times, which leads to an exhaustive release of excess polymer and a bifunctional reagent.

2. Получение конъюгатов магнитных наночастиц с анти-аналитами (Стрептавидином, Белком G, Антителами)2. Obtaining conjugates of magnetic nanoparticles with anti-analytes (Streptavidin, Protein G, Antibodies)

После последнего деконтирования активированные частицы, ресуспендированные в 4,5 мл ФБР, вносят в 0,5 мл ФБР, содержащего 5 мг моноклональных антител к альфа-фетопротеину (МкАтАФП) человека. Процедуру производят в магнитном поле вращающегося магнита. Время конъюгирования составляет 30-60 минут, после чего осуществляют удаление избытка анти-аналита трехкратной промывкой частиц в ходе их оседания-ресуспендирования, используя неподвижный магнит. Отмытые частицы ресуспендируют в ФБР, содержащем 20% глицерина, 1% БСА и 0,1% азида натрия.After the last decontamination, activated particles resuspended in 4.5 ml of PBS are introduced into 0.5 ml of PBS containing 5 mg of human monoclonal anti-alpha-fetoprotein (McAtAFP) antibodies. The procedure is carried out in a magnetic field of a rotating magnet. The conjugation time is 30-60 minutes, after which the excess anti-analyte is removed by washing the particles three times during their sedimentation-resuspension using a fixed magnet. The washed particles are resuspended in an FBI containing 20% glycerol, 1% BSA and 0.1% sodium azide.

Конъюгаты углеродных частиц с Белком G, стрептавидином, другими антителами получают аналогичным способом.Conjugates of carbon particles to Protein G, streptavidin, and other antibodies are obtained in a similar manner.

Эффективность реагентов, полученных при помощи разработанной технологии, была продемонстрирована в аналитических моделях в сравнении с аналогичными по аффинным соединениям реагентами, метками в которых были немагнитные углеродные частицы с размером 160 нм.The effectiveness of the reagents obtained using the developed technology was demonstrated in analytical models in comparison with reagents similar in affinity compounds, the labels of which were non-magnetic carbon particles with a size of 160 nm.

Пример 1. Двухсайтное определение АФП в сыворотке крови беременных женщин на непористой твердой фазе с использованием конъюгата МкАтАФП - МЧ.Example 1. Two-site determination of AFP in the blood serum of pregnant women on a non-porous solid phase using the conjugate MkAtAFP - MCH.

В качестве твердофазного реагента использовали планшеты для серийных разведении из полистирола, внутреннюю поверхность лунок которых сенсибилизировали моноклональными антителами к АФП человека, сорбированными в виде дотов из капель по 5 микролитров из ФБР с концентрацией белка 0,01 мг/мл. В лунки вносили сыворотку крови беременной женщины (срок беременности - середина третьего триместра) в серийном десятикратном разведении в ФБР, содержащем 0,05% Твин 20 (ФБРТ). После 30-минутной инкубации в лунки, промытые ФБРТ, вносили конъюгат МкАтАФП-МЧ и помещали планшет на неподвижный магнит. Результаты анализа наблюдали через 15 минут в виде окрашенных пятен в местах сорбции первых антител с постепенным гашением окраски по мере разведения сыворотки. Последнюю визуализируемую точку наблюдали при разведении сыворотки в 1000 раз.Plates for serial dilution from polystyrene were used as a solid-phase reagent, the inner surface of the holes of which were sensitized with monoclonal antibodies to human AFP sorbed in the form of pillboxes from drops of 5 microliters from the FBI with a protein concentration of 0.01 mg / ml. The blood serum of a pregnant woman (gestational age - mid-third trimester) was added to the wells in serial ten-fold dilution in the FBI containing 0.05% Tween 20 (FBT). After a 30-minute incubation, the MCPAtAFP-MH conjugate was added to the wells washed with PBS and the plate was placed on a fixed magnet. The results of the analysis were observed after 15 minutes in the form of colored spots at the sites of sorption of the first antibodies with a gradual quenching of the color as the serum was diluted. The last visualized point was observed when diluting serum 1000 times.

Аналогичное исследование с детекцией специфического комплекса конъюгатом МкАтАФП-углерод продемонстрировал чувствительность определения на уровне 100-кратного разведения сыворотки, что на порядок ниже чувствительности предлагаемого способа.A similar study with the detection of a specific complex by conjugate MkAtAFP-carbon demonstrated the sensitivity of the determination at the level of 100-fold dilution of serum, which is an order of magnitude lower than the sensitivity of the proposed method.

Пример 2. Прямое определение трофобластического β-1-гликопротеина (ТБГ) в сыворотке крови беременных женщин на непористой твердой фазе с использованием конъюгата МкАтТБГ - МЧ.Example 2. Direct determination of trophoblastic β-1-glycoprotein (TBH) in the blood serum of pregnant women on a non-porous solid phase using conjugate McAtTBH-MCH.

В качестве твердой фазы использовали планшеты для серийных разведений из полистирола, на внутреннюю поверхность лунок которых сорбировали сыворотку крови беременной женщины (срок беременности - середина третьего триместра) в виде дотов из капель по 5 микролитров из 0,02 М карбонатно-бикарбонатного буфера pH 9,6 в серийном десятикратном разведении. После 30-минутной инкубации капли аспирировали, а в лунки, промытые ФБРТ, вносили конъюгат МкАтТБГ-МЧ и помещали планшет на неподвижный магнит. Результаты анализа наблюдали через 15 минут в виде окрашенных пятен в местах сорбции исследуемых проб с постепенным гашением окраски по мере разведения сыворотки. Последнюю визуализируемую точку наблюдали при разведении сыворотки в 100000 раз.Plates for serial dilutions from polystyrene were used as the solid phase, on the inner surface of the holes of which the blood serum of a pregnant woman (gestation - mid-third trimester) was adsorbed in the form of pillboxes from drops of 5 microlitres from 0.02 M carbonate-bicarbonate buffer pH 9, 6 in serial ten-fold dilution. After a 30-minute incubation, the droplets were aspirated, and the McAtTBG-MH conjugate was added to the wells washed with PBS and the plate was placed on a fixed magnet. The results of the analysis were observed after 15 minutes in the form of colored spots at the sites of sorption of the studied samples with a gradual quenching of the color as the serum was diluted. The last visualization point was observed when diluting the serum 100,000 times.

Детекция конъюгатом МкАтТБГ-углерод продемонстрировала чувствительность определения белка в разведении сыворотки в 10000 раз.Detection by conjugate McAtTBG-carbon demonstrated a sensitivity of protein determination in serum dilution of 10,000 times.

Пример 3. Прямое определение иммуноглобулинов G (IgG) с использованием конъюгата G белок - МЧ на непористой твердой фазе.Example 3. Direct determination of immunoglobulins G (IgG) using conjugate G protein - MF on a non-porous solid phase.

В качестве твердой фазы использовали планшеты для серийных разведений из полистирола, на внутреннюю поверхность лунок которых сорбировали IgG человека в виде дотов из капель по 5 микролитров из 0,02 М карбонатно-бикарбонатного буфера рН 9,6 в серийном двукратном разведении. После 30-минутной инкубации капли аспирировали, а в лунки, промытые ФБРТ, вносили конъюгат G белок-МЧ и помещали планшет на неподвижный магнит. Результаты анализа наблюдали через 15 минут в виде окрашенных пятен в местах сорбции исследуемых проб с постепенным гашением окраски по мере разведения сыворотки. Концентрация последней визуализируемой точки составляла 7,5 нг/мл.As a solid phase, polystyrene serial dilution plates were used, on the inner surface of the wells of which human IgG was adsorbed in the form of pillboxes from drops of 5 microliters from 0.02 M carbonate-bicarbonate buffer pH 9.6 in serial double dilution. After a 30-minute incubation, the droplets were aspirated, and protein-MCH conjugate G was added to the wells washed with PBS and the plate was placed on a fixed magnet. The results of the analysis were observed after 15 minutes in the form of colored spots at the sites of sorption of the studied samples with a gradual quenching of the color as the serum was diluted. The concentration of the last visualized point was 7.5 ng / ml.

При детекции конъюгатом G белок-углерод концентрация последней визуализируемой точки составила 32 нг/мл, что свидетельствует о четырехкратной разнице в чувствительности в пользу предлагаемого способа.When detecting conjugate G protein-carbon, the concentration of the last visualized point was 32 ng / ml, which indicates a four-fold difference in sensitivity in favor of the proposed method.

Пример 4. Прямое определение биотинилированных белков с использованием конъюгата Стрептавидин - МЧ на непористой твердой фазе.Example 4. Direct determination of biotinylated proteins using the Streptavidin-MH conjugate on a non-porous solid phase.

В качестве твердой фазы использовали планшеты для серийных разведений из полистирола, на внутреннюю поверхность лунок которых сорбировали биотинилированный БСА в виде дотов из капель по 5 микролитров из 0,02 М карбонатно-бикарбонатного буфера pH 9,6 в серийном двукратном разведении. После 30-минутной инкубации капли аспирировали, а в лунки, промытые ФБРТ, вносили конъюгат Стрептавидин-МЧ и помещали планшет на неподвижный магнит. Результаты анализа наблюдали через 15 минут в виде окрашенных пятен в местах сорбции исследуемых проб с постепенным гашением окраски по мере разведения сыворотки. Концентрация последней визуализируемой точки составляла 1 нг/мл.As a solid phase, polystyrene serial dilution plates were used, on the inner surface of the wells of which biotinylated BSA was adsorbed in the form of dots from drops of 5 microlitres from 0.02 M carbonate-bicarbonate buffer pH 9.6 in serial double dilution. After a 30-minute incubation, the droplets were aspirated, and Streptavidin-MH conjugate was added to the wells washed with PBS and the plate was placed on a fixed magnet. The results of the analysis were observed after 15 minutes in the form of colored spots at the sites of sorption of the studied samples with a gradual quenching of the color as the serum was diluted. The concentration of the last visualized point was 1 ng / ml.

Чувствительность определения биотинилированного БСА при детекции конъюгатом Стрептавидин-углерод на порядок уступает предлагаемому способу и составила 10 нг/мл.The sensitivity of the determination of biotinylated BSA during detection by Streptavidin-carbon conjugate is an order of magnitude inferior to the proposed method and amounted to 10 ng / ml.

С целью предварительной оценки стабильности полученных реагентов четыре конъюгата были помещены на хранение в течение трех месяцев при температуре 22°C. Повторное исследование детектирующих свойств, в аранжировках описанных выше примеров продемонстрировали те же аналитические качества. Это свидетельствует о прочной и, следовательно, стабильной структуре синтезированных реагентов, что, в свою очередь, гарантирует надежность и воспроизводимость системы тестирования.In order to preliminary assess the stability of the obtained reagents, four conjugates were stored for three months at a temperature of 22 ° C. A second study of the detecting properties, in the arrangements of the examples described above, demonstrated the same analytical qualities. This indicates a strong and, therefore, stable structure of the synthesized reagents, which, in turn, guarantees the reliability and reproducibility of the testing system.

Технологический результат от использования предлагаемого изобретения заключается, прежде всего, в том, что технология получения конъюгатов магнитных частиц независима от уникального или дорогостоящего оборудования и объективно дефицитных или дорогих реагентов. Предлагаемые конъюгаты могут служить основой создания эффективных безынструментальных систем для упрощенного диагностического тестирования с высокой чувствительностью и надежностью. В качестве соединений, придающих функциональные качества МЧ, могут быть использованы практически любые биологически активные молекулы, несущие в своей структуре хотя бы одну свободную аминогруппу. Применение разработанного способа может найти свою реализацию не только в области биотехнологии (сепарирование белков, нуклеиновых кислот, клеток и т.д.), но и в решении таких актуальных проблем, как адресная доставка лекарств, контрастирование в МРТ и др. Широкомасштабное применение различных магнитных носителей с целью адресной доставки биологически активных соединений в современной практике ограничивается нестабильностью конъюгатов. В основе этой нестабильности лежат прежде всего проблемы, связанные с природой связи биомолекул с частицами. В большинстве случаев - это нековалентные связи, что и является основным ограничением в применении подобных конъюгатов. Предлагаемая разработка решает проблему нестабильности, в существенной степени обеспечивая принцип трансляционности и перспективность применения ее в реальной практике.The technological result from the use of the present invention consists, first of all, in that the technology for producing conjugates of magnetic particles is independent of unique or expensive equipment and objectively deficient or expensive reagents. The proposed conjugates can serve as the basis for the creation of effective tool-free systems for simplified diagnostic testing with high sensitivity and reliability. Practically any biologically active molecules carrying at least one free amino group in their structure can be used as compounds imparting the functional qualities of MF. The application of the developed method can find its implementation not only in the field of biotechnology (separation of proteins, nucleic acids, cells, etc.), but also in solving such urgent problems as targeted drug delivery, contrasting in MRI, etc. The widespread use of various magnetic carriers for the purpose of targeted delivery of biologically active compounds in modern practice is limited by the instability of conjugates. The basis of this instability is primarily problems associated with the nature of the connection of biomolecules with particles. In most cases, these are non-covalent bonds, which is the main limitation in the use of such conjugates. The proposed development solves the problem of instability, substantially ensuring the principle of translationality and the prospects of its use in real practice.

Claims (1)

Способ функционализации поверхности магнитных частиц, включающий сорбцию содержащего функциональные группы водорастворимого полимера на поверхности магнитных наночастиц, который затем ковалентно пришивают к поверхности частиц и одновременно активируют обработкой глутаровым альдегидом, после чего полученный активированный комплекс ковалентно конъюгируют с анти-аналитом, отличающийся тем, что к полимеру в фосфатном буфере добавляют магнитные наночастицы и глутаровый альдегид в качестве бифункционального реагента в условиях переменного магнитного поля, после чего пептизированные и активированные частицы трижды отмывают фосфатным буферным раствором от избытка полимера и глутарового альдегида, осаждая частицы под действием постоянного магнита, смешивают активированные частицы с раствором анти-аналита для конъюгирования в условиях переменного магнитного поля, после чего вновь трижды отмывают конъюгат от избытка анти-аналита осаждением-ресуспендированием в фосфатном буферном растворе, чередуя действие постоянного и переменного магнитных полей. A method of functionalizing the surface of magnetic particles, including sorption of a water-soluble polymer containing functional groups on the surface of magnetic nanoparticles, which is then covalently attached to the surface of the particles and simultaneously activated by treatment with glutaraldehyde, after which the resulting activated complex is covalently conjugated with an anti-analyte, characterized in that Magnetic nanoparticles and glutaraldehyde are added in phosphate buffer as a bifunctional reagent under alternating conditions. magnetic field, after which the peptized and activated particles are washed three times with phosphate buffered saline from excess polymer and glutaraldehyde, precipitating particles under the influence of a permanent magnet, the activated particles are mixed with an anti-analyte solution for conjugation under conditions of an alternating magnetic field, and then washed again three times conjugate from excess anti-analyte by precipitation-resuspension in a phosphate buffer solution, alternating the action of constant and alternating magnetic fields.
RU2013134637/15A 2013-07-23 2013-07-23 Method for functionalising surface of magnetic nanoparticles RU2543631C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013134637/15A RU2543631C2 (en) 2013-07-23 2013-07-23 Method for functionalising surface of magnetic nanoparticles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013134637/15A RU2543631C2 (en) 2013-07-23 2013-07-23 Method for functionalising surface of magnetic nanoparticles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013134637A RU2013134637A (en) 2015-01-27
RU2543631C2 true RU2543631C2 (en) 2015-03-10

Family

ID=53281289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013134637/15A RU2543631C2 (en) 2013-07-23 2013-07-23 Method for functionalising surface of magnetic nanoparticles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2543631C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2684325C1 (en) * 2018-05-03 2019-04-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук ("ПФИЦ УрО РАН") Method of producing conjugate based on magnetic metall-carbon nanoparticles suitable for diagnostic and analytical target using nmr-relaxometry as a detection method
RU2743426C1 (en) * 2020-03-26 2021-02-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук (ПФИЦ УрО РАН) Method for determining biological macromolecules based on nmr relaxometry

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2089912C1 (en) * 1993-12-30 1997-09-10 Дмитрий Юрьевич Плаксин Method of stereospecific analysis and a method of preparing conjugate for stereospecific analysis
RU2314827C2 (en) * 2005-09-08 2008-01-20 ООО НПК "ТестБиоФарм" Method for producing conjugate for performing stereospecific analysis

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2089912C1 (en) * 1993-12-30 1997-09-10 Дмитрий Юрьевич Плаксин Method of stereospecific analysis and a method of preparing conjugate for stereospecific analysis
RU2314827C2 (en) * 2005-09-08 2008-01-20 ООО НПК "ТестБиоФарм" Method for producing conjugate for performing stereospecific analysis

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПЕРШИНА А. Г., "Использование магнитных наночастиц в биомедицине", Бюллетень сибирской медицины, 2008, N2, стр.70-78. ГУБИН С. П., "Магнитные наночастицы: методы получения, строение и свойства", Успехи химии, 2005, N74(6), стр. 539-574 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2684325C1 (en) * 2018-05-03 2019-04-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук ("ПФИЦ УрО РАН") Method of producing conjugate based on magnetic metall-carbon nanoparticles suitable for diagnostic and analytical target using nmr-relaxometry as a detection method
RU2743426C1 (en) * 2020-03-26 2021-02-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук (ПФИЦ УрО РАН) Method for determining biological macromolecules based on nmr relaxometry

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013134637A (en) 2015-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2608656C2 (en) Magnetic particles associated with streptavidin and method of production thereof
JP2005517899A (en) Analyte detection method using colloidal magnetic particles
CN110763834B (en) Method, reagent and kit for detecting content of immune marker
JP4271034B2 (en) Binding assay method using magnetic field
JPH03502246A (en) Coagulation methods for the analysis of substances
WO2008053822A1 (en) Method of detecting specific bond reaction of molecule by single molecule fluorometry
KR20070061837A (en) Detecting yeast infections using a lateral flow assay
US20080085508A1 (en) Non-nucleic acid based biobarcode assay for detection of biological materials
JP2009098138A (en) Method of high sensitive immunoassay
JP2009020097A (en) Method for biochemical analysis
CN112067815A (en) Homogeneous immunization method for detecting small molecule hapten
RU2543631C2 (en) Method for functionalising surface of magnetic nanoparticles
CN110736736A (en) homogeneous phase chemiluminescence POCT detection method and device using same
KR101548284B1 (en) A Novel Method for Detecting an Analyte and Kits Using It
CN107290423B (en) Method for in-situ quantification of cell membrane protein expression amount by nano enzyme
JP2008089415A (en) Examination reagent and examination method
JP2006247535A (en) Method for promoting reaction by using rotating magnetic field
JPH07504987A (en) Method for measuring binding affinity using magnetically labeled binding elements
JP2021081359A (en) Analysis method of intermolecular interaction and analyzer
CN110736740A (en) homogeneous phase chemiluminescence POCT detection method and device using same
RU2684325C1 (en) Method of producing conjugate based on magnetic metall-carbon nanoparticles suitable for diagnostic and analytical target using nmr-relaxometry as a detection method
US9719989B2 (en) Method for detecting food poisoning bacteria using magnetic nanoparticles and solution having high viscosity
JP3216452B2 (en) Immunoassay method and device
JPWO2012111687A1 (en) Method for producing streptavidin-coupled magnetic particles
KR102026521B1 (en) Kit and Method for Detecting Target Materials using Asymmetric Beads

Legal Events

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

Effective date: 20190724

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210401