RU2787689C1 - Оптический сенсор для тушения флуоресценции оптически активных аминокислот тромбоцитов и способ его получения - Google Patents
Оптический сенсор для тушения флуоресценции оптически активных аминокислот тромбоцитов и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787689C1 RU2787689C1 RU2022108970A RU2022108970A RU2787689C1 RU 2787689 C1 RU2787689 C1 RU 2787689C1 RU 2022108970 A RU2022108970 A RU 2022108970A RU 2022108970 A RU2022108970 A RU 2022108970A RU 2787689 C1 RU2787689 C1 RU 2787689C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluorescence
- quenching
- optical sensor
- amino acids
- optically active
- Prior art date
Links
- 230000000171 quenching Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 238000010791 quenching Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 210000001772 Blood Platelets Anatomy 0.000 title claims abstract description 18
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 title claims abstract description 17
- 230000003287 optical Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 25
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 230000003595 spectral Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 abstract description 2
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M Potassium iodide Chemical compound [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- QIVBCDIJIAJPQS-SECBINFHSA-N D-tryptophane Chemical compound C1=CC=C2C(C[C@@H](N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-SECBINFHSA-N 0.000 description 13
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 9
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 9
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 9
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 9
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000018 DNA microarray Methods 0.000 description 4
- COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N L-phenylalanine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 4
- OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N L-tyrosine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 4
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 4
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 4
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 4
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 4
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 4
- 125000000510 L-tryptophano group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C2N([H])C([H])=C(C([H])([H])[C@@]([H])(C(O[H])=O)N([H])[*])C2=C1[H] 0.000 description 3
- 229960005190 Phenylalanine Drugs 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 210000003996 CFU-GM Anatomy 0.000 description 2
- 102100014139 FKBP1A Human genes 0.000 description 2
- RQFCJASXJCIDSX-UUOKFMHZSA-N Guanosine monophosphate Chemical compound C1=2NC(N)=NC(=O)C=2N=CN1[C@@H]1O[C@H](COP(O)(O)=O)[C@@H](O)[C@H]1O RQFCJASXJCIDSX-UUOKFMHZSA-N 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 108010006877 Tacrolimus Binding Protein 1A Proteins 0.000 description 2
- DJJCXFVJDGTHFX-XVFCMESISA-N Uridine monophosphate Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](COP(O)(O)=O)O[C@H]1N1C(=O)NC(=O)C=C1 DJJCXFVJDGTHFX-XVFCMESISA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 229920003013 deoxyribonucleic acid Polymers 0.000 description 2
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 2
- 229940079593 drugs Drugs 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000003260 fluorescence intensity Methods 0.000 description 2
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 2
- 235000013928 guanylic acid Nutrition 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- -1 iodide ions Chemical class 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N iso-propanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 2
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 2
- AOJFQRQNPXYVLM-UHFFFAOYSA-N pyridin-1-ium;chloride Chemical compound [Cl-].C1=CC=[NH+]C=C1 AOJFQRQNPXYVLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 2
- 125000000430 tryptophan group Chemical group [H]N([H])C(C(=O)O*)C([H])([H])C1=C([H])N([H])C2=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C12 0.000 description 2
- 210000003229 CMP Anatomy 0.000 description 1
- IERHLVCPSMICTF-XVFCMESISA-N CMP group Chemical group P(=O)(O)(O)OC[C@@H]1[C@H]([C@H]([C@@H](O1)N1C(=O)N=C(N)C=C1)O)O IERHLVCPSMICTF-XVFCMESISA-N 0.000 description 1
- 210000000170 Cell Membrane Anatomy 0.000 description 1
- WCGGWVOVFQNRRS-UHFFFAOYSA-N Dichloroacetamide Chemical compound NC(=O)C(Cl)Cl WCGGWVOVFQNRRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 229920000870 G-quadruplex Polymers 0.000 description 1
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 description 1
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 description 1
- 102000004269 Granulocyte Colony-Stimulating Factor Human genes 0.000 description 1
- 108010017080 Granulocyte Colony-Stimulating Factor Proteins 0.000 description 1
- 241000406221 Hypostomus robinii Species 0.000 description 1
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- 102000016611 Proteoglycans Human genes 0.000 description 1
- 108010067787 Proteoglycans Proteins 0.000 description 1
- KZNICNPSHKQLFF-UHFFFAOYSA-N Succinimide Chemical compound O=C1CCC(=O)N1 KZNICNPSHKQLFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JVHROZDXPAUZFK-UHFFFAOYSA-N TETA Chemical compound OC(=O)CN1CCCN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CCCN(CC(O)=O)CC1 JVHROZDXPAUZFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IGWHDMPTQKSDTL-JXOAFFINSA-N [(2R,3S,4R,5R)-3,4-dihydroxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl dihydrogen phosphate Chemical compound O=C1NC(=O)C(C)=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](COP(O)(O)=O)O1 IGWHDMPTQKSDTL-JXOAFFINSA-N 0.000 description 1
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000001413 cellular Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000008280 chlorinated hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002475 indoles Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002107 nanodisc Substances 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 1
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002831 pharmacologic agent Substances 0.000 description 1
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 231100000486 side effect Toxicity 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229960002317 succinimide Drugs 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение «Оптический сенсор для тушения флуоресценции оптически активных аминокислот тромбоцитов и способ его получения относится к области физики, а именно к оптике, и представляет собой устройство - оптический сенсор, основанный на эффекте тушения флуоресценции и применяемый для анализа аминокислотного состава тромбоцитов. Сенсор способен определять тушить флуоресценцию сильнофлуоресцирующих соединений до 34% базовой интенсивности. Сенсор включает в себя коллоидный раствор аблированных в ультрачистой воде платиновых наночастиц, которые смешиваются с тромбоцитарной массой для осуществления последующей спектральной и время-разрешенной детекции с помощью спектрофлуориметра. Изобретение может быть использовано в физике, биофизике, медицине. 2 н.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области физики, а именно к оптике, и представляет собой устройство - оптический сенсор, основанный на эффекте тушения флуоресценции оптически активных аминокислот тромбоцита посредством концентрационного тушения наночастицами химически и биологически инертной платины. Изобретение может быть использовано в физике, медицине, биофизике.
Известны работы, являющиеся предпосылками заявляемого изобретения. Нижеприведенные примеры составляют часть предпосылок заявляемого изобретения и/или раскрывают методики, которые можно применять к некоторым аспектам заявляемого изобретения.
В частности, в работе (Akbay N. et al. Metal-enhanced intrinsic fluorescence of nucleic acids using platinum nanostructured substrates // Chemical physics letters. - 2012. - T. 548. - C. 45-50) предложен метод оптической детекции ДНК, используя эффект металл-усиленной флуоресценции платины. Представлены экспериментальные и расчетные исследования, показывающие влияние наночастиц Pt на эмиссию флуорофоров в УФ-диапазоне. В работе было проведено моделирование монетообразных наночастиц, и были изучены различные размеры наночастиц, изменяющиеся в зависимости от высоты частиц. Мы заметили, что разделенные полумонеты обеспечивают более сильное усиление ближнего поля по сравнению с монетоподобными наночастицами платины. Моделирование показало, что степень усиления излучения флуоресценции от флуорофоров, расположенных между полумонетами, увеличивается с уменьшением расстояния между полумонетами. Эти результаты показывают, что величина усиления достаточно сильно зависит от величины промежутка между полумонетами. Экспериментальные исследования показали, что присутствие наночастиц Pt приводит к увеличению интенсивности флуоресценции четырех нуклеотидов GMP, ТМР, UMP, СМР и G-квадруплекса ДНК. GMP и UMP показали самый высокий коэффициент усиления в присутствии наноструктур платины. Впервые показано, что экспериментальные и численные результаты позволяют предположить, что наноструктуры платины потенциально могут быть использованы для усиления собственной эмиссии нуклеиновых кислот. В работе (Di Mauro A. et al. Effect of Pt nanoparticles on the photo-catalytic activity of ZnO nanofibers // Nanoscale research letters. - 2015. - T. 10. - №. 1. -C. 1-7) показаны перспективы применения наночастиц платины в применении к нанотрубкам ZnO в смеси с наночастицами платины. В работе продемонстрировано увеличение степени фотодеградации комплеса Pt-ZnO на порядка 40% благодаря плазмонной энергии наночастиц платины. Показано увеличение флуоресценции красителя, находящегося в контакте с комплексом. В работе (Langhammer С. et al. Plasmonic properties of supported Pt and Pd nanostructures // Nano letters. - 2006. - T. 6. - №.4. - C. 833-838) представлены результаты исследований поверхностного плазмонного резонанса, индуцируемого на платиновых и палладиевых нанодисках. Показано, что плазмонный резонанс может быть индуцирован в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Авторы работы продемонстрировали возможность настройки максимума плазмонного резонанса в зависимости от метода изготовления структур.
Известно изобретение «Применение органических красителей в качестве средства для лечения онкологических заболеваний» (патент №RU 2354384 С1). В патенте приведены подходы к тушению оптических аминокислот, в частности триптофанов различными веществами. В дополнение к тушению кислородом и йодид-ионами триптофан тушится такими веществами, как акриламид, сукцинимид, пероксид водорода, дихлорацетамид, пиридингидрохлорид, цистеин, хлорированные углеводороды, NO3 -, IO3 -, Cs+, Cu2+, Pb2+, Cd2+ и Mn2+. Показано, что эта чувствительность к различного рода тушителям обусловлена склонностью возбужденного индольного ядра донировать электроны во время нахождения в возбужденном состоянии. Поскольку белки содержат три аминокислотных остатка, которые могут давать вклад в ультрафиолетовую флуоресценцию: тирозин (Tyr), триптофан (Trp) и фенилаланин (Phe). Флуоресценция белков обычно возбуждается в максимуме поглощения при 280 нм или больших длинах волн. Максимум испускания триптофана в воде находится при 348 нм и сильно зависит от полярности. (Интернет, www.enzyme.chem.msu.ru глава 11. Флуоресценция белков). В патенте приведены подходы использования красителей с низким порогом активации для терапии раковых опухолей. В частности, предлагается применение широко доступных и недорогих веществ (красителей), не токсичных и не вызывающих побочных явлений при их использовании в фармацевтически приемлемых дозах, сокращении сроков лечения, увеличении эффективности лечения.
Недостатком данного изобретения является невозможность прямого анализа концентрационного содержания флуоресцентных аминокислот в опухолях и невозможность подавления их флуоресценции для анализа других и малофлуоресцентных составляющих клеточной мембраны.
Известно изобретение «Способ и устройство для анализа взаимодействий биологических молекул на биологическом микрочипе на основе флуоресценции амин-кислотных остатков триптофана» (патент №RU 2588816 С2), в котором предлагается способ и устройство для анализа взаимодействий между биологическими молекулами (нуклеиновыми кислотами, углеводородами, липидами, пептидами и белками), иммобилизованными в ячейках биологического микрочипа, и молекулами, флуоресцирующими в УФ области спектра, включая белки, пептиды, гликопротеины, протеогликаны и другие соединения, последовательность которых содержит один или более аминокислотных остатков триптофана (Trp). Биологические молекулы, например, молекулы нуклеиновых кислот, иммобилизованные в разных ячейках биочипа, взаимодействуют с раствором анализируемого вещества, например, белка, аминокислотная последовательность которого содержит один или более аминокислотных остатков триптофана (Trp). Интенсивность флуоресценции флуорофор-содержащих аминокислотных остатков триптофана на биочипе измеряют в УФ области спектра (300-400 нм) с помощью специализированного анализатора биочипов, приспособленного для работы в УФ диапазоне (возбуждение 250-300 нм, флуоресценция 300-400 нм). Применение изобретения позволяет исключить использование флуоресцентных меток для регистрации связывания и анализировать взаимодействие биологических молекул, с биологическими молекулами на биочипе по УФ флуоресценции природного флуорофора - аминокислотного остатка триптофана.
Недостатком предложенного решения является невозможность тушения флуоресценции данных остатков высокофлуоресцентной аминокислоты для анализа иных низкофлуоресцирующих аминокислот в диапазоне длин волн возбуждения 250-300 нм.
Известно изобретение «Гибридный полипептид, презентующий аминокислотные последовательности и его применение» №RU (11) 2630660 (13) С2, в котором, в одной из стадий применяется сходный эффект тушения флуоресценции, необходимый для синтеза. В частности, применяется температурно-зависимое тушение собственной флуоресценции триптофана при 350 нм, обусловленной сольватохромным эффектом, которое будет существенно ослабевать при нахождении триптофана внутри свернутого белка FKBP12. При изменении температуры от 25°С до 85°С не было выявлено других пиков в спектре испускаемой флуоресценции, но было обнаружено температуро-зависимое тушение флуоресценции при 350 нм. Эмиссии при длине волны 320 нм, являющейся показателем структурной целостности FKBP12, зарегистрировано не было.
Недостатком данного изобретения является применение температурного тушения, поскольку воздействие высоких температур, описанных в патенте однозначно изменит оптические свойства объектов, заявляемых в составе данного решения.
За прототип выбрано изобретение «Фосфолипидная композиция и способ ее получения» (патент №RU 2119791 C1, A61K 9/127 (1995.01), содержащее сходный с используемым в заявленном способе метод проявления изолированных флуоресцентных групп в глубине фосфолипидной композиции G-CSF и DOPG. В частности, в патенте применяется тушение триптофановой флуоресценции иодидом калия на поверхности композиции. В тоже самое время в глубине композиции тушение не происходит, поскольку иодид калия не может проникать через липидные мембраны. Показано, что эффективное тушение триптофанной флуоресценции иодидом показывает доступность групп основной массе водного растворителя, в то время как защита от иодидного гашения наблюдается в случае, когда триптофаны протеина изолированы от водного растворителя.
Основным недостатком изобретения является применения йодида калия в качестве тушителя, поскольку иодид калия является лекарственным средством и активным химическим веществом, которое, вступая во взаимодействие с белковыми и клеточными биологическими структурами, может оказывать влияние на них и изменять их, оказывая, таким образом, влияние на спектры флуоресценции.
Несовершенство данного изобретения заключается в технологической и экспериментальной сложности изготовления подобной композиции. Другим недостатком изобретения является использования соединений (в частности иодида калия) которое является слаботоксичным лекарственным средством и может изменять нативное состояние тромбоцита при его анализе in vitro. Вышеизложенное ограничивает применение данного изобретения для точной диагностики аминокислотного и иного оптически активных соединений биомолекул in vitro.
Задачей заявляемого изобретения является создание и применение сферических наночастиц платины для регистрации тушения флуоресценции тромбоцитов (до 34% процентов от контрольной), основанной на отклике флуоресцентных агентов тромбоцитарной массы и оптически активных аминокислот. Тушение происходит посредством образования комплексов с платиновыми наночастицами, полученными методом фемтосекундной лазерной абляции из металлической пластины платины. Данное изобретение позволяет тушить флуоресценцию оптически-активных аминокислот (триптофана, тирозина, фенилаланина), содержащихся в клетках и белках живых организмов и использовать этот эффект для анализа иных низкофлуоресцентных соединений.
Поставленная задача решается тем, что создается оптический сенсор на базе химически и биологически инертной платины, который используется для уменьшения интенсивности сильнофлуоресцентных оптически активных аминокислотных остатков тромбоцитарной массы до порядка 34% от первоначального значения. Сенсор синтезируется из пластины металла с помощью фемтосекундного лазера и стабилизированной в водной фазе, согласно изобретению, включает в себя коллоидный водный раствор стабилизированных наночастиц платины размером 51 нм, помещенных в пластиковую пробирку, изготовленных методом фемтосекундной лазерной абляции из металлической пластины в жидкой фазе.
В способе получения оптического сенсора для уменьшения интенсивности сильнофлуоресцентных оптически активных аминокислотных остатков тромбоцитарной массы, при котором, создают сферическую наноструктуру, содержащую коллоидный раствор платиновых наночастиц, согласно изобретению, помещают металлическую пластину химически чистой платины, чистотой 99,99% размером 1x1 см в кварцевую кювету с водой, имеющей удельное сопротивление 18,2 MΩ/см, затем воздействуют на данную пластину фемтосекундным лазером с длиной волны λ=1032 нм, мощностью импульса 15 мкДж и длительностью импульса 280 фс в течение времени от 1 до 7 минут. В результате чего синтезируется стабилизированный коллоидный раствор платиновых наночастиц средним размером 51 нм и объемом 1,5 мл.
Созданный заявляемым способом оптический сенсор позволяет получать ослабленный по интенсивности (потушенный) и повторяемый сигнал флуоресценции от тромбоцитов и оптически активных аминокислот (триптофана, тирозина, фенилаланина), содержащихся в них.
Заявленный способ основан на создании структуры с использованием эффекта концентрационного тушения флуоресценции биосовместимыми и инертными наночастицами платины и последующей чувствительной детекции такого тушения аминокислот, находящихся в составе тромбоцита. Способ заключается в получении платиновых наночастиц методом фемтосекундной лазерной абляции и применении их в детекции флуоресцении тромбоцитарной массы. Первым этапом, пластину из химически чистой платины размером 1x1 см (чистота 99,99%) помещали в кварцевую кювету со сверхчистой водой (Millipore Direct 3-UV, Merck) и фемтосекундной лазерной установкой Avesta ТЕТА-25/30 (ООО «Авеста», Россия). На установке был смонтирован компрессор ТЕТА (система усилителя ТЕТА Yb), который использовался для абляции. Энергия и длительность импульса лазерного луча на λ=1032 нм составляли 15 мкДж и 280 фс соответственно. Частота повторения и количество импульсов задавались внешним генератором. Объем раствора в кювете составлял 1,5 мл, время абляции варьировали от 1 до 7 минут. Общий объем каждого образца составлял 1,5 мл. Толщина слоя дистиллированной воды над поверхностью металлической пластины составляла 1 мм. Каждый пакет лазерных импульсов фокусировался на новое место пластины. Для проведения абляции кювета устанавливалась на прецизионный моторизованный позиционер 8 MTF-102LS05 (Standa, Литва), управляемый программой XILab. После абляции раствор приобретал слегка серый цвет. Гидродинамический радиус полученных НЧ был измерен методом динамического рассеяния света на установке PhotoCorr Complex (ООО «ФотоКорр», Россия) и достигал в максимуме распределения 51 нм. Плазмонная активность наночастиц проверялась на спектрофотометре UV-2600 (Shimadzu, Япония), где и была зарегистрирована полоса поглощения плазмонов платины в максимуме при λ=251 нм. После синтеза наночастиц и для проведения измерений флуоресценции, времени жизни и квантового выхода было наночастицы платины и тромбоциты были разделены на две пробирки по 15 мкл каждая. Затем для получения той же концентрации тромбоцитов в первую пробирку добавляли 15 мкл водного раствора хлорида натрия, а во вторую - 15 мкл коллоидного раствора НЧ платины. После этого каждый образец слегка встряхивали. В результате для экспериментальной части готовилось 30 экспериментальных образцов (15 образцов без наночастиц платины и 15 образцов с наночастицами платины). Мы использовали прозрачные кварцевые кюветы и подложки в ультрафиолетовом и видимом диапазонах для всех экспериментов со спектральным и временным разрешением. Прозрачное УФ-видимое кварцевое стекло размером 4×4×1 мм помещалось в кварцевый держатель размером 30×20×3 мм. Все кварцевые кюветы и держатели очищали изопропиловым спиртом, промывали водой Milli-Q (18,2 МОм/см) и сушили при комнатной температуре в закрытом чистом боксе. Затем на каждую из двух подложек наносили по 5 мкл образца и оставляли в покое до полного высыхания (~30 мин), после чего осуществляли флуоресцентную съемку контролей и экспериментальных образцов, анализируя затем, изменения флуоресценции, квантового выхода и времени жизни флуоресценции.
Claims (2)
1. Оптический сенсор для тушения флуоресценции оптически активных аминокислот тромбоцитов, состоящий из коллоидного раствора наночастиц металла, отличающийся тем, что изготавливается из химически и биологически инертной платины, размером 51 нм, находящейся в состоянии коллоидного раствора в пробирке.
2. Способ получения оптического сенсора для тушения флуоресценции оптически активных аминокислот тромбоцитов, при котором создают наночастицу платины, отличающийся тем, что пластину из химически чистой платины размером 1×1 см помещают в кварцевую кювету с водой, имеющей удельное сопротивление 18,2 MΩ/см, и аблируют с помощью фемтосекундных импульсов энергией 15 мкДж, длительностью импульса 280 фс, длиной волны λ=1032 нм, получая таким образом в течение времени от 1 до 7 минут коллоидный раствор наночастиц платины объемом 1,5 мл.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2787689C1 true RU2787689C1 (ru) | 2023-01-11 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA201690265A2 (ru) * | 2006-07-12 | 2016-06-30 | Юниверсити Оф Теннесси Рисерч Фаундейшн | Фармацевтические композиции, содержащие замещенные ациланилиды |
RU2603060C2 (ru) * | 2014-12-25 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО НижГМА Минздрава России) | Модифицированный биосенсор для детекции внутриклеточной рн |
RU2616879C1 (ru) * | 2016-03-04 | 2017-04-18 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Флуоресцентный оптический ДНК-биосенсор |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA201690265A2 (ru) * | 2006-07-12 | 2016-06-30 | Юниверсити Оф Теннесси Рисерч Фаундейшн | Фармацевтические композиции, содержащие замещенные ациланилиды |
RU2603060C2 (ru) * | 2014-12-25 | 2016-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО НижГМА Минздрава России) | Модифицированный биосенсор для детекции внутриклеточной рн |
RU2616879C1 (ru) * | 2016-03-04 | 2017-04-18 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Флуоресцентный оптический ДНК-биосенсор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Brinks et al. | Two-photon lifetime imaging of voltage indicating proteins as a probe of absolute membrane voltage | |
Marcu et al. | Fluorescence lifetime spectroscopy and imaging: principles and applications in biomedical diagnostics | |
Dittrich et al. | Photobleaching and stabilization of. fluorophores used for single-molecule analysis. with one-and two-photon excitation | |
Ozaki | Medical application of Raman spectroscopy | |
Kneipp et al. | Surface-enhanced Raman scattering: A new tool for biomedical spectroscopy | |
LU82587A1 (fr) | Composition appropriee pour l'examen de tissus et/ou de liquides biologiques et son procede d'utilisation | |
Reyes-Goddard et al. | Photodiagnosis using Raman and surface enhanced Raman scattering of bodily fluids | |
Ryškevič et al. | Concept design of a UV light-emitting diode based fluorescence sensor for real-time bioparticle detection | |
Scholz et al. | The singlet-oxygen-sensitized delayed fluorescence in mammalian cells: a time-resolved microscopy approach | |
Sistemich et al. | Near‐Infrared Fluorescence Lifetime Imaging of Biomolecules with Carbon Nanotubes | |
Kathiravan et al. | Interaction of colloidal TiO2 with human serum albumin: A fluorescence quenching study | |
Botchway et al. | Real‐time cellular uptake of serotonin using fluorescence lifetime imaging with two‐photon excitation | |
Li et al. | Unveiling the Molecular Dynamics in a Living Cell to the Subcellular Organelle Level Using Second-Harmonic Generation Spectroscopy and Microscopy | |
Zini et al. | Drug diffusivities in nanofibrillar cellulose hydrogel by combined time-resolved Raman and fluorescence spectroscopy | |
RU2787689C1 (ru) | Оптический сенсор для тушения флуоресценции оптически активных аминокислот тромбоцитов и способ его получения | |
Beyreiss et al. | Label-free fluorescence detection of aromatic compounds in chip electrophoresis applying two-photon excitation and time-correlated single-photon counting | |
Chen et al. | A large Stokes shift NIR fluorescent probe for visual monitoring of mitochondrial peroxynitrite during inflammation and ferroptosis and in an Alzheimer's disease model | |
Letuta et al. | Optical diagnostics of biological tissue cells during their cultivation in polymers | |
Li et al. | Label-free detection of single protein molecules using deep UV fluorescence lifetime microscopy | |
US9376315B2 (en) | Polarized fluorescent nanospheres | |
JP2008128905A (ja) | 活性酸素検出装置および活性酸素検出方法 | |
Rusciano et al. | Cell imaging by spontaneous and amplified Raman spectroscopies | |
RU2794993C1 (ru) | Оптический сенсор с плазмонной структурой для определения низких концентраций флуоресцентных аминокислот тромбоцита и способ его получения | |
Ali et al. | Interaction of polyvinylthiol-functionalized silver nanoparticles with bovine serum albumin | |
Li et al. | Observation of Singlet Oxygen with Single-Molecule Photosensitization by Time-Dependent Photon Statistics |