RU2810180C2 - Device for identification of proteins and nucleic acids - Google Patents
Device for identification of proteins and nucleic acids Download PDFInfo
- Publication number
- RU2810180C2 RU2810180C2 RU2022111763A RU2022111763A RU2810180C2 RU 2810180 C2 RU2810180 C2 RU 2810180C2 RU 2022111763 A RU2022111763 A RU 2022111763A RU 2022111763 A RU2022111763 A RU 2022111763A RU 2810180 C2 RU2810180 C2 RU 2810180C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- probe
- substrate
- nanohole
- channel
- proteins
- Prior art date
Links
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title claims abstract description 57
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 title claims abstract description 56
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 title claims abstract description 18
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 title claims abstract description 18
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 118
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 74
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 claims abstract description 32
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 43
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 34
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 32
- 230000005945 translocation Effects 0.000 description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 15
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 11
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 11
- 108090000190 Thrombin Proteins 0.000 description 11
- 229920002477 rna polymer Polymers 0.000 description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 9
- 108020004682 Single-Stranded DNA Proteins 0.000 description 8
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 7
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 7
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 7
- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 description 6
- 241001678559 COVID-19 virus Species 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 241001124076 Aphididae Species 0.000 description 5
- 108091023037 Aptamer Proteins 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 4
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 4
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 4
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 210000003050 axon Anatomy 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229960002685 biotin Drugs 0.000 description 3
- 235000020958 biotin Nutrition 0.000 description 3
- 239000011616 biotin Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000001418 larval effect Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide Substances CCN=C=NCCCN(C)C LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 101710141454 Nucleoprotein Proteins 0.000 description 2
- 108010039918 Polylysine Proteins 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 108010090804 Streptavidin Proteins 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N cytosine Chemical compound NC=1C=CNC(=O)N=1 OPTASPLRGRRNAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N guanine Chemical compound O=C1NC(N)=NC2=C1N=CN2 UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000269 nucleophilic effect Effects 0.000 description 2
- 229920000656 polylysine Polymers 0.000 description 2
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000012460 protein solution Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N thymine Chemical compound CC1=CNC(=O)NC1=O RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JWDFQMWEFLOOED-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 3-(pyridin-2-yldisulfanyl)propanoate Chemical compound O=C1CCC(=O)N1OC(=O)CCSSC1=CC=CC=N1 JWDFQMWEFLOOED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AASYSXRGODIQGY-UHFFFAOYSA-N 1-[1-(2,5-dioxopyrrol-1-yl)hexyl]pyrrole-2,5-dione Chemical compound O=C1C=CC(=O)N1C(CCCCC)N1C(=O)C=CC1=O AASYSXRGODIQGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SHKUUQIDMUMQQK-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(oxiran-2-ylmethoxy)butoxymethyl]oxirane Chemical compound C1OC1COCCCCOCC1CO1 SHKUUQIDMUMQQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 3-(dimethylamino)propyliminomethylidene-ethylazanium;chloride Chemical compound Cl.CCN=C=NCCCN(C)C FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ALYNCZNDIQEVRV-UHFFFAOYSA-N 4-aminobenzoic acid Chemical compound NC1=CC=C(C(O)=O)C=C1 ALYNCZNDIQEVRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 description 1
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108090001008 Avidin Proteins 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000053642 Catalytic RNA Human genes 0.000 description 1
- 108090000994 Catalytic RNA Proteins 0.000 description 1
- 108020004638 Circular DNA Proteins 0.000 description 1
- 102100031673 Corneodesmosin Human genes 0.000 description 1
- 101710139375 Corneodesmosin Proteins 0.000 description 1
- 230000006820 DNA synthesis Effects 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940096437 Protein S Drugs 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 108010031318 Vitronectin Proteins 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229960000643 adenine Drugs 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 229940064734 aminobenzoate Drugs 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000012062 aqueous buffer Substances 0.000 description 1
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 description 1
- LNQHREYHFRFJAU-UHFFFAOYSA-N bis(2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) pentanedioate Chemical compound O=C1CCC(=O)N1OC(=O)CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O LNQHREYHFRFJAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000001793 charged compounds Polymers 0.000 description 1
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 1
- GTKRFUAGOKINCA-UHFFFAOYSA-M chlorosilver;silver Chemical compound [Ag].[Ag]Cl GTKRFUAGOKINCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229940104302 cytosine Drugs 0.000 description 1
- JKNIOHXBRYZCTM-UHFFFAOYSA-N dimethyl hexanediimidate;hydrochloride Chemical compound Cl.COC(=N)CCCCC(=N)OC JKNIOHXBRYZCTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000012039 electrophile Substances 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- ZBKFYXZXZJPWNQ-UHFFFAOYSA-N isothiocyanate group Chemical group [N-]=C=S ZBKFYXZXZJPWNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005439 maleimidyl group Chemical group C1(C=CC(N1*)=O)=O 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 1
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 108091092562 ribozyme Proteins 0.000 description 1
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 229940113082 thymine Drugs 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к биоаналитической химии и может быть использовано для качественного и количественного определения растворенных белков или нуклеиновых кислот (ПК) в анализируемом образце.The invention relates to bioanalytical chemistry and can be used for the qualitative and quantitative determination of dissolved proteins or nucleic acids (NA) in the analyzed sample.
Известно устройство для определения белков и НК, выполненное в виде зонда, имеющего сквозной канал с наноотверстием на конце, представляющее из себя капилляр, содержащий внутри электрод, контактирующий с вводимым раствором электролита, и соединенный с находящимися вне зонда источником электрического тока, устройством для измерения электрического сигнала и противоэлектродом, которое также содержит снаружи зонда блок его позиционирования. (Li W. et al. Single protein molecule detection by glass nanopores // ACS nano. - 2013. - T. 7. - №. 5. - C. 4129-4134).A device for determining proteins and NK is known, made in the form of a probe having a through channel with a nanohole at the end, which is a capillary containing inside an electrode in contact with the injected electrolyte solution, and connected to a source of electric current located outside the probe, a device for measuring electric signal and a counter electrode, which also contains a positioning block outside the probe. (Li W. et al. Single protein molecule detection by glass nanopores // ACS nano. - 2013. - T. 7. - No. 5. - P. 4129-4134).
Известное устройство содержит признаки, совпадающие с существенными признаками предлагаемого технического решения, такие как наличие у известного устройства зонда, имеющего сквозной канал с наноотверстием на конце, наличие внутри канала электрода, соединенного с находящимся вне зонда источником электрического тока, устройством для измерения электрического сигнала и противоэлектродом, а также наличие у устройства блока позиционирования зонда.The known device contains features that coincide with the essential features of the proposed technical solution, such as the presence of a probe having a through channel with a nanohole at the end, the presence inside the channel of an electrode connected to an electric current source located outside the probe, a device for measuring an electrical signal and a counter electrode , as well as the presence of a probe positioning unit in the device.
Известно устройство для определения белков и НК, выполненное в виде зонда, представляющего из себя кантилевер, содержащий внутри зонда кантилевера сквозной канал с наноотверстием на конце, содержащий внутри канала электрод, контактирующий с вводимым раствором электролита и соединенный с находящимися вне зонда источником электрического тока, устройством для измерения электрического сигнала и противоэлектродом, которое также содержит снаружи зонда блок его позиционирования (Aramesh М. et al. Localized detection of ions and biomolecules with a force-controlled scanning nanopore microscope // Nature Nanotechnology. - 2019. - T. 14. - №. 8. - C. 791-798).A device for determining proteins and NCs is known, made in the form of a probe, which is a cantilever containing inside the cantilever probe a through channel with a nanohole at the end, containing inside the channel an electrode in contact with the injected electrolyte solution and connected to a source of electric current located outside the probe, a device for measuring the electrical signal and a counter electrode, which also contains a positioning unit outside the probe (Aramesh M. et al. Localized detection of ions and biomolecules with a force-controlled scanning nanopore microscope // Nature Nanotechnology. - 2019. - T. 14. - No. 8. - pp. 791-798).
Известное устройство содержит признаки, совпадающие с существенными признаками предлагаемого технического решения, такие как наличие у известного устройства зонда, имеющего сквозной канал с наноотверстием на конце, наличие внутри канала электрода, соединенного с находящимися вне зонда источником электрического тока, устройством для измерения электрического сигнала и противоэлектродом, а также наличие у устройства блока позиционирования зонда.The known device contains features that coincide with the essential features of the proposed technical solution, such as the presence of a probe with a through channel with a nanohole at the end of the known device, the presence inside the channel of an electrode connected to an electric current source located outside the probe, a device for measuring an electrical signal and a counter electrode , as well as the presence of a probe positioning unit in the device.
Наиболее близким к заявляемому является известное устройство для определения белков и НК, выполненное в виде зонда, имеющего сквозной канал с наноотверстием на конце, представляющее из себя капилляр, содержащий внутри электрод, контактирующий с вводимым раствором электролита и соединенный с находящимися вне зонда источником электрического тока, устройством для измерения электрического сигнала и противоэлектродом, которое также содержит снаружи зонда блок его позиционирования [патент США US2009/0205960 А1, МПК G01N 27/26 (2006.01)].Closest to the claimed one is a known device for the determination of proteins and NCs, made in the form of a probe having a through channel with a nanohole at the end, which is a capillary containing inside an electrode in contact with the injected electrolyte solution and connected to an electric current source located outside the probe, a device for measuring the electrical signal and a counter electrode, which also contains a positioning unit outside the probe [US patent US2009/0205960 A1, IPC G01N 27/26 (2006.01)].
Известное устройство содержит признаки, совпадающие с существенными признаками предлагаемого технического решения, такие как наличие у известного устройства зонда, имеющего сквозной канал с наноотверстием на конце, наличие внутри канала электрода, соединенного с находящимся вне зонда источником электрического тока, устройством для измерения электрического сигнала и противоэлектродом, а также наличие у устройства находящегося вне зонда блока позиционирования.The known device contains features that coincide with the essential features of the proposed technical solution, such as the presence of a probe having a through channel with a nanohole at the end, the presence inside the channel of an electrode connected to an electric current source located outside the probe, a device for measuring an electrical signal and a counter electrode , as well as the presence of a positioning unit located outside the probe.
Недостатками известного устройства является то, что оно позволяет специфично определять только 1 тип белка или НК ( один аналит), а при использовании смеси различных белков или НК дает возможность определять лишь их суммарное количество без идентификации их по типам, а также не обеспечивает высокую чувствительность определения белков или НК.The disadvantages of the known device are that it allows the specific determination of only 1 type of protein or NA (one analyte), and when using a mixture of different proteins or NA, it makes it possible to determine only their total quantity without identifying them by type, and also does not provide high sensitivity of determination proteins or NK.
Технической задачей изобретения является создание устройства для определения белков и НК, лишенного вышеуказанных недостатков.The technical objective of the invention is to create a device for the determination of proteins and NAs, devoid of the above disadvantages.
Технический результат изобретения заключается в повышении количества одновременно определяемых белков или НК, повышении чувствительности определения тестируемых веществ и обеспечении возможности их идентификации по типам.The technical result of the invention is to increase the number of simultaneously determined proteins or NAs, increase the sensitivity of determining the test substances and provide the possibility of their identification by type.
Предварительно были проведены эксперименты с различными устройствами для определения белков и НК, которые показали, что указанные технические результаты достигаются в том случае, когда устройство для определения белков и НК, включающее зонд, имеющий сквозной канал с наноотверстием на конце, содержащее внутри канала электрод, соединенный с находящимися вне зонда источником электрического тока, устройством для измерения электрического сигнала и противоэлектродом. также содержащее блок позиционирования зонда, устройство дополнительно включает расположенную под наноотверстием канала подложку, которая содержит участки, модифицированные неразветвленным полиэлектролитом (ПЭ), связанным с одного конца с подложкой, а с противоположного конца соединенным со специфичным соединением к различным типам определяемых белков и НК.Previously, experiments were carried out with various devices for the determination of proteins and NAs, which showed that the specified technical results are achieved in the case when the device for the determination of proteins and NAs, including a probe having a through channel with a nanohole at the end, containing an electrode inside the channel, connected with an electric current source, a device for measuring the electrical signal and a counter electrode located outside the probe. Also containing a probe positioning unit, the device additionally includes a substrate located under the nanohole of the channel, which contains sections modified with a straight-chain polyelectrolyte (PE) connected at one end to the substrate, and at the opposite end connected to a specific compound for various types of proteins and NCs being detected.
Предлагаемое устройство является новым и не описано в патентной и научно-технической литературе.The proposed device is new and has not been described in patent or scientific and technical literature.
Рассматриваемое техническое решение может быть использовано для определения биомолекул, включающих белки и НК. При этом биомолекулы могут включать в себя также антитела, онкомаркеры, олигонуклеотиды, пептиды, ферменты и т. д., но не ограничиваются ими. Размер анализируемых биомолекул при измерениях не критичен и для большинства биологических молекул составляет 5-20 нанометров (нм). При этом анализируемые соединения могут вводиться как в чистом виде, так и в виде растворов в подходящем растворителе, а также в составе любых биологических жидкостей.The technical solution under consideration can be used to determine biomolecules, including proteins and NCs. Moreover, biomolecules may also include, but are not limited to, antibodies, tumor markers, oligonucleotides, peptides, enzymes, etc. The size of the analyzed biomolecules during measurements is not critical and for most biological molecules is 5-20 nanometers (nm). In this case, the analyzed compounds can be administered both in pure form and in the form of solutions in a suitable solvent, as well as as part of any biological fluids.
Предлагаемое устройство обязательно должно включать зонд, имеющий по крайней мере один сквозной канал и содержащий наноотверстие (нанопору) на одном из концов. Диаметр внутренней части канала должен давать возможность вставлять внутрь его электрод, контактирующий с раствором, вводимым внутрь зонда.The proposed device must necessarily include a probe that has at least one through channel and contains a nanohole (nanopore) at one of the ends. The diameter of the inner part of the channel should make it possible to insert an electrode inside it, which is in contact with the solution introduced inside the probe.
Если предлагаемое устройство не будет содержать зонд, то оно будет неработоспособно.If the proposed device does not contain a probe, it will be inoperative.
Если в предлагаемом устройстве канал будет несквозным или он не будет содержать наноотверстие на одном из своих концов, или канала в устройстве вообще не будет, то данное техническое решение утратит работоспособность.If in the proposed device the channel is not through or it does not contain a nanohole at one of its ends, or there is no channel in the device at all, then this technical solution will lose its functionality.
Используемые в предлагаемом техническом решении зонды могут представлять собой нанокапилляры или полые кантилеверы, используемые в жидкостной силовой микроскопии. Нанокапилляры могут быть изготовлены из различных непроводящих электрический ток материалов, например, из стекла, кварца, полимеров и т.п. Можно также использовать керамику, стеклокерамику и боросиликатное стекло. Следует отметить, что при изготовлении нанокапилляров могут использоваться различные типы стекла. Ключевой особенностью материала должна быть способность изготовленного из него капилляра вытягиваться.The probes used in the proposed technical solution can be nanocapillaries or hollow cantilevers used in liquid force microscopy. Nanocapillaries can be made from various non-conducting materials, for example, glass, quartz, polymers, etc. Ceramic, glass-ceramic and borosilicate glass can also be used. It should be noted that various types of glass can be used in the manufacture of nanocapillaries. A key feature of the material should be the ability of the capillary made from it to stretch.
Методика получения таких капилляров известна и описана в научно-технической литературе (Rodolfa K.Т. et al. Nanoscale pipetting for controlled chemistry in small arrayed water droplets using a double-barrel pipet // Nano letters. - 2006. - T. 6. - №. 2. - C. 252-257).The method for producing such capillaries is known and described in the scientific and technical literature (Rodolfa K.T. et al. Nanoscale pipetting for controlled chemistry in small arrayed water droplets using a double-barrel pipet // Nano letters. - 2006. - T. 6. - No. 2. - pp. 252-257).
В качестве зонда также могут использоваться полые кантилеверы, изготовленные из различных непроводящих электрический ток материалов, например, из кремния или нитрида кремния и имеющие внутри зонда сквозной канал с наноотверстием на конце зонда кантилевера. В данном техническом решении внутренний диаметр канала зонда кантилевера может варьироваться и составлять, например, 10-100 нм. Данные кантилеверы описаны в научно-технической литературе и коммерчески доступны (Cytosurge, Швейцария).Hollow cantilevers made of various non-conducting materials, for example, silicon or silicon nitride, and having a through channel inside the probe with a nanohole at the end of the cantilever probe can also be used as a probe. In this technical solution, the inner diameter of the cantilever probe channel can vary and be, for example, 10-100 nm. These cantilevers are described in the scientific and technical literature and are commercially available (Cytosurge, Switzerland).
Диаметр наноотверстия определяется в соответствии с конкретной задачей и зависит от изучаемого аналита. При этом размер нанопоры должен быть сопоставимым с гидродинамическим диаметром исследуемых биомолекул. Значительное превышение диаметра нанопоры не позволит провести измерение.The diameter of the nanohole is determined in accordance with the specific task and depends on the analyte being studied. In this case, the size of the nanopore should be comparable to the hydrodynamic diameter of the biomolecules under study. Significantly exceeding the diameter of the nanopore will not allow measurement.
Следует отмстить, что в качестве зонда могут использоваться многоканальные зонды, которые представляют собой капилляр с двумя и более параллельными каналами (многоканальный нанокапилляр), которые имеют общую перегородку с друг другом. В каждом из капилляров должно быть наноотверстие на одном из концов. Многоканальные нанокапилляры могут быть изготовлены, например, из стеклянных капилляров (трубок) с использованием лазерного пуллера (Sutter, США). Они также коммерчески доступны (Sutter, США).It should be noted that multichannel probes, which are a capillary with two or more parallel channels (multichannel nanocapillary), which have a common partition with each other, can be used as a probe. Each capillary should have a nanohole at one end. Multichannel nanocapillaries can be made, for example, from glass capillaries (tubes) using a laser puller (Sutter, USA). They are also commercially available (Sutter, USA).
При использовании многоканальных зондов в каждом канале должен находиться электрод, соединенный с находящимся вне канала общим источником тока, устройством для измерения электрического сигнала и общим противоэлектродом.When using multichannel probes, each channel must contain an electrode connected to a common current source, a device for measuring the electrical signal, and a common counter electrode located outside the channel.
Многоканальные зонды могут быть заполнены различными пробами для одновременного определения аналитов в пробе с целью уменьшения продолжительности анализа.Multichannel probes can be loaded with a variety of samples to simultaneously detect analytes in a sample to reduce analysis time.
Положение зонда относительно плоскости подложки может быть любое, например, угол между зондами и плоскостью подложки может быть равен, например, 35-90°, однако предпочтительно, чтобы зонд был расположен под углом 90 градусов к плоскости подложки.The position of the probe relative to the substrate plane can be any, for example, the angle between the probes and the substrate plane can be equal to, for example, 35-90°, however, it is preferable that the probe be located at an angle of 90 degrees to the substrate plane.
В данном техническом решении устройство должно содержать по крайней мере один электрод, помещенный внутрь канала зонда, и расположенный вне зонда противоэлектрод, необходимый для создания разности потенциалов между заполненной электролитом внутренней частью зонда и раствором вне зонда.In this technical solution, the device must contain at least one electrode placed inside the probe channel and a counter electrode located outside the probe, which is necessary to create a potential difference between the inside of the probe filled with electrolyte and the solution outside the probe.
Следует отметить, что противоэлектрод традиционно используют при проведении электрохимических измерений. При этом электрод и противоэлектрод должны располагать по разные стороны от наноотверстия зонда.It should be noted that the counter electrode is traditionally used when carrying out electrochemical measurements. In this case, the electrode and counter electrode should be located on opposite sides of the probe nanohole.
В предлагаемом устройстве электроды могут быть изготовлены из любого электропроводящего материала, стабильного в водосодержащих растворах. В качестве электрода может выступать, например, серебряная проволока, покрытая хлоридом серебра. Если предлагаемое устройство не будет содержать электродов, то оно будет неработоспособно.In the proposed device, the electrodes can be made of any electrically conductive material that is stable in aqueous solutions. The electrode can be, for example, a silver wire coated with silver chloride. If the proposed device does not contain electrodes, it will be inoperative.
В данном техническом решении электроды должны быть соединены с источником электрического тока и устройством для измерения электрического сигнала, которые должны находиться вне зонда. В качестве источников тока могут быть использованы различные источники, например, такие, как потенциостат, гальваностат, patch-clamp усилитель и т.д. Данные источники тока должны давать возможность подавать электрическое напряжение, например, в диапазоне от -1 до 1 вольта. Устройства для измерения электрического сигнала также могут быть различны и должны давать возможность измерять изменения силы тока в диапазоне 1-100 пикоампер (пА) при базовом токе 10-100000 пА и представлять из себя, например, усилитель тока, patch-clamp усилитель, электрометр, высокоточный амперметр и т.п. Стоит отметить, что источник тока и устройство для измерения электрического сигнала могут быть заключены в один общий блок. Источник тока и устройство для измерения электрического сигнала должны быть относительно независимы от температуры или допускают компенсацию изменений температуры. При проведении измерений электрический ток должен быть преимущественно постоянным.In this technical solution, the electrodes must be connected to an electrical current source and a device for measuring the electrical signal, which must be located outside the probe. Various sources can be used as current sources, for example, such as a potentiostat, galvanostat, patch-clamp amplifier, etc. These current sources must be capable of supplying an electrical voltage, for example, in the range from -1 to 1 volt. Devices for measuring the electrical signal can also be different and should be able to measure changes in current strength in the range of 1-100 picoamperes (pA) with a base current of 10-100000 pA and be, for example, a current amplifier, patch-clamp amplifier, electrometer, high-precision ammeter, etc. It is worth noting that the current source and the device for measuring the electrical signal can be enclosed in one common unit. The current source and device for measuring the electrical signal must be relatively independent of temperature or capable of compensating for changes in temperature. When carrying out measurements, the electric current should be predominantly constant.
Устройство для измерения электрического сигнала дополнительно может быть подключено к аналого-цифровому преобразователю, который в свою очередь может быть соединен с персональным компьютером для записи и обработки полученных значений электрического сигнала в память устройства. Если в данном техническом решении источник тока и устройство для измерения электрического сигнала будут отсутствовать, то предлагаемое устройство становится неработоспособным.The device for measuring the electrical signal can additionally be connected to an analog-to-digital converter, which in turn can be connected to a personal computer to record and process the received electrical signal values into the device’s memory. If in this technical solution the current source and the device for measuring the electrical signal are missing, then the proposed device becomes inoperable.
В предлагаемом устройстве зонд должен быть жестко соединен с расположенным вне зонда блоком его позиционирования, обеспечивающим возможность перемещения зонда по осям X,Y,Z.In the proposed device, the probe must be rigidly connected to a positioning unit located outside the probe, which allows the probe to move along the X, Y, Z axes.
Блок позиционирования зонда позволяет контролируемо подводить зонд на различное расстояние от поверхности подложки. Контролировать положение конца зонда относительно подложки можно, например, используя принцип сканирующего ион-проводящего микроскопа (СИПМ), измеряя ионный ток, проходящий через наноотверстие зонда. Для этого внутрь канала в зонде, по крайней мере один канал которого заполнен электролитом, помещают серебряную проволоку, покрытую хлоридом серебра. При этом противоэлектрод опускают в раствор электролита, в котором находится подложка. При подаче потенциала на зонд измеряют ионный ток с помощью усилителя, например, MultiClamp 700 В (Axon Instruments, США) с коэффициентом усиления 1 мВ/пА, используя фильтр нижних частот 10 кГц. По мере приближения конца зонда к подложке ионный ток, протекающий через наноотверстие зонда, будет уменьшаться. Падение тока может выступать в качестве сигнала обратной связи для управления положением зонда относительно поверхности подложки. Таким образом, контролируя ионный ток можно определить точное положение зонда относительно поверхности и управлять им.The probe positioning unit allows you to controllably move the probe to different distances from the substrate surface. The position of the tip of the probe relative to the substrate can be controlled, for example, using the principle of a scanning ion-conducting microscope (SICM), measuring the ion current passing through the nanohole of the probe. To do this, a silver wire coated with silver chloride is placed inside a channel in the probe, at least one channel of which is filled with electrolyte. In this case, the counter electrode is lowered into the electrolyte solution in which the substrate is located. When a potential is applied to the probe, the ion current is measured using an amplifier, for example, MultiClamp 700 V (Axon Instruments, USA) with a gain of 1 mV/pA, using a low-pass filter of 10 kHz. As the end of the probe approaches the substrate, the ion current flowing through the nanohole of the probe will decrease. The current drop can act as a feedback signal to control the position of the probe relative to the substrate surface. Thus, by controlling the ion current, the exact position of the probe relative to the surface can be determined and controlled.
Обработку полученного сигнала от усилителя проводят с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), например, Axon Digidata 1550 (Axon Instruments, США) и программного обеспечения для сбора данных. С целью изоляции от внешних электромагнитных полей система сканирования может быть экранируема камерой Фарадея.The received signal from the amplifier is processed using an analog-to-digital converter (ADC), for example, Axon Digidata 1550 (Axon Instruments, USA) and data acquisition software. In order to isolate it from external electromagnetic fields, the scanning system can be shielded with a Faraday chamber.
Данный блок также может обладать функцией, обеспечивающей грубое позиционирование зонда по осям XYZ, с помощью либо моторизированных сервоприводов, либо механических ручных винтов с микрометровой точностью, а также может содержать пьезоактуаторы для позиционирования зонда с более высокой точностью.This unit may also have a feature that provides coarse XYZ positioning of the probe using either motorized servos or mechanical hand screws with micrometer precision, and may also contain piezo actuators for higher precision probe positioning.
Предлагаемое устройство также может дополнительно содержать блок позиционирования подложки, позволяющий осуществлять ее перемещение в плоскости XY.The proposed device may also additionally contain a substrate positioning unit, allowing its movement in the XY plane.
Предлагаемое устройство может дополнительно содержать систему обработки данных, которая запрограммирована таким образом, что она записывает движения зонда относительно подложки по осям XYZ. Расстояние между наноотверстием зонда и подложкой контролируется на основе изменений ионного тока, протекающего через наноотверстие зонда. Данный блок также может быть дополнительно подключен к программируемому устройству, например, к компьютеру, для ввода пользователем вручную координат расположения зонда.The proposed device may further include a data processing system that is programmed to record the XYZ movements of the probe relative to the substrate. The distance between the probe nanohole and the substrate is controlled based on changes in the ion current flowing through the probe nanohole. This block can also be additionally connected to a programmable device, for example, to a computer, for the user to manually enter the coordinates of the probe location.
Если устройство не будет содержать противоэлектрод или противоэлектрод не будет контактировать с вводимым раствором электролита, то данное устройство становится неработоспособным.If the device does not contain a counter electrode or the counter electrode does not contact the injected electrolyte solution, then the device becomes inoperable.
Предлагаемое устройство дополнительно содержит расположенную под наноотверстием зонда подложку. Если в процессе эксплуатации устройства подложка будет находиться не под наноотверстием зонда, а, например, в стороне от зонда, то устройство утратит работоспособность.The proposed device additionally contains a substrate located under the nanohole of the probe. If during operation of the device the substrate is not located under the nanohole of the probe, but, for example, away from the probe, then the device will lose its functionality.
В данном техническом решении подложка содержит участки, модифицированные неразветвленным ПЭ с одного конца связанным с подложкой. В качестве такого ПЭ можно использовать, например, дезоксирибонулеиновую кислоту (ДНК), рибонуклеиновую кислоту (РНК), полипептид и т.п. Молекулярная масса используемого ПЭ зависит от решаемой задачи и может варьироваться и составлять, например, 5-200 килодальтон (кДа). Стоит отметить, что ПЭ должен быть неразветвленным. При использовании разветвленного ПЭ технический результат не достигается. Технический результат также не достигается, если на подложку будет нанесен ПЭ, который с одного конца не связан с подложкой.In this technical solution, the substrate contains sections modified with unbranched PE at one end connected to the substrate. As such a PE, for example, deoxyribonuleic acid (DNA), ribonucleic acid (RNA), a polypeptide, etc. can be used. The molecular weight of the PE used depends on the problem being solved and can vary and be, for example, 5-200 kilodaltons (kDa). It is worth noting that PE must be unbranched. When using branched PE, the technical result is not achieved. The technical result is also not achieved if PE is applied to the substrate, which is not connected to the substrate at one end.
Используемый ПЭ обязательно должен быть связан с противоположного конца с соединением, специфично связывающим анализируемый белок или НК. В качестве соединения, чувствительного к определяемым аналитам, могут выступать НК (включая генные фрагменты, кольцевая ДНК, рибозимы и аптамеры), антитела, белки, полипептиды, пептиды, хелаторы и т.д. Если используемый ПЭ не будет связан с противоположного конца с соединением, специфично связывающим анализируемый белок или НК, то данное устройство будет неработоспособным.The PE used must be connected at the opposite end to a compound that specifically binds the protein or NA being analyzed. NAs (including gene fragments, circular DNA, ribozymes and aptamers), antibodies, proteins, polypeptides, peptides, chelators, etc. can act as a compound sensitive to the analytes being determined. If the PE used is not connected at the opposite end to a compound that specifically binds the protein or NA being analyzed, then the device will be inoperative.
Аптамеры представляют собой олигонуклеотиды (ДНК или РНК), которые могут связываться с высоким сродством и специфичностью с широким спектром целевых молекул, таких как лекарственные препараты, белки или другие органические или неорганические молекулы. Аптамеры генерируются процессом отбора in vitro, называемым SELEX (систематическая эволюция лигандов путем экспоненциального обогащения). Метод SELEX позволил идентифицировать уникальные молекулы РНК / ДНК из очень больших популяций олигомеров со случайной последовательностью (библиотеки ДНК или РНК), которые связываются с целевой молекулой с очень высоким сродством и специфичностью. В качестве аптамеров с различным количеством нуклеотидных звеньев в цепи могут быть использованы, например, такие коммерчески доступные нуклеотиды, производимые компанией "ДНК- синтез" (http://www.oligos.ru/ ), имеющие, например, последовательность звеньев (SEQ ID NO.1 5'-AGGTCGCCGCCCTTTTTTTTGCTGGATGTCACCGGATTGTCGGACATCGGATTGTCTGAGTCATATGACACATCCAGC-3'), (SEQ ID NO.2 5'-AGGTCGCCGCCCTTTTTTTTGCT GGATGTTGACCTTTACAGATCGGATTCTGTGGGGCGTTAAACTGAC AC ATCCAGC-3'), (SEQ ID NO.3 (5'-GGTTGGTGTGGTTGG-3') и т.д., где буква А обозначает аденин, Т - тимин, G - гуанин и С - цитозин, которые являются нуклеотидными звеньями.Aptamers are oligonucleotides (DNA or RNA) that can bind with high affinity and specificity to a wide range of target molecules, such as drugs, proteins, or other organic or inorganic molecules. Aptamers are generated by an in vitro selection process called SELEX (systematic evolution of ligands by exponential enrichment). The SELEX method has enabled the identification of unique RNA/DNA molecules from very large populations of random sequence oligomers (DNA or RNA libraries) that bind to the target molecule with very high affinity and specificity. As aptamers with different numbers of nucleotide units in the chain, for example, commercially available nucleotides produced by the DNA Synthesis company (http://www.oligos.ru/) can be used, having, for example, the sequence of units (SEQ ID NO.1 5'-AGGTCGCCGCCCTTTTTTTTGCTGGATGTCACCGGATTGTCGGACATCGGATTGTCTGAGTCATATGACACATCCAGC-3'), (SEQ ID NO.2 5'-AGGTCGCCGCCCTTTTTTTTGCT GGATGTTGACCTTTACAGATCGGATTCTGTGGGGCGTTAAACTGAC AC ATCCAGC-3'), (SEQ ID NO.3 (5'-GGTTGGTGTG GTGG-3'), etc. , where the letter A stands for adenine, T for thymine, G for guanine and C for cytosine, which are nucleotide units.
В качестве твердой подложки могут быть использованы, например, стекло, кремний, золото, мембранные фильтры, гидрогели на основе полиакриламида, различные полимерные материалы. Модификация подложки молекулами ПЭ по типу связи может быть ковалентной и нековалентной. При нековалентной иммобилизации ПЭ могут удерживаться на подложке за счет специфических или неспецифических (как правило, электростатических) взаимодействий, например, электростатическое взаимодействие отрицательных зарядов фосфатных остатков в олигонуклеотидах с положительными зарядами протонированных аминогрупп подложек, модифицированных, например, (3-аминопропил)триэтоксисиланом. Примером специфичного нековалентного взаимодействия является образование комплекса биотина с авидином (или стрептавидином). В то же время, учитывая чрезвычайную прочность такого комплекса, данное взаимодействие мало чем отличается от обычной ковалентной связи.For example, glass, silicon, gold, membrane filters, polyacrylamide-based hydrogels, and various polymer materials can be used as a solid substrate. Modification of the substrate with PE molecules according to the type of bond can be covalent and non-covalent. With non-covalent immobilization, PEs can be retained on the substrate due to specific or nonspecific (usually electrostatic) interactions, for example, electrostatic interaction of negative charges of phosphate residues in oligonucleotides with positive charges of protonated amino groups of substrates modified, for example, with (3-aminopropyl)triethoxysilane. An example of a specific non-covalent interaction is the formation of a complex of biotin with avidin (or streptavidin). At the same time, given the extreme strength of such a complex, this interaction is not much different from an ordinary covalent bond.
Химические реакции, используемые при иммобилизации ПЭ на подложке, могут быть различными, например, это может быть образование амидных или фосфамидных связей, протекающих в присутствии разнообразных конденсирующих агентов (например, водорастворимого гидрохлорида 1-этил-3-(3- диметиламинопропил)карбодиимида (EDC) или образование связей, основанных на реакции нуклеофильных групп (- NH2, -NHNH2, -SH и др.) с такими электрофилами, как эпокси-группы, изотиоцианатные группы и малеимидные фрагменты. Для формирования связей между двумя нуклеофильными группами, одна из которых находится на поверхности подложки, а вторая присоединена к фрагменту ПЭ, могут использоваться гомобифункциональные агенты, например, диглицидиловый эфир 1,4-бутандиола, бисмалеимидогексан, гидрохлорид диметиладипимидата, дисукцинимидилглутарат и т.п. или гетеробифункциональные агенты, например, такие как (N-сукцинимидил-3-(2-пиридилдитио)пропионат, сукцинимидил-(4-иодоацетил)аминобензоат и т.п.The chemical reactions used in the immobilization of PE on a substrate can be different, for example, it can be the formation of amide or phosphamide bonds occurring in the presence of various condensing agents (for example, water-soluble 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride (EDC ) or the formation of bonds based on the reaction of nucleophilic groups (-NH 2 , -NHNH 2 , -SH, etc.) with electrophiles such as epoxy groups, isothiocyanate groups and maleimide fragments. To form bonds between two nucleophilic groups, one of which is located on the surface of the substrate, and the second is attached to the PE fragment, homobifunctional agents can be used, for example, 1,4-butanediol diglycidyl ether, bismaleimidohexane, dimethyl adipimidate hydrochloride, disuccinimidyl glutarate, etc. or heterobifunctional agents, for example, such as (N- succinimidyl-3-(2-pyridyldithio)propionate, succinimidyl-(4-iodoacetyl)aminobenzoate, etc.
Измерения с помощью предложенного устройства осуществляют следующим образом.Measurements using the proposed device are carried out as follows.
Зонд устройства заполняют электролитом, в качестве которого можно использовать, например, водный раствор LiCl, KСl, NaCl, водный буферный раствор трис(гидроксиметил)аминометана и т.д, но не ограничиваются ими. При этом можно использовать как водные растворы индивидуальной соли, так и смеси разных солей. Типичные ионы, содержащиеся в растворе, могут включат литий, натрий, калий, кальций и магний, а также хлорид, фосфат и бикарбонат. Эти составляющие ионы могут быть неорганическими, такими как хлорид (Сl-), а также органическими, такими как ацетат (СН3СОО), и одноатомными ионами, такими как фторид (F-), а также многоатомными ионами, такими как сульфат (SO4 2-).The probe of the device is filled with an electrolyte, which can be used, for example, an aqueous solution of LiCl, KCl, NaCl, an aqueous buffer solution of tris(hydroxymethyl)aminomethane, etc., but is not limited to them. In this case, you can use both aqueous solutions of individual salts and mixtures of different salts. Typical ions contained in the solution may include lithium, sodium, potassium, calcium and magnesium, as well as chloride, phosphate and bicarbonate. These constituent ions can be inorganic such as chloride (Cl - ), as well as organic such as acetate (CH 3 COO), and monoatomic ions such as fluoride (F-), as well as polyatomic ions such as sulfate (SO 4 2 -).
Если в процессе эксплуатации зонда не использовать электропроводящие растворы, то проведение измерений будет невозможно.If electrically conductive solutions are not used during the operation of the probe, then measurements will be impossible.
Исследуемый материал сам по себе может представлять собой электролит, такой как человеческая плазма, слюна, моча или другие жидкости организма, растворы и т. д.The material being tested may itself be an electrolyte such as human plasma, saliva, urine or other body fluids, solutions, etc.
Раствор используемого электролита должен проводить ионный ток, при этом концентрация соли в растворе может варьироваться и составлять, например, от 10 милимоль/л (мМ) до 4 моль/л (М), предпочтительно около 100 мМ катионов и анионов. При этом целесообразно использовать один и тот же электролит как для заполнения канала зонда, так и для внешнего раствора. При этом аналит должен находиться только либо внутри, либо снаружи канала зонда. Если в процессе эксплуатации устройства аналит будет находиться как внутри, так и снаружи зонда, то устройство утратит работоспособность. Анализируемый раствор можно нанести, например, на рабочую часть подложки, содержащую привитой ПЭ. При большом количестве анализируемого раствора определение белков или НК может осуществляться в емкости, на дне которой находится подложка.The electrolyte solution used must conduct ionic current, and the salt concentration in the solution can vary and range, for example, from 10 millimol/l (mM) to 4 mol/l (M), preferably about 100 mM cations and anions. In this case, it is advisable to use the same electrolyte both for filling the probe channel and for the external solution. In this case, the analyte must be located only either inside or outside the probe channel. If during operation of the device the analyte is located both inside and outside the probe, the device will lose its functionality. The analyzed solution can be applied, for example, to the working part of the substrate containing grafted PE. If the amount of solution being analyzed is large, the determination of proteins or NCs can be carried out in a container with a substrate at the bottom.
Анализируемым раствором можно также заполнить канал зонда устройства, при этом молекулы анализируемого вещества сначала будут выходить из наноотверстия на конце зонда за счет приложения к системе разности потенциалов, после чего будут связываться со специфичными соединениями, иммобилизированными на подложке.The analyte solution can also fill the probe channel of the device, with the analyte molecules first emerging from the nanohole at the end of the probe by applying a potential difference to the system, after which they will bind to specific compounds immobilized on the substrate.
После этого с помощью блока позиционирования зонда заполненный аналитом зонд опускают в раствор электролита, а затем зонд подводят к поверхности подложки. Следует отметить, что чем меньше расстоянии между наноотверстием зонда и поверхностью подложки, гем меньше будет регистрируемый ток. Падение тока может выступать как сигнал обратной связи для управления расстоянием между концом зонда и подложкой.After this, using the probe positioning unit, the probe filled with the analyte is lowered into the electrolyte solution, and then the probe is brought to the surface of the substrate. It should be noted that the smaller the distance between the probe nanohole and the substrate surface, the lower the recorded current will be. The current drop can act as a feedback signal to control the distance between the tip of the probe and the substrate.
После позиционирования зонда над поверхностью подложки происходит вытекание раствора аналита из наноотверствия зонда, аналит связывается со соединением, специфично связывающим его на подложке. Если раствор аналита уже нанесен на подложку, то связывание с вышеуказанным соединением происходит сразу после нанесения раствора на подложку. Стоит отметить, что на разные участки подложки могут быть нанесены соединения, которые специфичны к различным биомолекулам. Таким образом, позиционируя зонд в областях, модифицированных ПЭ, связанным с соединением, специфичным к разным биомолекулам, возможно специфичное определение различных биомолекул в жидкостях, в том числе биологических, содержащих смесь из большого количества побочных веществ. Сканирование участка подложки осуществляют в прыжковом режиме, в ходе которого связанный со специфичным соединением аналит проникает внутрь наноотверстия зонда, после чего наблюдается кратковременное увеличение или уменьшение ионного тока (транслокация), которое связано с прохождением анализируемый биомолекулы через наноотверстие зонда.After positioning the probe above the surface of the substrate, the analyte solution flows out of the nanohole of the probe, and the analyte binds to a compound that specifically binds it on the substrate. If the analyte solution is already applied to the substrate, then binding to the above compound occurs immediately after applying the solution to the substrate. It is worth noting that compounds that are specific to different biomolecules can be applied to different areas of the substrate. Thus, by positioning the probe in areas modified by PE associated with a compound specific to different biomolecules, it is possible to specifically determine various biomolecules in liquids, including biological ones, containing a mixture of a large number of by-products. Scanning of the substrate area is carried out in the hopping mode, during which the analyte associated with a specific compound penetrates into the nanohole of the probe, after which a short-term increase or decrease in the ion current (translocation) is observed, which is associated with the passage of the analyzed biomolecule through the nanohole of the probe.
Если при проведении эксперимента по определению белков или НК происходит их связывание со специфичным соединением, иммобилизированным с помощью ПЭ на подложке, и прохождение комплекса аналит-специфичное соединение через отверстие зонда, то происходит изменение ионного тока в система, данное событие регистрируется, определяются параметры изменения ионного тока, такие как продолжительность, форма и амплитуда. Продолжительность и амплитуда транслокации могут быть различными, зависеть от формы, размера, заряда и молекулярной массы определяемой молекулы. Она может составлять, например, от 0,2 до 40 милисекунд (мс) и зависит от скорости движения зонда от подложки. Амплитуда транслокации при осуществлении обнаружения различных типов белков может быть различна и зависит от многих факторов, например, от размера, заряда и конформации белка. После приближения зонда к подложке с последующим наблюдением транслокации, зонд контролируемо отводят от поверхности подложки таким образом, чтобы продолжительность транслокации комплекса анализируемая биомолекула-конъюгат на подложке значительно превышало продолжительность первичной транслокации во время подведения зонда к подложке.If, during an experiment to determine proteins or NCs, they bind to a specific compound immobilized using PE on a substrate, and the analyte-specific compound complex passes through the probe hole, then a change in the ion current into the system occurs, this event is recorded, and the parameters of the change in the ion current are determined. current, such as duration, shape and amplitude. The duration and amplitude of the translocation can be different and depend on the shape, size, charge and molecular weight of the molecule being detected. It can be, for example, from 0.2 to 40 milliseconds (ms) and depends on the speed of the probe moving from the substrate. The amplitude of translocation when detecting different types of proteins can be different and depends on many factors, for example, on the size, charge and conformation of the protein. After approaching the probe to the substrate with subsequent observation of translocation, the probe is moved away from the surface of the substrate in a controlled manner so that the duration of translocation of the analyzed biomolecule-conjugate complex on the substrate significantly exceeds the duration of the primary translocation during the application of the probe to the substrate.
Полученный электрический сигнал обрабатывают с использованием специального программного обеспечения с последующим определением продолжительности, амплитуды, формы транслокации. На основании полученных данных определяется тип молекулы.The resulting electrical signal is processed using special software, followed by determination of the duration, amplitude, and shape of the translocation. Based on the data obtained, the type of molecule is determined.
Для получения достоверных данных определение биомолекул проводят на разных участках одной подложки с целью обнаружения большего количества молекул аналита. По итогам проведения измерения проводят статистическую обработку полученных сигналов, сравнивая среднюю продолжительность, амплитуду транслокации молекул НК или белков с данными, полученными при проведении измерений на контрольной подложке, которая не содержит соединений, специфичных к определяемому аналиту. Таким образом, делают вывод о наличии исследуемого аналита в системе.To obtain reliable data, the determination of biomolecules is carried out on different areas of the same substrate in order to detect a larger number of analyte molecules. Based on the results of the measurement, statistical processing of the received signals is carried out, comparing the average duration and amplitude of translocation of NA molecules or proteins with the data obtained during measurements on a control substrate, which does not contain compounds specific to the analyte being determined. Thus, a conclusion is made about the presence of the analyte under study in the system.
В случае, если в системе присутствует смесь белков или НК, используют подложку, которая содержит несколько участков, модифицированных ПЭ со специфичными соединениями к различным типам белков или НК. Таким образом, последовательно сканируя различные участки подложки, можно сделать вывод о составе анализируемой смеси.If a mixture of proteins or NCs is present in the system, a substrate is used that contains several sections modified with PE with specific compounds for different types of proteins or NCs. Thus, by sequentially scanning different areas of the substrate, one can draw a conclusion about the composition of the analyzed mixture.
В случае проведения количественного обнаружения белков или НК предварительно осуществляют построение калибровочной кривой с использованием растворов с известными концентрациями белков или НК. При проведении измерений с помощью калибровочной кривой осуществляют расчет концентрации белка или НК в исследуемом растворе.In the case of quantitative detection of proteins or NAs, a calibration curve is first constructed using solutions with known concentrations of proteins or NAs. When carrying out measurements using a calibration curve, the concentration of protein or NA in the test solution is calculated.
Предлагаемое устройство универсально и дает возможность для определения с высокой чувствительностью белков и НК в режиме реального времени.The proposed device is universal and makes it possible to determine proteins and NAs with high sensitivity in real time.
Преимущества предлагаемого устройства иллюстрируют следующие примеры.The advantages of the proposed device are illustrated by the following examples.
Пример 1 (контрольный, по прототипу)Example 1 (control, based on prototype)
В опыте используют устройство, включающее зонд, имеющий сквозной канал с наноотверстием на конце и содержащий внутри канала электрод, соединенный с находящимися вне зонда источником электрического тока (потенциостат), устройством для измерения электрического сигнала (потенциометр) и противоэлектродом. Используемое устройство также содержит находящиеся вне зонда блок его позиционирования.The experiment uses a device that includes a probe having a through channel with a nanohole at the end and containing an electrode inside the channel connected to an electric current source (potentiostat) located outside the probe, a device for measuring the electrical signal (potentiometer) and a counter electrode. The device used also contains a positioning unit located outside the probe.
Зонд представляет собой капилляр с наноотверстием на одном из концов, изготовленный из одноканального кварцевого капилляра с наружным диаметром 1,2 мм и внутренним диаметром 0,9 мм (Sutter Instrument, США), который был подвергнут вытягиванию с использованием лазерного пуллера P-2000 (Sutter Instrument, США.) с целью получения капилляра с наноотверстием диаметром 5 нм на одном из концов. Для заполнения канала в капилляре используют иглу для шприца MicroFil (World Precision Instruments, США). Затем канал заполняют водным буферным раствором электролита, содержащим 10 мМ трис(гидроксиметил)аминометана и 100 мМ KСl, имеющим pH=8.The probe is a capillary with a nanohole at one end, made from a single-channel quartz capillary with an outer diameter of 1.2 mm and an inner diameter of 0.9 mm (Sutter Instrument, USA), which was pulled using a P-2000 laser puller (Sutter Instrument, USA.) in order to obtain a capillary with a nanohole with a diameter of 5 nm at one of the ends. To fill the channel in the capillary, a MicroFil syringe needle (World Precision Instruments, USA) is used. The channel is then filled with an aqueous electrolyte buffer solution containing 10 mM tris(hydroxymethyl)aminomethane and 100 mM KCl, having a pH of 8.
В заполненный электролитом канал помещают электрод, представляющий собой серебряную проволоку, покрытую хлоридом серебра. При этом противоэлектрод был таким же и был опущен в емкость с анализируемым раствором. В качестве анализируемого объекта был выбран белок альфа-тромбин.An electrode, which is a silver wire coated with silver chloride, is placed in the channel filled with electrolyte. In this case, the counter electrode was the same and was lowered into a container with the analyzed solution. The alpha-thrombin protein was chosen as the analyzed object.
Обнаружение целевого аналита проводят следующим образом. Раствор белка в вышеназванном электролите с концентрацией 100 пикомоль/л (пМ) помещают в емкость для анализа. После чего с помощью блока позиционирования, представляющего пьезоактуатор, конец капилляра с наноотверстием на конце опускают в жидкость. Напряжение в системе составило - 200 миливольт. При прохождении постоянного электрического тока аналит проникал внутрь отверстия зонда, после чего наблюдалось кратковременное уменьшение ионного тока (транслокация), что было связано с прохождением анализируемой биомолекулы через наноотверстие зонда.Detection of the target analyte is carried out as follows. A protein solution in the above electrolyte with a concentration of 100 picomol/l (pM) is placed in a container for analysis. Then, using a positioning unit representing a piezo actuator, the end of the capillary with a nanohole at the end is lowered into the liquid. The voltage in the system was 200 millivolts. When a direct electric current passed, the analyte penetrated into the probe hole, after which a short-term decrease in the ionic current (translocation) was observed, which was associated with the passage of the analyzed biomolecule through the probe nanohole.
Результаты опыта показаны на Фиг. 1, у которой ось абсцисс соответствует продолжительности времени, прошедшего с начала измерения, в милисекундах (мс), а ось ординат показывает величину ионного тока, протекающего через отверстие зонда, в наноамперах (нА). Отрицательные значения тока обусловлены полярностью поданного напряжения.The experimental results are shown in Fig. 1, in which the abscissa axis corresponds to the duration of time that has passed since the start of the measurement, in milliseconds (ms), and the ordinate axis shows the magnitude of the ion current flowing through the probe hole, in nanoamperes (nA). Negative current values are due to the polarity of the applied voltage.
Результаты обработки данных показаны на Фиг. 2, на которой оси абсцисс и ординат, а также их размерность аналогичны указанным на Фиг. 1. Из Фиг. 2 видно, что полученный график содержит апериодические транслокации, что свидетельствует о том, что тестируемый белок обнаружен.The results of data processing are shown in Fig. 2, on which the abscissa and ordinate axes, as well as their dimensions, are similar to those indicated in Fig. 1. From Fig. 2 shows that the resulting graph contains aperiodic translocations, which indicates that the tested protein has been detected.
Пример 2 (контрольный, по прототипу)Example 2 (control, based on prototype)
Опыт проводят аналогично примеру 1, однако используют раствор белка с концентрацией 50 пМ. Результаты компьютерной обработки данных показаны на Фиг. 3, на которой оси абсцисс и ординат, а также их размерность аналогичны указанным на Фиг. 1. Из Фиг. 3 видно, что полученный график не содержит транслокации, свидетельствующих об обнаружении в растворе тестируемого белка. Это говорит о том, что при концентрации белка 50 пМ предел обнаружения еще не достигнут.The experiment is carried out similarly to example 1, but a protein solution with a concentration of 50 pM is used. The results of computer data processing are shown in Fig. 3, on which the abscissa and ordinate axes, as well as their dimensions, are similar to those indicated in Fig. 1. From Fig. Figure 3 shows that the resulting graph does not contain translocations indicating the detection of the test protein in the solution. This suggests that at a protein concentration of 50 pM the detection limit has not yet been reached.
Пример 3 (контрольный, по прототипу)Example 3 (control, based on prototype)
Опыт проводят аналогично примеру 1, однако в качестве аналита используют лямбда-ДНК, взятую в концентрации 350 пМ.The experiment is carried out similarly to example 1, however, lambda DNA taken at a concentration of 350 pM is used as the analyte.
Компьютерная обработка полученных результатов показала, что график зависимости силы ионного тока, протекающего через наноотверстие зонда, от продолжительности времени, прошедшего с начала измерений, содержит апериодичные транслокации, отличающиеся от полученных в примере 1, что свидетельствует о том, что тестируемая лямбда-ДНК обнаружена.Computer processing of the obtained results showed that the graph of the dependence of the strength of the ion current flowing through the nanohole of the probe on the duration of time elapsed from the start of measurements contains aperiodic translocations that differ from those obtained in example 1, which indicates that the tested lambda DNA was detected.
Пример 4 (контрольный, по прототипу)Example 4 (control, based on prototype)
Опыт проводят аналогично примеру 3, однако используют раствор, тестируемой лямбда-ДНК с концентрацией 200 пМ.The experiment is carried out similarly to example 3, but a solution of the tested lambda DNA with a concentration of 200 pM is used.
Компьютерная обработка полученных результатов показала отсутствие транслокаций. Из этого следует, что при концентрации лямбда- ДНК 200 пМ предел обнаружения аналита еще не достигнут.Computer processing of the results showed the absence of translocations. It follows that at a lambda DNA concentration of 200 pM, the detection limit of the analyte has not yet been reached.
Пример 5 (контрольный, по прототипу)Example 5 (control, based on prototype)
В опыте используют изготовленный из боросиликатного стекла капилляр с внешним диаметром 1,2 мм и внутренним диаметром 0,9 мм, конец которого вытянут и содержит наноотверстие диаметром 10 нм. В устройстве в качестве источников электрического тока был использован гальваностат, и раствор аналита в процессе опыта был введен внутрь капилляра.The experiment uses a capillary made of borosilicate glass with an outer diameter of 1.2 mm and an inner diameter of 0.9 mm, the end of which is elongated and contains a nanohole with a diameter of 10 nm. The device used a galvanostat as a source of electric current, and the analyte solution was introduced into the capillary during the experiment.
Опыт проводят аналогично примеру 1, однако в качестве аналита используют смесь S и N белков SARS-CoV-2, каждый из которых взят в концентрации 200 пМ в водном растворе электролита LiCl, используемом в концентрации 4 М.The experiment is carried out similarly to example 1, however, a mixture of the S and N proteins of SARS-CoV-2 is used as an analyte, each of which is taken at a concentration of 200 pM in an aqueous solution of LiCl electrolyte used at a concentration of 4 M.
Результаты компьютерной обработки полученных в ходе опыта данных показаны на Фиг. 4, на которой оси абсцисс и ординат, а также их размерность аналогичны указанным на Фиг. 1. Из Фиг. 4 видно, что полученный график содержит транслокации, что свидетельствует о том, что тестируемая смесь белков обнаружена. Однако, известное устройство не дает возможности одновременного определения более одного анализа и в случае смеси нескольких белков не позволяет идентифицировать их по типам.The results of computer processing of the data obtained during the experiment are shown in Fig. 4, on which the abscissa and ordinate axes, as well as their dimensions, are similar to those indicated in Fig. 1. From Fig. 4 shows that the resulting graph contains translocations, which indicates that the tested protein mixture has been detected. However, the known device does not allow simultaneous determination of more than one analysis and, in the case of a mixture of several proteins, does not allow them to be identified by type.
Пример 6 (контрольный, по прототипу)Example 6 (control, based on prototype)
Опыт проводят аналогично примеру 1, однако в качестве аналита используют смесь двух нуклеиновых кислот лямбда ДНК и ДНК личинки тли, каждая из которых взята в концентрации 400 пМ в водном растворе NaCl, используемом с концентрацией 100 мМ. В опыте используют хлорсеребрянные электроды, а также кантилевер, имеющий сквозной канал с наноотверстием на конце зонда кантилевера диаметром 20 нм. В устройстве в качестве источника электрического тока используют patch- clamp усилитель, и раствор аналита был введен внутрь канала кантилевера.The experiment is carried out similarly to example 1, however, a mixture of two nucleic acids lambda DNA and aphid larval DNA is used as an analyte, each of which is taken at a concentration of 400 pM in an aqueous NaCl solution used at a concentration of 100 mM. The experiment uses silver-silver chloride electrodes, as well as a cantilever with a through channel with a nanohole at the end of the cantilever probe with a diameter of 20 nm. The device uses a patch-clamp amplifier as a source of electric current, and the analyte solution was introduced inside the cantilever channel.
Компьютерная обработка полученных результатов показала, что на графике зависимости регистрируемого тока от времени присутствуют транслокации, свидетельствующие о том, что смесь двух НК в аналите обнаружена. Однако, известное устройство не дает возможности одновременного определения более одного аналита и в случае смеси нескольких НК не позволяет идентифицировать их по типам.Computer processing of the obtained results showed that the graph of the dependence of the recorded current on time contains translocations, indicating that a mixture of two NCs was detected in the analyte. However, the known device does not allow the simultaneous determination of more than one analyte and, in the case of a mixture of several NAs, does not allow them to be identified by type.
Пример 7 (контрольный, по прототипу)Example 7 (control, based on prototype)
В опыте используют нанокапилляр, имеющий сквозной канал с наноотверстием на конце диаметром 30 нм. В устройстве в качестве источников электрического тока был использован patch-clamp усилитель, и раствор аналита был введен внутрь канала нанокапилляра.The experiment uses a nanocapillary having a through channel with a nanohole at the end with a diameter of 30 nm. In the device, a patch-clamp amplifier was used as a source of electric current, and the analyte solution was introduced into the nanocapillary channel.
Опыт проводят аналогично примеру 1, однако в качестве аналита используют смесь лямбда ДНК и белка альфа-тромбина, каждый из аналитов был взят в концентрации 350 пМ в водном растворе КС1 с концентрацией 10 мМ.The experiment is carried out similarly to example 1, however, a mixture of lambda DNA and alpha-thrombin protein is used as an analyte, each of the analytes was taken at a concentration of 350 pM in an aqueous solution of KS1 with a concentration of 10 mM.
Компьютерная обработка полученных результатов показала, что на графике зависимости регистрируемого тока от времени присутствуют транслокации одного типа, которые отличаются от транслокаций, регистрируемых при исследовании растворов только лямбда-ДНК (пример 3) и белка альфа-тромбин (пример 1).Computer processing of the results showed that the graph of the dependence of the recorded current on time contains translocations of one type, which differ from the translocations recorded when studying solutions of only lambda DNA (example 3) and alpha-thrombin protein (example 1).
Из примера видно, что известное устройство не дает возможности одновременного определения более одного аналита и в случае смеси белка и НК не позволяет идентифицировать их по типам.The example shows that the known device does not allow the simultaneous determination of more than one analyte and, in the case of a mixture of protein and NA, does not allow them to be identified by type.
Пример 8 (по изобретению)Example 8 (according to the invention)
Опыт проводят аналогично примеру 1, однако используемое устройство дополнительно включает расположенную под наноотверстием зонда подложку, выполненную из кварцевого стекла размером 1x1 см и толщиной 2 мм, содержащую 2 участка. Один участок модифицирован неразветвленным полиэлектролитом ДНК с молекулярной массой 100 кДа, связанной с одного конца с подложкой, а с противоположного конца соединенной со специфичным соединением к определяемому белку альфа- тромбину - аптамером в этому белку. Другой участок модифицирован неразветвленным ПЭ полилизином с молекулярной массой 50 к Да, связанным с одного конца с подложкой, а с противоположного конца соединенным одноцепочечной ДНК - специфичным соединением к определяемой лямбда-ДНК.The experiment is carried out similarly to example 1, however, the device used additionally includes a substrate located under the probe nanohole, made of quartz glass 1x1 cm in size and 2 mm thick, containing 2 sections. One section is modified with an unbranched DNA polyelectrolyte with a molecular weight of 100 kDa, connected at one end to the support, and at the opposite end connected to a specific compound for the protein being detected, alpha-thrombin - an aptamer in this protein. The other section is modified with unbranched PE polylysine with a molecular weight of 50 kDa, connected at one end to the substrate, and at the opposite end connected to single-stranded DNA - a specific connection to the detected lambda DNA.
В опыте в качестве аналита используют раствор, содержащий смесь белка альфа-тромбина и лямбда-ДНК, взятых в концентрации в 20 и 100 пМ соответственно.In the experiment, a solution containing a mixture of the protein alpha-thrombin and lambda DNA, taken at a concentration of 20 and 100 pM, respectively, is used as an analyte.
В процессе опыта наноотверстие зонда поочередно подводят к одному из вышеописанных участков подложки. Подают на электроды напряжение, записывают электрический сигнал, затем перемещают зонд на другой участок и проводят аналогичные операции.During the experiment, the nanohole of the probe is alternately brought to one of the above-described areas of the substrate. Voltage is applied to the electrodes, the electrical signal is recorded, then the probe is moved to another area and similar operations are performed.
Результаты компьютерной обработки полученных в ходе опыта данных показаны на Фиг. 5, на которой оси абсцисс и ординат, а также их размерность аналогичны указанным на Фиг. 1. Из Фиг. 5 видно, что полученный график содержит транслокации, что свидетельствует о том, что тестируемый белок обнаружен.The results of computer processing of the data obtained during the experiment are shown in Fig. 5, on which the abscissa and ordinate axes, as well as their dimensions, are similar to those indicated in Fig. 1. From Fig. 5 shows that the resulting graph contains translocations, which indicates that the tested protein has been detected.
Компьютерная обработка полученных результатов показала, что транс локации были выявлены в каждом из участков.Computer processing of the results showed that translocations were identified in each of the areas.
Таким образом, предложенное устройство в отличие от прототипа ( пример 7) позволяет одновременно определять и тестируемый белок, и тестируемую НК, увеличивая гем самым количество определяемых аналитов, а также снижает предел обнаружения белка альфа-тромбина со 100 до 20 пМ ( ср. пример 1) и снижает предел обнаружения лямбда-ДНК с 200 до 100 пМ ( ср. пример 3), тем самым, повышая чувствительность определения тестируемых веществ и обеспечивает возможность их идентификации по типам (ср. пример 7).Thus, the proposed device, in contrast to the prototype (example 7), allows the simultaneous determination of both the tested protein and the tested NA, thereby increasing the number of determined analytes, and also reduces the detection limit of alpha-thrombin protein from 100 to 20 pM (cf. example 1 ) and reduces the detection limit of lambda DNA from 200 to 100 pM (cf. example 3), thereby increasing the sensitivity of determining the test substances and making it possible to identify them by type (cf. example 7).
Пример 9 (по изобретению)Example 9 (according to the invention)
Опыт проводят аналогично примеру 8, однако использованная подложка содержит не 2, а 4 участка, первый и второй из которых аналогичен участкам примера 8. Третий участок подложки модифицирован неразветвленным полиэлектролитом РНК с молекулярной массой 50 кДа, соединенной с одного конца с подложкой, а с противоположного конца соединенной со специфичным соединением к определяемому S-белку SARS-CoV-2 - антителом к этому белку. Четвертый участок подложки модифицирован неразветвленным ПЭ - РНК с молекулярной массой 50 кДа, связанной с одного конца с подложкой, а с противоположного конца соединенной со специфичным соединением к определяемому N-белку SARS-CoV-2 - антителом к этому белку. В качестве аналита в опыте используют раствор, содержащий смесь лямбда- ДНК с тремя белками альфа-тромбином и S-,N- белкам SARS-CoV-2, взятыми с концентрацией 100 пМ, 20 пМ, 200 пМ, 200 пМ соответственно.The experiment is carried out similarly to example 8, however, the substrate used contains not 2, but 4 sections, the first and second of which are similar to the sections of example 8. The third section of the substrate is modified with an unbranched RNA polyelectrolyte with a molecular weight of 50 kDa, connected at one end to the substrate, and at the opposite end connected to a specific compound for the detected S-protein of SARS-CoV-2 - an antibody to this protein. The fourth section of the substrate is modified with unbranched PE - RNA with a molecular weight of 50 kDa, connected at one end to the substrate, and at the opposite end connected to a specific compound for the detectable N-protein of SARS-CoV-2 - an antibody to this protein. As an analyte in the experiment, a solution containing a mixture of lambda DNA with three proteins alpha-thrombin and S-, N- proteins of SARS-CoV-2, taken at a concentration of 100 pM, 20 pM, 200 pM, 200 pM, respectively, is used.
В процессе опыта наноотверстие зонда подводят к одному из вышеуказанных участков пластины, подают на электроды напряжение, проводят необходимые измерения, записывают полученные результаты, после чего с помощью блока позиционирования подложки ее перемещают так, чтобы наноотверстие оказалось над другим участком пластины, с другим иммобилизованным на ней модифицированным полиэлектролитом. Затем подают на электроды напряжение, проводят необходимые измерения и записывают полученные результаты.During the experiment, the probe nanohole is brought to one of the above sections of the plate, voltage is applied to the electrodes, the necessary measurements are carried out, the results are recorded, after which, using the substrate positioning unit, it is moved so that the nanohole is above another section of the plate, with another immobilized on it modified polyelectrolyte. Then voltage is applied to the electrodes, the necessary measurements are taken and the results are recorded.
Обработка данных показала, что каждый из полученных графиков зависимости ионного тока от времени содержит транслокации, свидетельствующие о наличии в растворе не только определяемой НК, но и каждого из трех определяемых белков.Data processing showed that each of the obtained graphs of the dependence of the ion current on time contains translocations, indicating the presence in the solution of not only the detectable NA, but also each of the three detectable proteins.
Таким образом, предлагаемое устройство в отличие от прототипа позволяет определять не только НК, но и повышает количество одновременно определяемых белков, а также обеспечивает возможность одновременной идентификации по типам.Thus, the proposed device, in contrast to the prototype, makes it possible to determine not only NK, but also increases the number of simultaneously determined proteins, and also provides the possibility of simultaneous identification by type.
Пример 10 (по изобретению)Example 10 (according to the invention)
Опыт проводят аналогично примеру 8, однако кроме двух указанных участков подложка дополнительно содержит еще два участка, один из которых модифицирован неразветвленным полиэлектролитом ДНК с молекулярной массой 150 кДа, связанной с одного конца с подложкой, а с противоположного конца соединенной одноцепочечной ДНК - специфичным соединением к определяемой ДНК личинки тли. Четвертый участок модифицирован неразветвленным ПЭ полилизином с молекулярной массой 100 кДа, связанным с одного конца с подложкой, а с противоположного конца соединенным одноцепочечной ДНК - специфичным соединением к определяемой РНК SARS-CoV-2.The experiment is carried out similarly to example 8, however, in addition to the two indicated sections, the substrate additionally contains two more sections, one of which is modified with a non-branched DNA polyelectrolyte with a molecular weight of 150 kDa, connected at one end to the substrate, and at the opposite end of the connected single-stranded DNA - a specific compound to the target Aphid larval DNA. The fourth section is modified with unbranched PE polylysine with a molecular weight of 100 kDa, connected at one end to the substrate, and at the opposite end connected with single-stranded DNA - a specific connection to the detected SARS-CoV-2 RNA.
В опыте в качестве аналита используют раствор, содержащий смесь белка альфа-тромбина, лямбда-ДНК, ДНК личинки тли, РНК SARS-CoV-2, взятых в концентрации в 20, 100, 100, 100 пМ соответственно.In the experiment, a solution containing a mixture of alpha-thrombin protein, lambda DNA, aphid larval DNA, and SARS-CoV-2 RNA, taken at concentrations of 20, 100, 100, 100 pM, respectively, is used as an analyte.
В процессе опыта наноотверстие зонда поочередно подводят к одному из вышеописанных участков подложки. Подают на электроды напряжение, записывают электрический сигнал, затем перемещают зонд на другой участок и проводят аналогичные операции.During the experiment, the nanohole of the probe is alternately brought to one of the above-described areas of the substrate. Voltage is applied to the electrodes, the electrical signal is recorded, then the probe is moved to another area and similar operations are performed.
Компьютерная обработка полученных результатов показала, что транслокации были выявлены в каждом из участков и по форме были различны, что позволило идентифицировать каждый из используемых аналитов по типам.Computer processing of the results showed that translocations were identified in each of the regions and were different in shape, which made it possible to identify each of the analytes used by type.
Таким образом, предложенное устройство в отличие от прототипа позволяет одновременно определять белок и три различные НК.Thus, the proposed device, unlike the prototype, allows the simultaneous determination of a protein and three different NCs.
Из приведенных примеров видно, что предлагаемое устройство действительно повышает количество одновременно определяемых белков или НК, повышает чувствительность определения тестируемых веществ и обеспечивает возможность их идентификации по типам.From the above examples it is clear that the proposed device actually increases the number of simultaneously detected proteins or NAs, increases the sensitivity of determining the test substances and provides the ability to identify them by type.
Пример 11 (по изобретению)Example 11 (according to the invention)
Опыт проводят аналогично примеру 4, однако используемое устройство дополнительно содержит под наноотверстием зонда подложку, покрытую золотом толщиной 5 мкм, изготовленную в виде пластины размером 1×1 см, толщиной 5 мм и модифицированную стрептавидином для обеспечения связывания полиэлектролита с пластиной. Часть поверхности подложки имеет с одного конца связанный с ней с помощью биотина с ней неразветвленный полиэлектролит ДНК с молекулярной массой 150 к Да, который с противоположного конца имеет одноцепочечный (липкий) конец, комплементарный одноцепочечному концу лямбда-ДНК. Другой участок поверхности подложки имеет с одного конца связанный с ней с помощью биотина неразветвленный полиэлектролит ДНК с молекулярной массой 150 кДа, который с противоположного конца имеет одноцепочечный конец, комплементарный одноцепочечному концу ДНК личинки тли.The experiment is carried out similarly to example 4, however, the device used additionally contains, under the nanohole of the probe, a substrate coated with gold 5 μm thick, made in the form of a plate 1×1 cm in size, 5 mm thick and modified with streptavidin to ensure binding of the polyelectrolyte to the plate. Part of the surface of the substrate has, at one end, a non-branched DNA polyelectrolyte with a molecular weight of 150 kDa bound to it using biotin, which at the opposite end has a single-stranded (sticky) end complementary to the single-stranded end of lambda DNA. Another portion of the surface of the substrate has at one end a non-branched DNA polyelectrolyte with a molecular weight of 150 kDa bound to it using biotin, which at the opposite end has a single-stranded end complementary to the single-stranded end of the aphid larva DNA.
В процессе опыта наноотверстие зонда подводят к одному из вышеуказанных участков пластины, подают на электроды напряжение, проводят необходимые измерения, записывают полученные результаты, после чего с помощью блока позиционирования зонда его перемещают так, чтобы наноотверстие оказалось над другим участком пластины, с другим иммобилизованным на ней модифицированным полиэлектролитом. Затем подают на электроды напряжение, проводят необходимые измерения и записывают полученные результаты.During the experiment, the probe nanohole is brought to one of the above sections of the plate, voltage is applied to the electrodes, the necessary measurements are carried out, the results are recorded, after which, using the probe positioning unit, it is moved so that the nanohole is above another section of the plate, with another immobilized on it modified polyelectrolyte. Then voltage is applied to the electrodes, the necessary measurements are taken and the results are recorded.
Обработка данных показала, что каждые из полученных графиков содержат транс локации, свидетельствующие о наличии в растворе вышеуказанных НК.Data processing showed that each of the obtained graphs contains translocations, indicating the presence of the above NCs in the solution.
Таким образом, предлагаемое устройство в отличие от прототипа позволяет повысить количество одновременно определяемых НК. При дальнейшем увеличении числа различных зон на подложке количество одновременно определяемых НК будет увеличиваться.Thus, the proposed device, in contrast to the prototype, makes it possible to increase the number of simultaneously detected NCs. With a further increase in the number of different zones on the substrate, the number of simultaneously detected NCs will increase.
Пример 12 (по изобретению)Example 12 (according to the invention)
Опыт проводят аналогично примеру 11, однако используют подложку, содержащую не только вышеуказанные участки, но еще три участка, первый из которых содержит двуцепочечную ДНК, связанную с одноцепочечной ДНК, имеющей последовательно нуклеотидов на конце (SEQ ID NO.6 5`-AATTTGGGGTTTAAA-3`). Второй участок содержит двуцепочечную ДНК, связанную с одноцепочечной ДНК, имеющей последовательность нуклеотидов на конце (SEQ ID NO.7 5`-TTTGGGAAATTT-3`). Третий участок содержит двуцепочечную ДНК, связанную с одноцепочечной ДНК, имеющей последовательность нуклеотидов на конце (SEQ ID NO. 8 5`-AAAGGGTTTAAATTTGG-3`).The experiment is carried out similarly to example 11, however, a support is used containing not only the above sections, but three more sections, the first of which contains double-stranded DNA associated with single-stranded DNA having a sequence of nucleotides at the end (SEQ ID NO.6 5`-AATTTGGGGTTTAAA-3 `). The second region contains double-stranded DNA linked to single-stranded DNA having a terminal nucleotide sequence (SEQ ID NO.7 5`-TTTGGGAAATTT-3`). The third region contains double-stranded DNA linked to single-stranded DNA having a terminal nucleotide sequence (SEQ ID NO. 8 5'-AAAGGGTTTAAATTTTGG-3').
В процессе опыта наноотверстие зонда поочередно подводят к каждому вышеописанному участку подложки. Подают на электроды напряжение, записывают электрический сигнал, затем перемещают зонд на другой участок подложки и проводят аналогичные операции.During the experiment, the nanohole of the probe is alternately brought to each of the above-described areas of the substrate. Voltage is applied to the electrodes, the electrical signal is recorded, then the probe is moved to another area of the substrate and similar operations are performed.
Компьютерная обработка полученных результатов показала, что транслокации были выявлены только в зонах, имеющих концевые участки одноцепочечной ДНК, комплементарной к одноцепочечным концам лямбда-ДНК и ДНК тли.Computer processing of the results showed that translocations were detected only in zones having terminal sections of single-stranded DNA complementary to the single-stranded ends of lambda DNA and aphid DNA.
Таким образом, предложенное устройство в отличие от прототипа при использовании смеси НК дает возможность идентифицировать их по видам. При дальнейшем увеличении числа различных зон на подложке количество одновременно определяемых белков будет увеличиваться.Thus, the proposed device, in contrast to the prototype, when using a mixture of NCs, makes it possible to identify them by type. With a further increase in the number of different zones on the substrate, the number of simultaneously detected proteins will increase.
Пример 13 (контрольный, по прототипу)Example 13 (control, based on prototype)
Опыт проводят аналогично примеру 1, однако в качестве аналита используют смесь лямбда ДНК и белка альфа-тромбина, каждый из аналитов был взят в концентрации 350 пМ в водном растворе KCl с концентрацией 10 мМ. В опыте используют нанокапилляр, имеющий сквозной канал с наноотверстием на конце диаметром 30 нм.The experiment is carried out similarly to example 1, however, a mixture of lambda DNA and alpha-thrombin protein is used as an analyte, each of the analytes was taken at a concentration of 350 pM in an aqueous solution of KCl with a concentration of 10 mM. The experiment uses a nanocapillary having a through channel with a nanohole at the end with a diameter of 30 nm.
В устройстве в качестве источников электрического тока был использован patch-clamp усилитель, и раствор аналита был введен внутрь канала нанокапилляра.In the device, a patch-clamp amplifier was used as a source of electric current, and the analyte solution was introduced into the nanocapillary channel.
Компьютерная обработка полученных результатов показала, что на графике зависимости регистрируемого тока от времени присутствуют транслокации одного типа, которые отличаются от транслокаций, регистрируемых при исследовании растворов только лямбда-ДНК (пример 7) и белка альфа-тромбин (пример 1).Computer processing of the results showed that the graph of the dependence of the recorded current on time contains translocations of one type, which differ from the translocations recorded when studying solutions of only lambda DNA (example 7) and alpha-thrombin protein (example 1).
Однако, известное устройство не дает возможности одновременного определения более одного аналита и в случае смеси нескольких НК не позволяет идентифицировать их по видам.However, the known device does not allow the simultaneous determination of more than one analyte and, in the case of a mixture of several NAs, does not allow them to be identified by type.
Пример 14 (по изобретению)Example 14 (according to the invention)
Опыт проводят аналогично примеру 13, однако используемое устройство дополнительно содержит под наноотверстием зонда кремниевую подложку, изготовленную в виде пластины размером 1×1 см толщиной 5 мм. На одной части поверхности подложка имеет с одного конца ковалетно связанный с ней неразветвленный полиэлектролит РНК с молекулярной массой 50 кДа, конъюгированный с противоположного конца антителами к альфа-тромбину, а на другой части поверхности подложка содержит ковалентно связанную с ней одноцепочечную ДНК, имеющую последовательность нуклеотидов, комплементарную к одноцепочечному концу лямбда-ДИК.The experiment is carried out similarly to example 13, however, the device used additionally contains a silicon substrate under the probe nanohole, made in the form of a 1×1 cm 5 mm thick plate. On one part of the surface, the substrate has, at one end, covalently associated with it, an unbranched RNA polyelectrolyte with a molecular weight of 50 kDa, conjugated at the opposite end with antibodies to alpha-thrombin, and on the other part of the surface, the substrate contains covalently associated with it single-stranded DNA having a nucleotide sequence, complementary to the single-stranded end of lambda-DIC.
В процессе опыта наноотверстие зонда подводят к одному из вышеуказанных участков пластины, подают на электроды напряжение, проводят необходимые измерения, записывают полученные результаты, после чего с помощью блока позиционирования подложки ее перемещают так, чтобы наноотверстие оказалось над другим участком пластины. С другим иммобилизованным на ней модифицированным полиэлектролитом. Затем подают на электроды напряжение, проводят необходимые измерения и записывают полученные результаты.During the experiment, the nanohole of the probe is brought to one of the above sections of the plate, voltage is applied to the electrodes, the necessary measurements are taken, the results are recorded, after which, using the substrate positioning unit, it is moved so that the nanohole is above another section of the plate. With another modified polyelectrolyte immobilized on it. Then voltage is applied to the electrodes, the necessary measurements are taken and the results are recorded.
Обработка данных показала, что каждые из полученных графиков содержат транслокации, свидетельствующих о наличие в растворе белка и НК.Data processing showed that each of the resulting graphs contains translocations, indicating the presence of protein and NK in the solution.
Таким образом, из приведенных примеров видно, что предлагаемое устройство действительно повышает количество одновременно определяемых белков или НК, повышает чувствительность определения тестируемых веществ и обеспечивает возможность их идентификации по видам.Thus, from the above examples it is clear that the proposed device actually increases the number of simultaneously determined proteins or NAs, increases the sensitivity of determining the test substances and provides the possibility of their identification by species.
Claims (1)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2022111763A RU2022111763A (en) | 2023-10-30 |
| RU2810180C2 true RU2810180C2 (en) | 2023-12-22 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2194972C2 (en) * | 1997-03-18 | 2002-12-20 | Институт Фюр Кемо-Унд Биосенсорик Мюнстер Э.Ф. | Device and process to conduct immunofluorescent analyses |
| RU2229118C1 (en) * | 2002-11-10 | 2004-05-20 | Лукин Марк Анатольевич | Sensor to detect macromolecules |
| RU2474585C2 (en) * | 2007-01-22 | 2013-02-10 | Дженентек, Инк. | Precipitating and purifying proteins with polyelectrolytes |
| RU2659987C2 (en) * | 2016-12-07 | 2018-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Planar solidphase optical sensor for determination of protein compounds by the method of spectroscopy of giant raman scattering and its application for protein compounds detection |
| RU2670660C9 (en) * | 2013-03-11 | 2018-12-12 | Юнивёрсити Оф Юта Рисёч Фаундейшен | Sensors system |
| RU196226U1 (en) * | 2019-09-24 | 2020-02-21 | федеральное государственное автономное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | CARRIER FOR DIAGNOSTICS, DIRECTED DELIVERY AND CONTROLLED DISCONTINUATION OF MEDICINES |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2194972C2 (en) * | 1997-03-18 | 2002-12-20 | Институт Фюр Кемо-Унд Биосенсорик Мюнстер Э.Ф. | Device and process to conduct immunofluorescent analyses |
| RU2229118C1 (en) * | 2002-11-10 | 2004-05-20 | Лукин Марк Анатольевич | Sensor to detect macromolecules |
| RU2474585C2 (en) * | 2007-01-22 | 2013-02-10 | Дженентек, Инк. | Precipitating and purifying proteins with polyelectrolytes |
| RU2670660C9 (en) * | 2013-03-11 | 2018-12-12 | Юнивёрсити Оф Юта Рисёч Фаундейшен | Sensors system |
| RU2659987C2 (en) * | 2016-12-07 | 2018-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Planar solidphase optical sensor for determination of protein compounds by the method of spectroscopy of giant raman scattering and its application for protein compounds detection |
| RU196226U1 (en) * | 2019-09-24 | 2020-02-21 | федеральное государственное автономное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | CARRIER FOR DIAGNOSTICS, DIRECTED DELIVERY AND CONTROLLED DISCONTINUATION OF MEDICINES |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gu et al. | Single molecule sensing by nanopores and nanopore devices | |
| RU2681822C2 (en) | Target sequence detection by nanopore sensing of synthetic probes | |
| JP7079092B2 (en) | Devices and methods for sample analysis | |
| JP6151644B2 (en) | Operation device, deposition method, injection method, detection device, and detection method | |
| JP3693572B2 (en) | Nanoelectrode array | |
| Niedzwiecki et al. | Sampling a biomarker of the human immunodeficiency virus across a synthetic nanopore | |
| US9766204B2 (en) | Functionalized nanopipette biosensor | |
| Miles et al. | Single molecule sensing with solid-state nanopores: novel materials, methods, and applications | |
| Morris et al. | Applications of nanopipettes in the analytical sciences | |
| KR100455284B1 (en) | High-throughput sensor for detecting biomolecules using carbon nanotubes | |
| Wang et al. | Single-molecule nanopore sensing of actin dynamics and drug binding | |
| Shoji et al. | Spatially resolved chemical detection with a nanoneedle-probe-supported biological nanopore | |
| Meyer et al. | Solid-state and polymer nanopores for protein sensing: A review | |
| KR20170118766A (en) | Single-cell intracellular nano-PH probes | |
| CN1902497A (en) | An assay chip, and uses of said assay chip to determine molecular structures and functions | |
| US20080156646A1 (en) | Nanostructured electrochemical biosensor with aptamer as molecular recognition probe | |
| US9494583B2 (en) | Methods and devices for detecting structural changes in a molecule measuring electrochemical impedance | |
| RU2810180C2 (en) | Device for identification of proteins and nucleic acids | |
| Yin et al. | Solid-State Nanopore Distinguishes Ferritin and Apo-Ferritin with Identical Exteriors through Amplified Flexibility at Single-Molecule Level | |
| Hussein et al. | Silver Nanoneedle Probes Enable Sustained DC Current, Single-Channel Resistive Pulse Nanopore Sensing | |
| US20230073771A1 (en) | System and method for label-free single molecule detection | |
| JP5740660B2 (en) | Cell analyzer | |
| KR101551925B1 (en) | Target-specific probe comprsing t7 bacteriophage and detecting for biomarker using the same | |
| US11852624B1 (en) | Method and apparatus for small molecule detection by nanopipette | |
| Ma | Charge sensitive and label-free detection of molecules |