Immobilizacja aminokwasów i peptydów na platformach sersowskich

Transkrypt

1 SEMINARIUM W RAMACH PROJEKTU Kwantowe nanostruktury półprzewodnikowe do zastosowań w biologii i medycynie - Rozwój i komercjalizacja nowej generacji urządzeń diagnostyki molekularnej opartych o nowe polskie przyrządy półprzewodnikowe Zadanie 19. Opracowanie podstaw budowy sensora przeciwciał na bazie powierzchni GaN i ZnO modyfikowanych peptydami. Immobilizacja aminokwasów i peptydów na platformach sersowskich Agnieszka Kamińska, Sylwester Gawinkowski,Tomasz Roliński, Jacek Waluk, Robert Hołyst 27 styczeń, 2011 Instytut Chemii Fizycznej PAN

2 Antigen-Antibody interaction Laser excitation antibody SERS spectrum detects specific antibody-antigen binding event epitope Sers platform This antigen is a protein epitope antibody Antibodies contact epitopes or antigenic determinants *The epitope is small (~6 amino acids or ~6 sugars) or a small part of a larger antigen.

3 Immunologic tests 1. Agglutination reactions - simple,inexpensive, but sensitive! 2. Radioimmunoassay- measures competitive binding of radiolabelled Ag + unlabelled (test) Ag to high affinity Ab 3.Immunoelectrophoresis- incorp electrophoresis w/ double diffusion 4. Western Blotting - used to id specific proteins in mixtures 5. Immunofluorescence -provides a quick method for the id of pathogens and lymphocytes 6. Immunoprecipitation -binds Ab to synthetic bead support centrifuged 7. ELISA tests - dep on enzyme conugated to 2 Ab reacting with a specific substrate to produce a color rxn. 8. Immuno-Raman- sensitive test for Ag/Ab interaction Typical Sensing Techniques for Biosensors Fluorescence DNA Microarray SPR Surface plasmon resonance Impedance spectroscopy QCM (Quartz crystal microbalance) SERS Surface Enhanced Raman Spectroscopy Electrochemical

4 Immobilization of biomolecules Short time -Physical adsorption Long time -Covalent bonding SAMs of Cysteamine!!!

5 Electrostatic adsorption Click chemistry

6 By carbohydrate Via amine group

7 Monowarstwa łącznikowa Modele konformacyjne cysteaminy (2-aminoetanotiol) a) forma trans i b) forma gauche ( A. Michota, A. Kudelski, J. Bukowska, Langmuir, 2000). Struktura monowarstw cysteaminy zaleŝy od: - rodzaju podłoŝa -stęŝenia roztworu z którego zachodzi adsorpcja - czasu adsorpcji -wartości ph - wpływ elektrolitów obecnych w roztworze adsorpcyjnym

8 Monowarsty cysteaminy Wpływ stęŝenia cysteaminy w roztworze, z którego następuje adsorpcja Widma SERS monowrastwy cysteaminy zaadsorbowanej na powierzchni GaN/Au z roztworów etanolowych o stęŝeniu: (a)5mm, (b) 15mM i (c) 25mM; czas adsorpcji 30 min.

9 Immobilizacja protein Schemat reakcji sprzęgania grup karboksylowych z grupami aminowymi z wykorzystaniem chemii EDC/NHS

10 ZnO based SERS-active platform (CVD- chemical vapor deposition) Piec laboratoryjny, maksymalna temperatura pracy C, długość całkowita pieca 1200mm, osmio segmentowy program temperatury. Napylarka Typ K550Xwysokorozdzielcza, stolik obrotowy, magnetyczna głowica magnetronowa do zimnego napylania prób

11 Nanowires as SERS-active substrates Rys. przypadkowa morfologia nanodrutów Prokes et al 2007NRL Review Rys. JACS 128,2200 (2006) pęczki nanodrutów do wzmacniania Ramana

12 Si/ZnO based SERS platform FIGURE 1. Schematics of the fabrication procedures for the 3D hierarchical SERS substrate, which is ordered Si/ZnO nanotrees decorated by silver nanoparticles.

13 Raman spectra of amino acids and dipeptides

14 SERS microfluidic sensor Figure. A solution of silver nanoparticles flows towards a 514nm laser for Raman spectroscopy. The nanoparticles aggregate around molecules adsorbed from the nearby atmosphere, causing electromagnetic amplification of the Raman signal. Figure Schematic representation of an integrated SERS-CD platform for biomolecule detection. (a) A SERS spectroscopy and a SERS-CD platform. (reservoirs for activating chemicals (A), cells (B), media (C), and vent (D)) (b) Cell trapping schematics comparing cells before trapping (left) after trapping (right). (C) Sample concentrating cycle: secreted molecules are delivered (left), absorbed (center) and then accumulated on a SERS probe (right), which results in molecule concentrating.

15 Antigen- Blocking peptide interaction blocking peptide (Akt(pan)) + mab blocking peptide (Akt(pan))

16 Plany Podsumowanie Optymalizacja metod otrzymywania aktywnych powierzchni sersowskich Opracowanie platformy sersowskiej bazującej na ZnO Skompletowanie bazy widm ramanowskich aminowkasów (próbki stałe i ich roztwory na czterech róŝnych liniach wzbudzających opracowanie baz danych) Pomiary widm SERS aminokwasów na aktywnych platformach sersowskich Pomiary ramanowskie homo- i heterodipeptydów Modyfikacja platform sersowskich wybranymi peptydami blokującymi i analiza zmianw widmach ramanowskich indukowanych tworzeniem się kompleksów peptyd blokujacy (epitop) przeciwciało - kompletwanie bazy widm ramanowskich Zintegrowanie chipu polipeptydowego z układem mikroprzepływowym