Влияние различных покрытий на иммобилизацию биомолекул в ячейках из щеточных полимеров

Обложка

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Биочипы с белковыми и олигонуклеотидными зондами используются для анализа образцов белков и нуклеиновых кислот. Ключевые задачи технологии – подбор материалов для подложек и функционализация поверхности. В данной работе проводили модификацию подложек из полибутилентерефталата, покрывая их фотоактивными полимерами: поли(этилен-со-пропилен-со-5-метилен-2-норборненом), ацетилцеллюлозой, поливинилацетатом и поливинилбутиралем. Покрытия наносили методом центрифугирования и высушивали. Исследовали влияние покрытия на характеристики биочипов. Методом фотоинициируемой радикальной полимеризации получали матрицу гидрофильных ячеек из щеточных полимеров с эпоксидными группами для иммобилизации ДНК-зондов и иммуноглобулинов человека. Функциональность зондов исследовали гибридизационным анализом и реакцией со специфичными антителами. Оценивали эффективность связывания зондов с молекулярными мишенями на биочипах с различными покрытиями. Ячейки на подложках с покрытиями поливинилбутиралем и поли(этилен-со-пропилен-со-5-метилен-2-норборненом) продемонстрировали лучшую эффективность связывания и слабую адсорбцию мишеней, обеспечивая высокую контрастность флуоресцентного изображения после связывания зондов. Биочипы на таких подложках перспективны для технологии микроанализа “лаборатория на чипе”.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. Ф. Штылев

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Россия

Автор, ответственный за переписку.
Email: gosha100799@mail.ru
Россия, 11999 Москва, ул. Вавилова, 32/1

И. Ю. Шишкин

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Россия

Email: gosha100799@mail.ru
Россия, 11999 Москва, ул. Вавилова, 32/1

Р. А. Мифтахов

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Россия

Email: gosha100799@mail.ru
Россия, 11999 Москва, ул. Вавилова, 32/1

С. А. Поляков

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Россия

Email: gosha100799@mail.ru
Россия, 11999 Москва, ул. Вавилова, 32/1

В. Е. Шершов

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Россия

Email: gosha100799@mail.ru
Россия, 11999 Москва, ул. Вавилова, 32/1

В. Е. Кузнецова

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Россия

Email: gosha100799@mail.ru
11999 Москва, ул. Вавилова, 32/1

С. А. Суржиков

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Россия

Email: gosha100799@mail.ru
Россия, 11999 Москва, ул. Вавилова, 32/1

В. И. Бутвиловская

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Россия

Email: gosha100799@mail.ru
Россия, 11999 Москва, ул. Вавилова, 32/1

В. E. Барский

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Россия

Email: gosha100799@mail.ru
Россия, 11999 Москва, ул. Вавилова, 32/1

В. A. Василисков

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Россия

Email: gosha100799@mail.ru
Россия, 11999 Москва, ул. Вавилова, 32/1

О. А. Заседателева

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Россия

Email: gosha100799@mail.ru
Россия, 11999 Москва, ул. Вавилова, 32/1

А. В. Чудинов

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Россия

Email: gosha100799@mail.ru
Россия, 11999 Москва, ул. Вавилова, 32/1

Список литературы

  1. Stumpf A., Brandstetter T., Hübner J., Rühe J. // PLoS One. 2019. V. 14. P. e0225525. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0225525
  2. Gryadunov D., Dementieva E., Mikhailovich V., Nasedkina T., Rubina A., Savvateeva E., Fesenko E., Chudinov A., Zimenkov D., Kolchinsky A., Zasedatelev A. // Exp. Rev. Mol. Diagn. 2011. V. 11. P. 839– 853. https://doi.org/10.1586/erm.11.73
  3. Mateo C., Fernández-Lorente G., Abian O., Fernández-Lafuente R., Guisán J.M. // Biomacromolecules. 2000. V. 1. P. 739–745. https://doi.org/10.1021/bm000071q
  4. Chi Q., Zhang J., Andersen J.E., Ulstrup J. // J. Phys. Chem. B. 2001. V. 105. P. 4669–4679. https://doi.org/10.1021/jp0105589
  5. Sullivan T.P., Huck W.T. // Eur. J. Org. Chem. 2002. V. 2003. P. 17–29. https://doi.org/10.1002/1099-0690(200301)2003: 1%3C17::AID-EJOC17%3E3.0.CO;2-H
  6. Zhi Z.L., Powell A.K., Turnbull J.E. // Anal. Chem. 2006. V. 78. P. 4786–4793. https://doi.org/10.1021/ac060084f
  7. Yi S.S., Noh J.M., Lee Y.S. // J. Mol. Catal. B Enzym. V. 57. P. 123–129. https://doi.org/10.1016/j.molcatb.2008.08.002
  8. Singh V., Ahmad S. // Cellulose. 2012. V. 19. P. 1759–1769. https://doi.org/10.1007/s10570-012-9749-6
  9. Akkoyun A., Bilitewski U. // Biosens. Bioelectron. 2002. V. 17. P. 655–664. https://doi.org/10.1016/s0956-5663(02)00029-5
  10. Guerrero C., Vera C., Serna N., Illanes A. // Bioresour. Technol. 2017. V. 232. P. 53–63. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.02.003
  11. Kobayashi H., Ikada Y. // Biomaterials. 1991. V. 12. P. 747–751. https://doi.org/10.1016/0142-9612(91)90024-5
  12. Isobe N., Lee D.S., Kwon Y.J., Kimura S., Kuga S., Wada M., Kim U.J. // Cellulose. 2011. V. 18. P. 1251– 1256. https://doi.org/10.1007/s10570-011-9561-8
  13. Mueller M., Bandl C., Kern W. // Polymers. 2022. V. 14. P. 608. https://doi.org/10.3390/polym14030608
  14. Zhao B., Brittain W.J. // Progr. Polym. Sci. 2000. V. 25. P. 677–710. https://doi.org/10.1016/S0079-6700(00)00012-5
  15. Miftakhov R.A., Ikonnikova A.Yu., Vasiliskov V.A., Lapa S.A., Levashova A.I., Kuznetsova V.E., Shershov V.E., Zasedatelev A.S., Nasedkina T.V., Chudinov A.V. // Russ. J. Bioorg. Chem. 2023. V. 49. P. 1143–1150. https://doi.org/10.1134/S1068162023050217
  16. Shaskolskiy B., Kandinov I., Kravtsov D., Vinokurova A., Gorshkova S., Filippova M., Kubanov A., Solomka V., Deryabin D., Dementieva E., Gryadunov D. // Polymers. 2021. V. 13. P. 3889. https://doi.org/10.3390/polym13223889
  17. Shtylev G.F., Shishkin I.Yu., Shershov V.E., Kuznetsova V.E., Kachulyak D.A., Butvilovskaya V.I., Levashova A.I., Vasiliskov V.A., Zasedateleva O.A., Chudinov A.V. // Russ. J. Bioorg. Chem. 2024. V. 50. P. 2036–2049. https://doi.org/10.1134/S106816202405033

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Схема химической модификации полибутилентерефталата.

Скачать (702KB)
3. Рис. 2. Схема строения флуоресцентных красителей.

Скачать (347KB)
4. Рис. 3. Схема иммобилизации ДНК-зонда и его гибридизации с синтетической мишенью в ячейках биочипа, полученных полимеризацией смеси ГМА–ГЭМА–ДМАПС.

Скачать (541KB)
5. Рис. 4. Флуоресцентные картины ячеек биочипов, полученных на разных фотоактивных поверхностях из смеси ГМА–ГЭМА–ДМАПС, после иммобилизации ДНК-зонда на канале Су3 при выдержке 10 с (ряды 1 и 4 содержат ДНК-зонд, маркированный Су3, ряды 2 и 3 – пустые ячейки). Показаны графики распределения сигналов вдоль проведенных линий.

6. Рис. 5. Флуоресцентные картины ячеек биочипов, полученных на разных фотоактивных поверхностях из смеси ГМА–ГЭМА–ДМАПС, после гибридизации с синтетической мишенью на канале Су5 при выдержке 1 с. Показаны графики распределения сигналов вдоль проведенных линий.

7. Рис. 6. Схема иммобилизации иммуноглобулина Human-IgG и его специфическое связывание с козьими антителами в ячейках биочипа, полученных полимеризацией смеси ГМА–ГЭМА–ДМАПС.

Скачать (634KB)
8. Рис. 7. Флуоресцентная картина ячеек биочипа, полученных фотополимеризацией смеси мономеров ГЭМА–ДМАПС–ГМА, после иммобилизации Human IgG и Human IgG-Су3 при выдержке 30 c. Показаны графики распределения сигналов вдоль проведенных линий.

9. Рис. 8. Флуоресцентная картина ячеек биочипа, полученных фотополимеризацией смеси мономеров ГЭМА–ДМАПС–ГМА, после иммобилизации Human IgG и связывания с проявляющими антителами Goat anti-Human IgG-Cy5 на канале Су5 при выдержке 1 c.


© Российская академия наук, 2025