Халькогенидная подложка для биочипа

Изобретение относится к средствам для анализа белков и может найти применение в клинических и биологических лабораториях. Подложка для биочипа в соответствии с настоящим изобретением выполнена из халькогенидного стекла на стеклянной основе и имеет функциональное покрытие из неорганического материала. В качестве функционального покрытия из неорганического материала подложка содержит слой металлических наночастиц толщиной не более 200 нм. Наночастицы имеют размер не более 50 нм и состоят из инертного металла или смеси нескольких инертных металлов, выбранных из группы, включающей золото, серебро, платину. Изобретение характеризуется высокой чувствительностью и высоким пределом обнаружения. 4 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области медицины, в частности к средствам для иммунологических исследований биологических материалов, и может найти применение в клинических и биологических лабораториях.

Известны белковые биочипы, которые применяются в таких областях исследований, как фундаментальные биологические научные исследования для характеристики ассоциированных с заболеваниями белковых каскадов; для оценки токсичности лекарственных препаратов; для медицинской диагностики и др., что значительно повышает производительность и биологическую значимость экспериментов по анализу экспрессии белков [1].

Для клинической медицинской диагностики большой интерес представляют биочипы с иммобилизованными аффинными захватывающими агентами (антителами, антигенами, аптамерами). Для иммобилизации захватывающих агентов используется субстрат с нанесенной на него подложкой. К подложке предъявляется ряд требований, выполнение которых необходимо для корректного выполнения иммунологических исследований. Подложка должна иметь высокую связывающую способность и способность сохранять функциональную активность антител, а также высокое соотношение сигнал-шум при последующем сканировании связанных материалов.

В качестве субстрата могут применяться стекло, силиконовые материалы, а также синтетические полимеры, такие как полистирол, нитроцеллюлоза, поливинилиденфторид. В качестве подложки используется широкий спектр материалов, способных образовывать со связываемыми белками химические связи; это могут быть гидрогель на основе декстрана, агароза, пористый акриламидный гидрогель, гидрофильные полимеры или полиаминокислоты, тонкие полоски металлов и т.п.

Известна подложка для биочипа, у которой область, предназначенная для иммобилизации антител, ограничена по периметру бортиком, который может быть выполнен съемным или отламывающимся [2]. Известное устройство позволяет сокращать непроизводительные расходы исследуемого материала и реактивов, но оно сложно в исполнении, имеет недостаточно высокий предел обнаружения, так как не достигает оптимального соотношения сигнал-шум, так как не исключает перетекания антител через бортики и связывания их с субстратом подложки.

Известна подложка для биочипа, имеющая, по крайней мере, один контрольный участок, «обеспечивающий прочность связывания клеток, заведомо меньшую, чем прочность их специфического связывания в области любого из участков с иммобилизованными антителами, но заведомо большую, чем прочность неспецифического связывания клеток с подложкой» [3]. Известная подложка позволяет повысить точность анализа за счет контроля качества отмывки биочипа, однако это решение не влияет на соотношение сигнал-шум, свойственное используемой подложке.

Известна подложка для биочипа [4], наиболее близкая по решаемой технической задаче и совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению, которая представляет собой стеклянную пластину с нанесенным на нее функциональным покрытием из халькогенидного стекла. Пластина для микроскопических исследований фирмы «Chemints» выполнена из покровного боросиликатного стекла, обладающего гидролитической устойчивостью и высокой устойчивостью к химически агрессивным средам, и содержит покрытие из халькогенидного стекла, полученное напылением с помощью излучения XeCl эксимерного лазера. Тем самым достигается повышение адсорбирующей способности и возможность избирательного травления поверхности, что позволяет формировать заданную геометрию распределения активного слоя на поверхности подложки.

Недостатком известной подложки для биочипа является низкая чувствительность и низкий предел обнаружения проводимого с ее использованием анализа за счет отсутствия усиления полезного сигнала.

Заявляемое изобретение свободно от указанного недостатка.

Технический результат, достигаемый в заявляемом изобретении, заключается в увеличении чувствительности анализа в несколько десятков раз за счет усиления полезного сигнала люминесценции благодаря использованию эффекта плазменного резонанса на металлических наночастицах.

Указанный технический результат достигается тем, что в халькогенидной подложке для биочипа на стеклянной основе, в соответствии с заявленным изобретением, функциональный слой из халькогенидного стекла имеет дополнительное покрытие толщиной не более 200 нм, которое состоит из гомогенных частиц металлов, входящих в группу, включающую серебро, золото, платину, размер которых не более 50 нм.

В качестве стеклянной основы использовали покровные стекла для микроскопических исследований фирмы «Chemints», выполненные из боросиликатного стекла, обладающего гидролитической устойчивостью и высокой устойчивостью к химически агрессивным средам. Указанные стекла наиболее подходят для флуоресцентной микроскопии, так как падающие УФ-лучи с длиной волны не менее 320 нм не вызывают автофлуоресценцию стекол.

Сущность заявляемого изобретения иллюстрируется Фиг.1-4. На Фиг.1 представлена схема подложки биочипа. Заявленная подложка содержит пластинку из оксидного стекла 1, на которой находится слой халькогенидното стекла 2. На халькогенидном стекле расположен слой 3 металлических частиц, имеющих неплотную упаковку. Толщина слоя (L) не превосходит 200 нм. Размер металлических частиц (d) не превышает 50 нм. На Фиг.2 приведены электронномикроскопические фотографии подложки для биочипа с нанесенным слоем металлических частиц различной толщины. Продолжительность нанесения металлических наночастиц составляет 1 минуту (на Фиг.2 такая продолжительность составляет 1 и 10 минут и на Фиг.2 соответственно 2 минуты. Благодаря рыхлой упаковке металлических наночастиц остаются участки слоя халькогенидного стекла, открытые для доступа раствора антител. Это обеспечивает высокую адгезию последних, характерную для взаимодествия антител с халькогенидным стеклом. Это подтверждается Фиг.3, на которой представлено изображение пленки с напечатанными белками (крысиные моноклональные антитела, полученные к иммуноглобулинам мыши), полученное на флуоресцентном сканере (активировался краситель Су3) до (1) и после промывки в буферном растворе в течение 5 минут с перемешиванием при комнатной температуре (2). Вместе с тем присутствующие на подложке металлические наночастицы благодаря эффекту плазменного резонанса усиливают интенсивность сигнала люминесценции в 70-80 раз, что повышает чувствительность анализа (повышает отношение сигнал-шум). Это показано на Фиг.4, где приведены спектры люминесценции антител, нанесенных на подложки биочипа: 1 - без нанесенного слоя металлических наночастиц (увеличен на вставке); 2 - с нанесенным в течение 5 минут слоем металлических наночастиц; 3 - с нанесенным в течение 15 минут слоем металлических наночастиц.

Заявленное изобретение было испытано в лабораторных условиях в ФБГУ НИИ гриппа Минздравсоцразвития РФ (Санкт-Петербург), в режиме реального времени.

Результаты апробации представлены в виде примера конкретной реализации

Пример.

Халькогенидные стекла получали охлаждением соответствующих расплавов в вакуумированных кварцевых ампулах. Исходными веществами служили галлий, германий медь, индий, мышьяк, сера и селен чистоты выше 99.999%.

Халькогенидное стекло (соединения или сплавы) наносили на стеклянную основу следующим образом.

Покровные стекла мыли мыльным раствором, после чего выдерживали в растворе перманганата калия в течение 15 мин, ополаскивали дистиллированной водой и высушивали.

Напыление халькогенидного стекла производилось в вакуумной камере при базовом давлении 10-5 мм рт.ст. Образец халькогенидного стекла облучался XeCl эксимерным лазером, генерирующим 20 нс импульсы на длине волны 308 нм с энергией импульса 10-40 мДж. Лазерный луч фокусировали на мишени (образце халькогенидного стекла) под углом 45°. Поток формирующейся плазмы направляли на предметное стекло, где происходило формирование пленки.

Формирование гетерометаллических наночастиц проводилось с помощью лазерно-индуцированного синтеза из раствора. В качестве источника лазерного излучения использовался гелий-кадмиевый лазер с длиной волны 325 нм, работающий в непрерывном режиме. Свежеприготовленным раствором металлорганического комплекса покрывалась поверхность подложки биочипа, которая подвергалась затем лазерному облучению. Продолжительность лазерного воздействия не превышала 15 минут. После проведения синтеза подложки с полученными наночастицами промывались ацетоном и высушивались.

Для проведения лазерно-индуцированного синтеза наночастиц из раствора использовались светочувствительные металлорганические комплексы, например [Au12Ag12(C2Ph)18Br3(PPh2(C6H4)3PPh2)3](PF6)3. В качестве растворителя использовался 1,2-дихлорэтан.

Способность полученной подложки к адсорбции белка определяли с помощью зеленого флуоресцирующего белка. Печать проводилась на споттере SpotArray 24 при 50% влажности и температуре 25°C с использованием одной иглы SMP3 (Telechem, USA). Данная игла при установленных по умолчанию параметрах забирает 250 нл образца за один раз и наносит по 0.6 нл на каждый спот. После печати слайды были оставлены на 1 час при комнатной температуре.

Сканирование биочипов проводилось путем рассеивающего сканирования на длине волны 570 нм на сканере ScanArray Express (PerkinElmer, USA) с разрешением 10 µm и РМТ=70 по задаваемому протоколу сканирования.

Обработка получаемых изображений проводилась с использованием программного обеспечения ScanArray и QuantArray 3.0. Microanalysis Software (Perkin Elmer, USA).

На Фиг.3 представлены результаты сканирования напечатанного на подложку белка (крысиные моноклональные антитела, полученные к иммуноглобулинам мыши) до и после отмывки в буферном растворе в течение 5 минут с перемешиванием при комнатной температуре. Как показывают результаты апробации, белок превосходно адсорбируется, о чем свидетельствует сохранение интенсивности люминесценции после промывки.

Технико-экономическая эффективность заявленного изобретения состоит в том, что наряду со свойственными прототипу высокой адсорбирующей способностью и возможностью избирательного травления поверхности для формирования заданной геометрии распределения активного слоя на поверхности подложки, преимуществом данной подложки является (как видно из Фиг.4) усиление полезного сигнала люминесценции в несколько десятков раз за счет эффекта плазменного резонанса на металлических наночастицах. Это дает возможность повысить предел обнаружения анализируемых белков и использовать более простую аппаратуру для считывания сигнала. Заявленное изобретение может стать эффективной основой для изготовления диагностических систем, доступных для широкого использования стандартно оснащенными лабораториями, в частности биохимическими, иммунологическими, микробиологическими и др.

Список использованных источников информации

1. Hall E.A.H. In Handbook of Biosensors and Biochips. Eds. Wiley, Chichester, 2007, v.2, ch.72, p.1111-1129.

2. Патент РФ №86091, МПК A61B 10/00, 2009.

3. Патент РФ №86090, МПК A61B 10/00, 2009.

4. Патент РФ №121081, МПК G01N 33/48, 2012] (прототип).

Халькогенидная подложка для биочипов на стеклянной основе, отличающаяся тем, что функциональный слой из халькогенидного стекла имеет дополнительное покрытие толщиной не более 200 нм, которое состоит из гомогенных частиц металлов, входящих в группу, включающую серебро, золото, платину, размер которых не более 50 нм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицине, а именно к фтизиатрии, и может быть использовано для прогнозирования риска формирования приобретенной устойчивости микобактерий туберкулеза к препаратам группы фторхинолонов в ходе лечения больных туберкулезом с множественной лекарственной устойчивостью возбудителя.

Изобретение относится к медицине, а именно к гинекологии, и позволяет сформировать группу женщин русской национальности, являющихся уроженками Центрального Черноземья России, с повышенным риском развития изолированного эндометриоза.
Заявленное изобретение относится к области ветеринарии и предназначено для ранней диагностики болезней органов дыхания у телят. Способ включает отбор проб крови у телят.
Изобретение относится к медицине, а именно к детской гастроэнтерологии, и может быть использовано для дифференциальной диагностики неспецифического язвенного колита и болезни Крона у детей.
Изобретение относится к медицине, а именно к способу диагностики биполярного аффективного расстройства. Сущность способа состоит в том, что выявляют достоверные различия в спектре распределения белков сыворотки крови без белков альбумина, иммуноглобулина G, иммуноглобулина А, антитрипсина, трансферина и гаплоглобина у больных эндогенным психозом.
Изобретение относится к медицине, а именно к диагностике бесплодия женщин. Для этого проводят определение цитотоксичности сыворотки женщин к мужским лимфоцитам, включая их совместное культивирование с контрольной мужской и исследуемой женской сывороткой в лунках 96-луночного планшета в присутствии питательной среды RPMI 1640 в СО2-инкубаторе.

Изобретение относится к высокочувствительному способу определения количества глицирризина, глицирретиновой кислоты и их фармакологически приемлемых солей, присутствующих в плазме крови человека.
Изобретение относится к области ветеринарии и предназначено для использования при экспериментальных паразитологических исследованиях в лабораторных условиях. Способ включает отбор только живых, половозрелых самок Trichuris vulpis из толстой, слепой кишок спонтанно зараженных трихоцефалами при исследовании гельминтологическими методами на вскрытии диких или/и домашних хищных в отдельные пробирки с официнальным изотоническим раствором (0,9%) хлорида натрия (solutio Natrii chlorati isotonica) и экспозицией пробирок с самками Trichuris vulpis при t=37,5°C - 39°C в течение 5 часов в условиях термостата.

Изобретение относится к медицине, а именно акушерству и может быть использовано для прогнозирования веса новорожденного у женщин русской национальности, являющихся уроженками Центрального Черноземья России.
Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии и может быть использовано для дооперационного определения объема операции у больных диффузным токсическим зобом.

Изобретение относится к области микробиологии, а именно к набору для детекции спор, происходящих из микобактерий в образце. Набор содержит антитело, которое специфически связывает относящийся к спорам пептид из микобактерий, где относящийся к спорам пептид из микобактерий выбран из группы, состоящей из CotA, CotD, CotT, SpoVK, CotSA, YrbC, SpoVE, Soj, SpoIIIE и SEQ ID NO: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 18, 20, 22, 24 и 26, где указанное антитело получают иммунизацией человека или организма, не являющегося человеком, указанным относящимся к спорам пептидом. Набор дополнительно содержит молекулу, специфически связывающую комплекс между указанным антителом и указанным относящимся к спорам пептидом из микобактерий. Использование заявленного набора позволяет эффективно осуществить детекцию спор микобактерий в образцах из окружающей среды. 1 з.п. ф-лы, 7 табл., 10 ил., 1 пр.

Настоящее изобретение относится к отбору проб жидкости, которая находится в эластичном закрытом контейнере, например, в контейнере для сбора мочи или крови. Устройство для отбора жидкости, находящейся в эластичном контейнере (13, 14), содержит первую секцию (20), имеющую базовую поверхность (21), и элемент (22) для перфорирования пленки, выступающий от базовой поверхности (21). Устройство дополнительно содержит вторую секцию (23), имеющую базовую поверхность (24), которая окружает полость (25), адаптированную для приема элемента (22) для перфорирования пленки, являющегося частью первой секции (20). Первая секция (20) имеет клейкую поверхность, окружающую элемент (22) для перфорирования пленки, а вторая секция (23) имеет клейкую поверхность, окружающую полость (25). Кроме того, одна из двух секций (20, 23) содержит отверстие (26) в базовой поверхности в пределах клейкой поверхности (21). Достигаемый при этом технический результат заключается в получении ровного и стерильного отверстия для доступа к жидкости, а также в предотвращении любого нежелательного выливания или потери жидкости. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к медицине и описывает способ оценки хирургического риска у больных с атеросклеротической окклюзией бедренно-подколенно-берцового сегмента в стадии критической ишемии, включающий балльную оценку сопутствующих заболеваний сердечно-сосудистой системы, где каждому фактору риска присваивают определенное количество баллов, присвоение баллов происходит следующим образом: возраст более 70 лет - 1 балл, острое нарушение мозгового кровообращения или транзиторная ишемическая атака в анамнезе - 2 балла, постинфарктный кардиосклероз - 1 балл, фракция выброса левого желудочка от 46% до 50% - 2 балла, фракция выброса левого желудочка от 41% до 45% - 4 балла, фракция выброса левого желудочка 40% и менее - 6 баллов, ишемическая болезнь сердца: хроническая коронарная недостаточность I функциональный класс - 1 балл, ишемическая болезнь сердца: хроническая коронарная недостаточность II функциональный класс - 2 балла, ишемическая болезнь сердца: хроническая коронарная недостаточность III функциональный класс - 7 баллов, пароксизмальная форма фибрилляции-трепетания предсердий, эктопический ритм, частые (>5 в минуту) наджелудочковые экстрасистолы - 3 балла, постоянная форма фибрилляции-трепетания предсердий - 2 балла, желудочковые экстрасистолы >30 в час - 1 балл, баллы складывают, оценивают уровень хирургического риска данного больного, при сумме баллов 8 и более присваивают высокий хирургический риск, рекомендуют выполнение эндоваскулярной интервениции, при сумме баллов от 0 до 3 присваивают низкий хирургический риск, рекомендуют шунтирующую операцию, в случае суммы баллов от 4 до 7 присваивают средний хирургический риск, возможно использование обоих методов артериальной реконструкции. Изобретение обеспечивает более достоверную оценку хирургического риска у больных с атеросклеротической окклюзией бедренно-подколенно-берцового сегмента в стадии критической ишемии с целью выбора метода артериальной реконструкции - эндоваскулярная интервенция или шунтирующая операция, а также простоту, доступность и объективность определения хирургического риска у данной группы больных. 1 пр., 5 табл.

Группа изобретений относится к ветеринарии и может быть использована для диагностики лейкоза крупного рогатого скота (КРС). Средство для диагностики лейкоза КРС содержит водорастворимую белковую фракцию клеточной линии почки эмбриона свиньи, контаминированной онкорнавирусами С и D и полученной при культивировании в анаэробных условиях, имеющую молекулярную массу от 75 до 82 кД в количестве 0,49-0,52 масс.% и характеризующуюся наличием пиков при длине волны 214 нм в ультрафиолетовой области спектра, и дополнительно содержит фосфатно-солевой буферный раствор. Способ заключается в отборе крови животного, приготовлении взвеси цитратной крови 0,25%-0,5% концентрации, смешивании взвеси со средством для диагностики при соотношении средства к взвеси 1:4-6, выдерживании смеси при температуре 4-8°С в течение 12-15 часов и учете результата реакции по характеру взаимодействия взвеси цитратной крови со средством для диагностики, при этом о наличии лейкоза судят при положительной реакции взвеси цитратной крови со средством. Использование изобретений позволяет расширить спектр диагностических препаратов, сформировать новые подходы к проблеме диагностики лейкоза КРС, быстро и с минимальными затратами проводить диагностику лейкоза КРС при сохранении эффективности диагностических исследований. 2.н.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр., 1ил.

Изобретение относится к области медицины. Изобретение представляет способ прогнозирования неразвивающейся беременности путем выявления факторов риска в сыворотке крови с помощью иммуноферментного анализа и дальнейшей обработки полученных результатов методом бинарной логистической регрессии. Изобретение обеспечивает упрощение и повышение чувствительности способа прогнозирования неразвивающейся беременности. 4 табл., 1 ил., 2 пр.

Изобретение относится к медицине, а именно к трансплантологии, и может быть использовано для мониторинга состояния пациента после трансплантации органа. Для этого, после трансплантации производят мониторинг редокс потенциала (РП) плазмы крови пациента. При этом ежедневно определяют РП плазмы крови пациента с помощью платинового электрода относительно хлорсеребряного электрода. Платиновый электрод предварительно обрабатывают с помощью катодно-анодного сканирования в растворе неорганического восстановителя в циклическом потенциодинамическом режиме. Проводят ежедневный мониторинг величины РП плазмы крови пациента и выявляют изменения величин РП в одном направлении за сутки или несколько суток. При выявлении изменения РП более 25 мВ за сутки или несколько суток судят о наличии дисфункции трансплантата или высоком риске развития криза отторжения трансплантата. При выявлении изменения величины РП менее 25 мВ судят о нормальном состоянии пациента. Изобретение позволяет осуществить прогноз исходов трансплантации и обеспечить своевременную коррекцию лечения пациентов.1 табл., 4 пр., 3 ил.

Изобретение относится к онкологии и касается способов прогнозирования достижения полных морфологических регрессий (ПМР) у больных операбельным трипл-негативным раком молочной железы. Проводят иммуногистохимическое исследование ткани опухоли. Значение уравнения регрессии Y определяют по формуле: Y=7,0-4,1X1-0,15Х2+1,8Х3-4,8Х4+1,78Х5+0,56Х6, где: X1 - размер первичного опухолевого узла: 1 - менее 30 мм, 2-30 мм и более; Х2 - состояние регионарного лимфатического аппарата: 0 - отсутствие метастатического поражения лимфатических узлов, 1 - поражение до 4 лимфатических узлов, 2 - поражение 4-9 лимфатических узлов, 3 - поражение 10 и более лимфатических узлов; Х3 - схема химиотерапии: 1 - FAC, 2 - САХ, Х4 - уровень экспрессии EGFR1 в биопсийном материале опухолевой ткани: 1 - менее 10%, 2 - 10% и более; Х5 - уровень экспрессии Ki-67 в биопсийном материале опухолевой ткани: 1 - менее 20%, 2 - 20% и более; X6 - уровень экспрессии VEGFR-2 в биопсийном материале опухолевой ткани: 1 - менее 70%, 2 - 70% и более. Значение вероятности достижения ПМР рассчитывают по формуле: Р=eY/(1+eY). При Р<0,5 прогнозируют низкую, а при Р>0,5 высокая вероятность ПМР. Способ прогнозирования позволяет повысить точность и информативность. 6 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области медицины, а именно к неврологии, и может быть использовано для диагностики тяжести дисциркуляторной энцефалопатии у мужчин. Определяют уровень липопротеинов высокой плотности, коэффициенты коморбидности Cirs и Kaplan-Feistein. Выявляют неврологические синдромы мозжечковой атаксии, определяют тромбиновое время, выявляют наличие вредных привычек и профессиональных вредностей, оценивают расстройства высших мозговых функций, выявляют болевой синдром при поражении пирамидной системы, синдромы поражения пирамидной системы, поражение V-VII пар черепных нервов. Рассчитывают значение дискриминантной функции по определенной формуле. Способ позволяет диагностировать тяжесть дисциркуляторной энцефалопатии у мужчин за счет комплексного анализа наиболее информативных показателей, полученных с помощью построения математической модели. 4 пр.
Изобретение относится к медицине, а именно к акушерству и пульмонологии. Изобретение позволяет прогнозировать анемический синдром во втором триместре гестации при обострении хронического обструктивного бронхита у женщин с гриппом A(H3N2) в первом триместре беременности. Предлагаемый способ заключается в том, что для прогнозирования анемического синдрома во втором триместре гестации определяют величину титра антител в парных сыворотках крови к вирусу гриппа A(H3N2) (в качестве показателя используют величину титра антител во второй сыворотке) (А), концентрацию 2,3-ДФГ в эритроцитах крови (мкмоль/л) (В) и содержание серомукоида (ед. опт. плот.) (С). С помощью дискриминантного уравнения прогнозируют развитие анемического синдрома во втором триместре беременности: D=+0,007×А+1,435×В+209,281×С, где D - дискриминантная функция с граничным значением, равным +35,31. При D меньше граничного значения дискриминантной функции прогнозируют отсутствие анемического синдрома при обострении хронического обструктивного бронхита у женщин с гриппом Α(Η3Ν2) в первом триместре беременности, а при D, равном или больше граничного значения, прогнозируют развитие анемического синдрома у женщин при обострении хронического обструктивного бронхита у женщин с гриппом Α(Η3Ν2) в первом триместре беременности. 2 пр.
Изобретение относится к медицине и предназначено для диагностики обострения язвенного колита. Проводят исследование иммунного статуса в сыворотке крови, определяют уровень циркулирующих иммунных комплексов и при повышении циркулирующих иммунных комплексов C1q до 60,8 ед./мл и выше уровня циркулирующих иммунных комплексов C3d до 39,0 ед./мл и выше и С-реактивного белка до 10,2 мг/л и выше диагностируют обострение язвенного колита. Способ позволяет повысить точность определения обострения язвенного колита. 2 пр.
Наверх