Method Article

الكشف في الوقت الحقيقي عن التقارب الديناميكي بين الجزيئات الحيوية باستخدام تقنية رنين البلازمون السطحي (SPR)

DOI:

10.3791/65946

⸱

September 29th, 2023

 ,  ,  ,  , 
1School of Basic Medical Sciences, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, 2Innovative Institute of Chinese Medicine and Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, 3Research Institute of Integrated Traditional Chinese Medicine and Western Medicine, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine

* These authors contributed equally

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تهدف الدراسة الحالية إلى توضيح مبدأ ومنهجية تقنية رنين البلازمون السطحي (SPR) ، والتي تجد تطبيقات متعددة الاستخدامات عبر مجالات متعددة. تصف هذه المقالة تقنية SPR وبساطتها التشغيلية وفعاليتها الرائعة ، بهدف تعزيز الوعي الأوسع واعتماد هذه التكنولوجيا بين القراء.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تقنية رنين البلازمون السطحي (SPR) هي طريقة دقيقة حساسة للكشف عن الفيروسات والبروتينات الجزيئية المسببة للأمراض والمستقبلات ، وتحديد أنواع الدم ، والكشف عن غش الطعام ، من بين الاكتشافات الجزيئية الحيوية الأخرى. تسمح هذه التقنية بالتعرف السريع على الارتباط المحتمل بين الجزيئات الحيوية ، مما يسهل الفحص السريع وسهل الاستخدام وغير الجراحي لمختلف المؤشرات دون الحاجة إلى وضع العلامات. بالإضافة إلى ذلك ، تسهل تقنية SPR الكشف في الوقت الفعلي لفحص الأدوية عالي الإنتاجية. في هذا البرنامج ، يتم تقديم مجال التطبيق والمبادئ الأساسية لتقنية SPR بإيجاز. تم تحديد عملية التشغيل بالتفصيل ، بدءا من معايرة الجهاز وتشغيل النظام الأساسي ، متبوعا بالتقاط الترابط وتحليل متعدد الدورات للمادة التحليلية. تم توضيح منحنى الوقت الفعلي والنتائج التجريبية لربط الكيرسيتين والكاليكوسين ببروتين KCNJ2. بشكل عام ، توفر تقنية SPR طريقة محددة للغاية وبسيطة وحساسة وسريعة لفحص الأدوية ، والكشف في الوقت الفعلي عن الحركية الدوائية ذات الصلة ، والكشف عن الفيروسات ، وتحديد البيئة وسلامة الأغذية.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تقنية رنين البلازمون السطحي (SPR) هي تقنية الكشف البصري التي تلغي الحاجة إلى وضع العلامات على المادة التحليلية. إنه يتيح المراقبة الديناميكية والديناميكية في الوقت الفعلي لتقارب الربط الكمي والحركية والديناميكا الحرارية. هذه السعة عالية الإنتاجية حساسة للغاية وقابلة للتكرار ، مما يسمح بقياس معدلات الفتح المختلفة ومعدلات إيقاف التشغيل والتقارب. بالإضافة إلى ذلك ، فإن كمية العينة الصغيرة المطلوبة تعزز فائدة هذه الطريقة1،2. ظهرت طريقة الكشف الجزيئي الحيوي ذات الاستجابةالسريعة 3 ، والتي تراقب ارتباط التقارب بين الجزيئات الحيوية ، كمجال بحث بارز.

تقنية SPR لها تطبيقات مختلفة في مجال البحث والتطوير الدوائي4. أحد استخداماته هو اكتشاف الأساس الهيكلي لأهداف دوائية محددة. يمكن استخدامه أيضا لتحديد المكونات النشطة للأعشاب الصينية التي تمتلك أنشطة دوائية مهمة ودراسة آلياتها لفحص الأدوية والتحقق منها. أنشأ Gassner et al. منحنى استجابة الجرعة الخطي للأجسام المضادة ثنائية النوعية من خلال تحديد SPR ، والذي يسمح بتحليل التركيز ومراقبة الجودة5. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام SPR لإجراء اختبارات المناعة السريرية في دستور الأدوية وتطوير اللقاح6.

أحد المجالات التي يمكن استخدامها فيها هو الكشف عن بقايا المبيدات الحشرية ، وبقايا الأدوية البيطرية ، والمواد المضافة غير القانونية ، والبكتيريا المسببة للأمراض ، والمعادن الثقيلة7،8،9،10 في المنتجات الزراعية واختبار سلامة الأغذية. باستخدام تقنية SPR ، يمكن تحسين دقة وكفاءة هذه الاختبارات.

مجال آخر يمكن من خلاله تطبيق تقنية SPR هو الكشف السريع عن السموم والمضادات الحيوية. تسمح هذه التقنية بربط الأجسام المضادة الفيروسية ومركبات الجزيئات الصغيرة والأبتامير بشريحة المستشعر الحيوي SPR. ثم تكتشف شريحة المستشعر الحيوي SPR تركيزات مختلفة من الحمض النووي الريبي الفيروسي مثل المادةالتحليلية 11. تم استخدام هذه الطريقة بنجاح في الكشف السريع عن الفيروسات مثل H5N1 وفيروس أنفلونزا الطيور H7N9 وفيروس كورونا الجديد12،13،14. بالإضافة إلى هذه التطبيقات ، تعد تقنية SPR مفيدة أيضا في البروتينات ، وفحص الأدوية ، والكشف في الوقت الفعلي عن الحركية الدوائية ذات الصلة ، ودراسة الفيروسات والبروتينات المسببة للأمراض والمستقبلات15،16،17،18. وهي مناسبة بشكل خاص للبحث العلمي والتجارب التعليمية في الجامعات ومعاهد البحوث، وهي أداة قيمة في مختلف البيئات العلمية والبحثية.

مبدأ SPR هو الحركة التذبذبية الجماعية للإلكترونات الحرة عند الواجهة بين الفيلم المعدني والعازل الكهربائي ، والتي تسببها موجات الضوءالساقطة 19. إنه في الأساس الرنين بين الموجة الزائلة وموجة البلازما على سطح المعدن20. عندما ينتقل الضوء من وسط كثيف ضوئي إلى وسط كاره للضوء ، يحدث الانعكاس الكلي في ظل ظروف معينة. من منظور بصريات الموجة ، عندما يصل الضوء الساقط إلى الواجهة ، فإنه لا يولد ضوءا منعكسا على الفور. بدلا من ذلك ، يمر أولا عبر الوسط الفوبيه البصري على عمق طول موجي واحد تقريبا. ثم يتدفق على طول الواجهة لحوالي نصف طول موجي قبل أن يعود إلى الوسط الكثيف بصريا. يشار إلى هذه الموجة التي تمر عبر وسط الرهاب البصري على أنها موجة مراوغة ، طالما أن الطاقة الإجمالية للضوء تظل ثابتة. نظرا لأن المعدن يحتوي على غاز إلكترون حر ، فيمكن اعتباره بلازما. يثير الضوء الساقط الاهتزاز الطولي لغاز الإلكترون ، مما يؤدي إلى توليد موجة كثافة شحنة على طول واجهة العزل الكهربائي المعدني ، والمعروفة باسم موجة البلازما السطحية. ينتشر هذا الرنين في شكل توهين أسي في كلتا الوسائط. وبالتالي ، يتم تقليل طاقة الضوء المنعكس بشكل كبير. تعرف زاوية السقوط المقابلة التي يختفي عندها الضوء المنعكس تماما بزاوية الرنين21. SPR حساس للغاية لمعامل الانكسار للوسط الملتصق بسطح الفيلم المعدني20. تختلف زاوية SPR باختلاف معامل الانكسار لسطح الفيلم المعدني ، حيث يتناسب تغير معامل الانكسار بشكل أساسي مع الكتلة الجزيئية لسطح الفيلم المعدني22. ستؤدي أي تغييرات في خصائص الوسط السطحي أو مقدار الالتصاق إلى زوايا رنين مختلفة. وبالتالي ، يمكن تحليل التفاعل الجزيئي من خلال فحص التغيرات في زاوية الرنين.

هذا التحليل البصري SPR غير المدمر والخالي من الملصقات في الوقت الفعلي ، بناء على المبادئ المذكورة أعلاه ، مناسب للبحث في مختلف المجالات. لذلك ، أظهرنا الإزاحة الزاوية لمنحنى SPR والنتائج التجريبية من خلال تحليل متعدد الدورات ، مع أخذ مزيج من الكيرسيتين والكاليكوسين مع البروتين المؤتلف KCNJ2 كمثال.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: يشير منحنى الاستشعار التجريبي الكامل إلى أنه يمكن تصنيف العملية التجريبية إلى ثماني مراحل متميزة.

1. إعداد العينة والمخزن المؤقت

  1. قم بإعداد رقائق الاستشعار قبل التجربة.
    1. عالج الرقائق بمحلول سمكة الضاري المفترسة (30٪ H2O2: H2SO4 = 1: 3 ؛ v / v) لمدة دقيقتين. بعد ذلك ، قم بتنظيف الرقاقة جيدا بكمية كبيرة من الماء منزوع الأيونات ثم نقعها في الإيثانول اللامائي ، مما يسمح لها بالجفاف بشكل طبيعي.
    2. بعد ذلك ، انقع الشريحة طوال الليل في محلول 11-mercapto-l-undecanol (MUOH) بتركيز 50 M. بعد ذلك ، ضع الشريحة في محلول epichlorohydrin واتركها تتفاعل عند 25 درجة مئوية لمدة 4 ساعات.
    3. قم بإزالة الرقاقة من المحلول واغسلها جيدا بالماء المقطر والإيثانول اللامائي أخيرا ، قم بإسقاط محلول الديكستران الأساسي على سطح الفيلم الذهبي للرقاقة واتركه يتفاعل عند 25 درجة مئوية لمدة 20 ساعة. نظف الرقاقة بالماء منزوع الأيونات ثم اغمرها في محلول حمض البروموسيتيك لتحقيق تعديل كربوكسي ميثيلاسیون هيدروكسيل ديكستران. استخدم الكيرسيتين والكاليكوسين بدرجة نقاء ≥98.5٪ و ≥99٪ على التوالي.
  2. تحضير جميع المخازن المؤقتة التي تحتوي على عازلة قيد التشغيل ، والمنشط ، ومخزن مؤقت للتثبيت (10 ملي من أسيتات الصوديوم) ، ومحلول التجديد 10 ملي مولار جلايسين حمض الهيدروكلوريك ، درجة الحموضة 1.5. يحتوي المنشط على 115 مجم N-Hydroxysuccinimide (NHS) ، و 750 مجم 1-Ethyl-3- (3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) ، و 10.5 مل من 1 M هيدروكلوريد الإيثانول ألامين هيدروكسيد الصوديوم عند درجة الحموضة 8.5. قم بإذابة EDC و NHS عن طريق إضافة 10 مل من الماء منزوع الأيونات المصفى إلى كل قارورة (انظر جدول المواد).
    ملاحظة: قم بتخزين حصص EDC و NHS عند -18 درجة مئوية أو أقل ، واستخدم الحصص في غضون شهرين. يجب تفريغ جميع المحاليل قبل الاستخدام.

2. معايرة الصك

  1. ارسم منحنى قياسيا لتركيز الكحول وقيمة الذروة بحقن الكحول بتركيزات مختلفة (2٪ و 1٪ و 0.5٪ و 0.2٪ و 0.1٪ نسبة حجم) على الذهب المكشوف ومقارنة القيمة القصوى للكحول
    ملاحظة: الحقن بمعدل تدفق 50 ميكرولتر / دقيقة ، عن طريق برنامج تحليل بيانات الأصل حصل على منحنى قياسي.
  2. وفقا للدليل الفني ، احسب عامل تصحيح الأداة ، ممثلة ب K ، باستخدام الصيغة:
    K = Δθ / Δ [(A-B) / (A + B)]
    في هذه الصيغة ، يمثل A و B قيم إشارة أجهزة الكشف المعنية. قيمة الميل النظري ، كما هو موضح في الدليل ، هي 0.06. لذلك ، يمكن حساب عامل التصحيح ، K ، على أنه K = 0.06 / R ، (حيث R هو ميل معادلة الانحدار الخطي التي تم الحصول عليها من المنحنى القياسي).
  3. اضرب قيمة Δ[(A-B)/(A+B)] المقاسة في عامل التصحيح للحصول على قيمة Δθ الفعلية.

3. تشغيل النظام الأساسي

  1. لبدء تشغيل النظام ، قم بتشغيل مفتاح الطاقة وانتظر حتى تصل وحدة الكشف إلى درجة الحرارة المحددة مسبقا (عادة 25 درجة مئوية).
  2. افتح برنامج التحكم بالنقر فوق بدء > البرنامج > برنامج التحكم OpenSPRTM ، وسيتصل البرنامج تلقائيا بالنظام المضيف بعد التشغيل.
  3. اتبع إجراءات التشغيل القياسية لأداة SPR لتثبيت شريحة COOH (شريحة قائمة على الجلوكان). أولا ، ضع قطرة من زيت الأرز على الجزء الخلفي من الرقاقة الحيوية SPR. بعد ذلك ، قم بتوصيل شريحة COOH بسطح المنشور للمستشعر ، مع التأكد من عدم وجود فقاعات هواء بين الرقاقة والمنشور. أخيرا ، قم بتثبيت حوض التدفق وقم بإحكام ربطه ببقعة الضوء.
    ملاحظة: ضع حوض التدفق في الفتحة المخصصة واربطه بإحكام باستخدام براغي التثبيت. أبعاد القناة 10 مم × 1 مم × 1 مم.
  4. وضع الرقاقة
    1. لفتح فتحة الشريحة، حدد خيار إدراج شريحة من قائمة الأدوات . إذا كانت هناك بالفعل شريحة في حجرة الشريحة ، فانقر فوق خيار إخراج الرقاقة في قائمة الأدوات .
    2. حدد نوع الرقاقة المقابل من القائمة المنسدلة لنوع الشريحة إذا كنت تستخدم شريحة جديدة واملأ معرف الشريحة بالمعلومات التجريبية المتعلقة بالشريحة. يمكن ملء رقم دفعة الرقاقة (اختياري). إذا كانت شريحة مستعملة، فحدد إعادة استخدام الشريحة وابحث عن معلومات الشريحة المقابلة في القائمة المنسدلة معرف الشريحة.
    3. أمسك الشريحة بحيث يكون جانب الكلمة متجها لأعلى ، وادفع الشريحة برفق في فتحة البطاقة باتباع اتجاه السهم الموجود على الشريحة ، وأخيرا أغلق باب حجرة الرقائق.
    4. انقر فوق زر Dock Chip . سيتحول النظام تلقائيا إلى حالة الاستعداد بعد وضع الشريحة.
    5. لمسح نظام التدفق الداخلي بالكامل بمعدل تدفق مرتفع، حدد الأمر Tools > Prime > Start. تستغرق العملية برمتها 6-7 دقائق. انقر فوق إغلاق لتبديل النظام تلقائيا إلى حالة الاستعداد.
  5. اضغط مع الاستمرار على الزر الأسود على الجانب الأيمن من حامل الأنبوب وافتح الغطاء المعدني على اليسار. بعد وضع أنبوب الاختبار المناسب ، أغلق الغطاء المعدني برفق. إذا سمعت صوت نقرة، فهذا يعني أن الغطاء المعدني مقفل.
  6. ادفع حامل أنبوب الاختبار برفق على طول فتحة البطاقة إلى حجرة العينة واسمع صوت نقرة، مما يشير إلى أن حامل أنبوب الاختبار في الموضع الصحيح ومقفل.
  7. انقر فوق موافق في مربع الحوار Eject Rack Tray لتغذية الحامل تلقائيا في حجرة العينة وإغلاق الباب.
    ملاحظة: هناك حد زمني عند فتح باب المقصورة النموذجي. سيغلق الباب تلقائيا بعد 60 ثانية من الفتح. في آخر 15 ثانية، يظهر العد التنازلي في مربع الحوار بخط أحمر ويومض انتظر حتى يغلق الباب قبل إعادة فتحه لتجنب الضغط على يدك.
  8. تطبيع إشارات الاستجابة
    1. حدد أداة > المزيد من الأدوات، وحدد تطبيع في دليل أدوات الصيانة ، وانقر فوق البدء > التالي.
    2. أضف 120 ميكرولتر من محلول BIAالطبيعي بنسبة 70٪ إلى أنبوب اختبار 7 مم. ضع أنبوب الاختبار في الموضع المحدد الموضح في البرنامج (R2F6). بعد التأكد من إغلاق غطاء حامل الأنبوب بشكل صحيح ، ضع حامل الأنبوب في حجرة العينة وأغلق باب المقصورة ، وانقر فوق ابدأ لتشغيل البرنامج.

4. التقاط الترابط

  1. قياس الأس الهيدروجيني
    1. قبل تثبيت الروابط على الرقاقة ، قم بفحص درجة الحموضة العازلة للترابط المناسبة لإثراء الروابط بالقرب من سطح الرقاقة من خلال الامتزاز الكهروستاتيكي لتحقيق تأثير اقتران أفضل. تركيز الترابط العام هو 10-100 ميكروغرام / مل ، وفي التجربة الأولى ، حاول استخدام 20 ميكروغرام / مل.
    2. قم بفحص الترابط من 10 ملي مولار من أسيتات الصوديوم بقيم الأس الهيدروجيني 5.5 و 5.0 و 4.5 و 4. لتعيين معلمات العملية، حدد معالج التشغيل، استكشاف درجة الحموضة لإعداد السطح، وانقر فوق جديد.
    3. حدد قناة الرقاقة ، والتي يمكن اختيارها من القنوات 1 أو 2 أو 3 أو 4. يحتوي المخزن المؤقت على أربعة شروط محددة مسبقا: 10 ملي مولار من أسيتات الصوديوم ، ودرجة الحموضة 5.5 ، و 5.0 ، و 4.5 ، و 4. بعد ذلك ، أدخل اسم الترابط ، ووقت التلامس (180 ثانية) ، ومعدل التدفق (5 ميكرولتر / دقيقة).
    4. بعد تجديد السطح ب 50 ملي مولار هيدروكسيد الصوديوم ، اضبط درجة حرارة سطح الرقاقة ودرجة حرارة غرفة العينة. بعد ذلك ، حدد العينة ورف الكاشف 1 على اليسار ، وضع المحلول وفقا للموضع المقابل في رف العينة. احفظ الطريقة التجريبية وابدأ التجربة بالنقر فوق التالي.
  2. تجميد الترابط
    1. حدد معالج التشغيل، إعداد السطح، وتثبيت الحركة وانقر فوق جديد. اضبط إمكانية التعبئة على أربع قنوات: FC1 و FC2 و FC3 و FC4. وتستعمل القناة 1 بشكل عام كمرجع عند إقران القناتين 1 و2، وتستعمل القناة 3 هي المرجع عند تعبئة جميع القنوات الأربع.
    2. استخدم القنوات المرجعية للتباين الفارغ أو التثبيت الخالي من الترابط المغلق ، باستخدام القناتين 1 و 2 لإقران الروابط على القناة 2.
      ملاحظة: هناك نوعان من أوضاع الاقتران المتاحة: استهدف المستوى الثابت وحدد وقت الاتصال. بهدف وضع المستوى الثابت ، أدخل مستوى الاقتران المستهدف ، وسيقوم البرنامج تلقائيا بتحقيق المستوى المقابل. يتطلب وضع وقت الاتصال إدخال وقت الحقن ومعدل التدفق ويستخدم بشكل عام بناء على التجارب المسبقة.

5. طريقة التحليل متعددة الدورات

  1. قم بتشغيل Prime واملأ المحقنة والغرفة بمخزن مؤقت ثابت. حدد تشغيل يدوي ، وحدد القنوات 1-2 في سلسلة على مسار التدفق، وانقر فوق ابدأ.
  2. ابدأ التشغيل بأقصى معدل تدفق (150 ميكرولتر / دقيقة) واكتشف المخزن المؤقت وهو HEPES (الرقم الهيدروجيني 7.4). عند الوصول إلى خط أساس مستقر، امسح حلقة العينة بمخزن مؤقت وأفرغ حلقة العينة.
    ملاحظة: إذا لم يتم الوصول إلى خط الأساس (خط الاتزان المتكون على منحنى الاستشعار عند تشغيل المخزن المؤقت) في غضون 10 دقائق، فحاول حقن 10 ملي مولار من هيدروكسيد الصوديوم لمدة 30 ثانية.
  3. قم بتنشيط الشريحة باستخدام محلول EDC / NHS (1: 1 ، 50 ميكرولتر لكل منهما).
  4. قم بتشغيل 200 ميكرولتر من الترابط المخفف بالمخزن المؤقت المنشط على العينة لمدة 4 دقائق. بمجرد تثبيت الربط ، اغسل حلقة العينة بمخزن مؤقت.
  5. عينة 200 ميكرولتر من محلول المنع ، واشطف حلقة العينة بمحلول عازل ، وأفرغها بالهواء. راقب خط الأساس لمدة 5 دقائق لضمان الاستقرار.
  6. خفف التحليلات بمحلول عازل ، ثم خذ 3.9 ميكرومتر ، و 7.8 ميكرومتر ، و 15.625 ميكرومتر ، و 31.25 ميكرومتر كيرسيتين ، و 15.625 ميكرومتر ، و 31.25 ميكرومتر ، و 62.5 ميكرومتر ، و 125 ميكرومتر ، و 250 ميكرومتر كاليكوسين ، كعينات عند 20 ميكرولتر / دقيقة.
  7. وقت ربط البروتين (10 ميكروغرام / مل -50 ميكروغرام / مل) والترابط هو 240 ثانية ، مع وقت تفكك طبيعي يبلغ 360 ثانية. قم بزيادة معدل التدفق إلى 150 ميكرولتر / دقيقة وحقن مخزن مؤقت للتجديد المناسب لإزالة المادة التحليلية.

6. التجديد

  1. للتجديد ، استخدم 10 ملي مولار جلايسين حمض الهيدروكلوريك ، أو الملح العالي ، أو المحاليل الحمضية القاعدية بمستويات متفاوتة من الأس الهيدروجيني (على سبيل المثال ، 2.5 ، 4.5 ، 5.0 ، 5.5 ، إلخ).
  2. لفحص شروط التجديد، استخدم استكشاف تطوير معالج الاختبار والنقر فوق جديد. حدد 1-2 قناة متسلسلة على مسار التدفق ، وحدد الشريحة ، وانقر فوق التالي.
  3. لتسخين الشريحة ، انقر فوق بدء التشغيل ، والذي يجب أن يتم أكثر من 3 أضعاف. أدخل اسم المادة المراد تحليلها واضبط معدل تدفق المحلول المتجدد على 150 ميكرولتر / دقيقة.

7. تحليل البيانات

  1. تحليل النتائج التجريبية باستخدام برنامج تحليل بيانات SPR ، باستخدام نموذج تحليل واحد لواحد.
    ملاحظة: يتم إجراء العملية برمتها في المخزن المؤقت قيد التشغيل. المخازن المؤقتة الأخرى المستخدمة في عملية فحص SPR هي نفسها المخزن المؤقت للحقن.

8. صيانة النظام

  1. بعد الانتهاء من التجربة ، قم بإزالة شريحة الكشف واستبدلها بشريحة الصيانة. استبدل المخزن المؤقت قيد التشغيل بما يكفي من الماء النقي العذب واغسل النظام بجهاز Prime. بمجرد التحضير ، سيتحول النظام تلقائيا إلى وضع الاستعداد لتنظيف زجاجة سائل النفايات وتغيير ماء الإبرة.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لتحديد ما إذا كان البروتين مثبتا على سطح الرقاقة ، يتم استخدام الإحداثي (إشارة الاستجابة) لخريطة مستشعر SPR (الشكل 1) ، بينما يتم الحصول على الإزاحة الزاوية لمنحنى SPR. يصور الشكل 2 والشكل 3 منحنى SPR للتفاعل بين الكيرسيتين والكاليكوسين مع البروتين المؤتلف KCNJ2 على السطح الثابت للبروتين المؤتلف KCNJ2 بعد تقليل التحكم بتركيزات تتراوح من 3.9 ميكرومتر إلى 250 ميكرومتر. لتقليل عدم الدقة الناتجة عن تأثيرات النقل الجماعي ، لم يتم تثبيت ج...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تنقسم دورة تحليل SPR إلى أربع مراحل. المرحلة الأولى ، خط الأساس ، تتضمن حقن المخزن المؤقت. بعد ذلك هي المرحلة الثانية ، التقاط الترابط. يتم تنشيط رقاقة المستشعر COOH باستخدام EDC / NHS (1: 1) بمعدل تدفق 20 ميكرولتر / دقيقة. ثم يتم إلغاء تنشيط الرقاقة باستخدام 1 M هيدروكلوريد الإيثانول أمين هيدروكسيد الصوديوم بمعدل تدفق 20 ميكرولتر / دقيقة. بالانتقال إلى المرحلة الثالثة ، طريقة التحليل متعددة الدورات. يتم حقن المادة المراد تحليلها في القناة بمعدل تدفق قدره 20 ميكرولتر / دقيقة لمرحلة اقترا...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا العمل من قبل مشروع البحث والتطوير الرئيسي لمقاطعة سيتشوان (2022YFS043) ، وبرنامج البحث والتطوير الرئيسي في نينغشيا (2023BEG02012) ، ومشروع تعزيز أبحاث Xinglin Scholar بجامعة تشنغدو للطب الصيني التقليدي (XKTD2022013).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1-إيثيل -3- (3-ثنائي ميثيل أمينوبروبيل) كاربوديميد هيدروكلوريد (EDC) كاشفنان جينغ ، نانجينغ ، الصينC08296594
الإيثانول اللامائيميرك للتقنيات الكيميائية المحدودة ، شنغهاي ، الصين459836
BIAحل تطبيعMerck Chemical Technologies Ltd. ، شنغهاي ، الصين49781
حل حجبBosheng Biotechnology Co.، Ltd. ، شنغهاي ، الصين110050
حمض البروموسيتيكميرك للتقنيات الكيميائية المحدودة ، شنغهاي ، الصين17000
CalycosinPush Bio-technology Co.، Ltd. ، Chengdu ، الصينPU0124-0025
DexternCanspec Scientific Instruments Co.، Ltd. ، شنغهاي ، الصينPM10036
EpichlorohydrinMerck Chemical Technologies Ltd. ، شنغهاي ، الصين492515
الإيثانولامين هيدروكلوريدYuanye Biotech Co.، Ltd. ، شنغهاي ، الصينS44235
Glycine-HClMerck Chemical Technologies Ltd. ، شنغهاي ، الصينG2879
H2O2Merck Chemical Technologies Ltd. ، شنغهاي ، الصين3587191
H2SO4منطقة التنمية الصناعية عالية التقنية Nantong ، الصين2020001150C
هيبسشيا كاشف المحدودة ، شاندونغ ، الصينS3872
KCNJ2 (الإنسان) البروتين المؤتلفAbnova ، ويست ميجي التكنولوجيا المحدودة ، بكين ، الصينH00003759-Q01
MUOHJizhi Biochemical Technology Co.، Ltd. ، شنغهاي ، الصينM40590
NaOHMerck Chemical Technologies Ltd. ، شنغهاي ، الصينSX0603
N-Hydroxysuccinimide (NHS)Yuanye Biotech Co.، Ltd. ، شنغهاي ، الصينS13005
OpenSPRTMNicoya
QuercetinPush Bio-technology Co.، Ltd. ، Chengdu ، الصينPU0041-0025
رقاقة الاستشعار COOHNicoya
أسيتات الصوديومMerck Chemical Technologies Ltd. ، شنغهاي ، الصين229873

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Jebelli, A., Oroojalian, F., Fathi, F., Mokhtarzadeh, A., Guardia, M. Recent advances in surface plasmon resonance biosensors for microRNAs detection. Biosens Bioelectron. 169, 112599(2020).
  2. Sun, B., Xu, J., Liu, S., Li, Q. X. Characterization of small molecule-protein interactions using SPR method. Methods Mol Biol. 2690, 149-159 (2023).
  3. Mousavi, S. M., et al. Biomedical applications of an ultra-sensitive surface plasmon resonance biosensor based on smart MXene quantum dots (SMQDs). Biosensors (Basel). 12 (9), 743(2022).
  4. Olaru, A., Bala, C., Jaffrezic-Renault, N., Aboul-Enein, H. Y. Surface plasmon resonance (SPR) biosensors in pharmaceutical analysis. Crit Rev Anal Chem. 45 (2), 97-105 (2015).
  5. Meschendoerfer, W., Gassner, C., Lipsmeier, F., Regula, J. T., Moelleken, J. SPR-based assays enable the full functional analysis of bispecific molecules. J Pharm Biomed Anal. 132, 141-147 (2017).
  6. Djaileb, A., et al. Cross-validation of ELISA and a portable surface plasmon resonance instrument for IgG antibody serology with SARS-CoV-2 positive individuals. Analyst. 146 (15), 4905-4917 (2021).
  7. Miyake, S., et al. Simultaneous detection of six different types of pesticides by an immunosensor based on surface plasmon resonance. Anal Sci. 36 (3), 335-340 (2020).
  8. Ravindran, N., et al. Recent advances in surface plasmon resonance (SPR) biosensors for food analysis: a review. Crit Rev Food Sci Nutr. 63 (8), 1055-1077 (2023).
  9. Bhandari, D., Chen, F. C., Bridgman, R. C. Magnetic nanoparticles enhanced surface plasmon resonance biosensor for rapid detection of Salmonella typhimurium in Romaine lettuce. Sensors (Basel). 22 (2), 475(2022).
  10. Amirjani, A., Kamani, P., Hosseini, H. R. M., Sadrnezhaad, S. K. SPR-based assay kit for rapid determination of Pb2. Anal Chim Acta. 1220, 340030(2022).
  11. Shrivastav, A. M., Cvelbar, U., Abdulhalim, I. A comprehensive review on plasmonic-based biosensors used in viral diagnostics. Commun Biol. 4 (1), 70(2021).
  12. Nguyen, V. T., et al. Highly sensitive sandwich-type SPR based detection of whole H5Nx viruses using a pair of aptamers. Biosens Bioelectron. 86, 293-300 (2016).
  13. Chang, Y. F., et al. Simple strategy for rapid and sensitive detection of avian influenza A H7N9 virus based on intensity-modulated SPR biosensor and new generated antibody. Anal Chem. 90 (3), 1861-1869 (2018).
  14. Das, C. M., Guo, Y., Kang, L., Ho, H. P., Yong, K. T. Investigation of plasmonic detection of human respiratory virus. Adv Theory Simul. 3 (7), 2000074(2020).
  15. Lakayan, D., Haselberg, R., Niessen, W. M., Somsen, G. W., Kool, J. On-line coupling of surface plasmon resonance optical sensing to size-exclusion chromatography for affinity assessment of antibody samples. J Chromatogr. A. 1452, 81-88 (2016).
  16. Loo, J. F., et al. An aptamer bio-barcode (ABC) assay using SPR, RNase H, and probes with RNA and gold-nanorods for anti-cancer drug screening. Analyst. 142 (19), 3579-3587 (2017).
  17. Fabini, E., Danielson, U. H. Monitoring drug-serum protein interactions for early ADME prediction through surface plasmon resonance technology. J Pharm Biomed Anal. 144, 188-194 (2017).
  18. Khalenkov, A. M., Norton, M. G., Scoot, D. E. Method for screening influenza neutralizing antibodies in crude human plasma and its derivatives using SPR. Heliyon. 9 (5), 15651(2023).
  19. Locatelli-Hoops, S., Yeliseev, A. A., Gawrisch, K., Gorshkova, I. Surface plasmon resonance applied to G protein-coupled receptors. Biomed Spectrosc Imaging. 2 (3), 155-181 (2013).
  20. Singh, S., et al. 2D nanomaterial-based surface plasmon resonance sensors for biosensing applications. Micromachines (Basel). 11 (8), 779(2020).
  21. Pourmadadi, M., et al. Properties and applications of graphene and its derivatives in biosensors for cancer detection: A comprehensive review. Biosensors. 12 (5), 269(2022).
  22. Singh, T. I., Singh, P., Karki, B. Early detection of chikungunya virus utilizing the surface plasmon resonance comprising a silver-silicon-PtSe 2 multilayer structure. Plasmonics. 18 (3), 1173-1180 (2023).
  23. Das, S., Devireddy, R., Gartia, M. R. Surface plasmon resonance (SPR) sensor for cancer biomarker detection. Biosensors (Basel. 13 (3), 396(2023).
  24. Liu, R., Ye, X., Cui, T. Recent progress of biomarker detection sensors. Research (Wash D C). 2020, 7949037(2020).
  25. Bolognesi, M., et al. A fully integrated miniaturized optical biosensor for fast and multiplexing plasmonic detection of high- and low-molecular-weight analytes. Adv Mater. 35 (26), 2208719(2023).
  26. Inoue, S., Fukada, K., Hayashi, K., Seyama, M. Data processing of SPR curve data to maximize the extraction of changes in electrochemical SPR measurements. Biosensors (Basel). 12 (8), 615(2022).
  27. Topor, C. V., Puiu, M., Bala, C. Strategies for surface design in surface plasmon resonance (SPR) sensing. Biosensors (Basel). 13 (4), 465(2023).
  28. Bonnet, H., et al. Negative SPR signals during low molecular weight analyte recognition). Anal Chem. 93 (8), 4134-4140 (2021).
  29. He, P., et al. Cholesterol chip for the study of cholesterol-protein interactions using SPR. Biosensors (Basel). 12 (10), 788(2022).
  30. Kausaite-Minkstimiene, A., et al. An ultra-sensitive SPR immunosensor for quantitative determination of human cartilage oligomeric matrix protein biomarker. Biosens Bioelectron. 234, 115370(2023).
  31. Pandey, P. S., et al. SPR based biosensing chip for COVID-19 diagnosis-A review. IEEE Sens J. 22 (14), 13800-13810 (2022).
  32. Mei, Y., et al. Single-layer graphene-coated gold chip for electrochemical surface plasmon resonance study. Anal Bioanal Chem. 411, 4577-4585 (2019).
  33. Zhou, L., Arugula, M. A., Chin, B. A., Simonian, A. L. Simultaneous surface plasmon resonance/fluorescence spectroelectrochemical in situ monitoring of dynamic changes on functional interfaces: A study of the electrochemical proximity assay model system. ACS Appl Mater Interfaces. 10 (48), 41763-41772 (2018).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Surface Plasmon ResonanceSPR TechnologyReal Time DetectionBiomolecular InteractionDrug ScreeningLigand CaptureMulti Cycle AnalysisVirus DetectionProtein BindingFood Safety
Video Coming Soon

Related Articles