Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

Syntetisk Metode til Asymmetrisk Ferrocen Afledte Bio-konjugat systemer via Solid Phase Resin-metode

Published: March 12, 2015 doi: 10.3791/52399

Abstract

Tidlig påvisning er en nøgle til vellykket behandling af de fleste sygdomme, og er især afgørende for diagnosticering og behandling af mange typer af cancer. De mest almindelige teknikker anvendes, er imaging modaliteter såsom magnetisk resonans (MRI), Positron Emission Topografi (PET), og Computed Topografi (CT) og er optimale for at forstå den fysiske struktur af sygdommen, men kan kun udføres én gang hver fire til seks uger på grund af anvendelsen af ​​billeddannende midler og samlede omkostninger. Med dette i tankerne, udvikling af "point of care" teknikker, såsom biosensorer, som evaluerer den fase af sygdommen og / eller effekt af behandling i klinikerens kontor og gøre det i tide, ville revolutionere behandlingsprotokoller. 1 Som et middel til at udforske ferrocen baseret biosensorer til påvisning af biologisk relevante molekyler 2 blev metoder udviklet til at producere ferrocen-biotin bio-konjugater er beskrevet heri. Denne rapport vil fokusere på en biotin-ferrocen-cystein, der kan immobiliseres på en guld overflade.

Introduction

Biosensorer er små enheder, der anvender biomolekylær anerkendelse teknologi som platform for selektiv analyse og er brugt til deres specificitet, hastighed og lave omkostninger. Elektrokemiske biosensorer til påvisning af biomolekyler er på forkant med dette område på grund af deres enkelhed, omkostningseffektivitet og høj følsomhed. 1,3 Den generelle anatomi af disse sensorer er en elektrode er udstyret med et genkendelsesmolekyle specifik for den biologiske markør af interesse . Binding af biomarkør af genkendelsesmolekylet resulterer i en lokal ændring af potentiale eller strøm, der kan detekteres ved simpel måling. Til dato genkendelsesgruppen kan variere fra enzymer, 4-8 antistoffer, 9-12 hele celler, 13-16 receptorer, 17-20 peptider 21-23 og DNA 24 og har i høj grad fokuseret på større, biologiske molekyler. 25-28 Forskning indsats i denne arena har koncentreret primært på immunosensorer where et immunoglobulin er immobiliseret med en redox aktiv kerne (såsom ferrocen) og anvendt til at detektere et antistof af interesse. Disse undersøgelser er blevet udelukket fra kliniske anvendelser på grund af dårlig præcision og tidsforbrug, der følger af komplikationer som følge af brug af antigen / antistoffer. 1,3 Voksende opmærksomhed er fokuseret på påvisning af små molekyler (mindre end 1 kg / mol) biomedicinske , mad og miljømæssig interesse i tillæg til den nationale sikkerhed. 29 De bedst kendte eksempler på biosensor enheder er selv-test blodsukkerapparater, som har silketryk enzymelektroder koblet til en lommeformat amperometrisk meter. Disse systemer anvender typisk en coulometrisk metode, hvor den samlede mængde ladning genereret af glucose oxidationsreaktionen er målt over en periode. Omsættelige enheder skal være bærbar, robust og håndholdt til at gøre brug letkøbt for befolkningen som helhed.

Redox tags såsom ferrocen er necessary for at give den elektrokemiske detektion af biomarkører eller små molekyler i opløsning, da de fleste biomarkører er ikke i sig selv elektrokemisk aktive. 30-38 Ferrocen er en organometallisk molekyle, som er en gold standard for elektrokemi, hvilket gør det til et fremragende valg til integration i elektrokemiske biosensorer. Ferrocen-baserede redoxaktive arter har allerede fået betydelig opmærksomhed på grund af deres lille størrelse, god stabilitet, bekvem syntetisk adgang, let kemisk modifikation, relative lipofilicitet og let redox tuning. 3,30-42 Små molekyler baseret på ferrocen kerne have vid udstrækning blevet anvendt som detektorer af metalioner og små molekyler. 32-38,43 Systems rettet større arter såsom biomolekyler har udnyttet fastgørelse af store antistoffer eller immunoglobuliner til ferrocenderivater, der er indlejret på en elektrokemisk overflade. 1,3,39 44 I hvert tilfælde potentiale og nuværende intensiveretty af Fe III / Fe II redoxpar blev ændret ved molekylær kobling, hvorved der frembringes en ny spektroskopisk håndtag indikerer tilstedeværelsen af analytten molekyle. Denne ændring skyldes den omfattende overlapning, der opstår mellem pi-ordningen for cyclopentadienylringe og jern d-orbitaler. Hvis PI-systemet ændres, dvs. derivatiseret eller omsættes, så orbital interaktion vil til gengæld forandring. Dette vil påvirke Fe kerne og kan iagttages som et skift i potentialet i Fe III / Fe II par. 40,45,46 Disse egenskaber gør et sådant system attraktivt for brug som en kvantificering agent i en elektrokemisk immunoassay eller biosensor.

For at fremstille ferrocen indeholdende systemer specifikke for biosensor kapacitet er det optimalt at ændre en Cp ring med bio-receptor specifik for et målmolekyle og udnytte den anden Cp ringen som en molekylær tøjr til den elektrokemiske udlæsning eller elektroden (figur 1). Syntese af disse asymmetriske ferrocenderivater udfordres af sidereaktioner og dannelsen af dimere og polymere arter dannet ved intermolekylær krydsbinding. 47 Imidlertid koblingskemi producerer en amidbinding er den mest direkte vej til at give simple derivater af ferrocen involverer biologiske komponenter sådanne som peptider og deres metabolitter. Derfor kan fastfaseteknikker først udviklet i 1950'erne af Merrifield til peptidsyntese anvendes på organometalliske forbindelser indeholdende ferrocen. Gennem brug af ortogonalt substitueret 1'-Fmoc-amino-ferrocen-1-carboxylsyre-molekyle, et ferrocen, der kan indeholde en receptor del (biotin), elektrokemisk udlæsning (ferrocen) og immobiliserende-linker komponent (cystein) har blevet bygget og detaljeret heri. Syntesen af ​​denne bio-konjugat diskuteres samt bevis for immobilisering på en guld overflade. Dette arbejde repræsents den første præsentation af et system bestående af biotin, ferrocen og en aminosyre til immobilisering på en guld overflade.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Syntese af biotin-Fc-cystein (1)

  1. Solid metoder fase til fremstilling af harpiks-bundne 1.
    1. Placer biotin indlæst harpiks (250 mg, 0,145 mmol) i en frittet sprøjte og kvælde harpiksen ved udarbejdelsen dimethylformamid (5 ml) og ryste sprøjte på en lab rysteapparat i 20 min. Udvise løsning og gentage dimethylformamid hævelse en gang til.
    2. Fjern Fmoc-beskyttelsesgruppen ved tilsætning af 4-6 ml 20% piperidin i dimethylformamid til sprøjten efterfulgt af 10-15 min ryste. Gentag afbeskyttelse processen med yderligere 4-6 ml piperidin. Vask harpiksen med en sekvens af 3x dimethylformamid, 3x dimethylformamid: methanol (1: 1), 3x methanol: dichlormethan (1: 1), 3x dichlormethan, ~ 5 ml hver. Har en ninhydrintest (+) på en lille prøvetagning (~ 10) af perlerne for at bekræfte vellykket afbeskyttelse ved tilstedeværelsen af ​​blå ved opvarmning.
    3. Bland en opløsning indeholdende 1'-Fmoc-amino-ferrocen-1-carboxylsyre(203,3 mg, 0,4350 mmol), 1-hydroxybenzotriazol-hydrat (58,8 mg, 0,413 mmol), diisopropylcarbodiimid (0,0673 ml, 0,435 mmol), diisopropylethylamin (0,0757 ml, 0,435 mmol) og en 4: 1 blanding af dichlormethan og dimethylformamid. Tegn dette ind i frittet sprøjten og forsigtigt ryste på en lab shaker i 6 timer. Derefter uddrive opløsningen fra sprøjten og vask som tidligere beskrevet.
    4. Udfør ninhydrintesten (-) som beskrevet ovenfor for at bekræfte kobling. Ninhydrintesten kan stadig være nyttig til bekræftelse kobling trods den orange farve af perlen afledt af fastgørelsen af ​​jern indeholdende del.
    5. Derefter fjernes Fmoc-gruppen ved tilsætning af 20% piperidin i dimethylformamid og vasket som beskrevet ovenfor. Ninhydrintesten (+) bør anvendes til at bekræfte Fmoc fjernelse.
    6. Der fremstilles en opløsning bestående af Fmoc-Cys (Trt) -OH (254,8 mg, 0,4350 mmol), 1-hydroxybenzotriazol-hydrat (58,8 mg, 0,4125 mmol), diisopropylcarbodiimid (0,0673 ml, 0,4350mmol), diisopropylethylamin (0,0757 ml, 0,4350 mmol) og en 4: 1 blanding af dichlormethan og dimethylformamid. Tilføj denne cystein kobling cocktail den frittet sprøjten og forsigtigt ryste i 6 timer. Vask under anvendelse af protokollen beskrevet tidligere.
    7. Bekræft kobling ved hjælp af ninhydrintesten (-), efterfulgt af fjernelse af Fmoc komponent med 20% piperidin og vask. Kontroller fri terminal amin ved anvendelse af ninhydrin-testen (+).
  2. Spaltning af 1 fra harpiksen.
    1. Lav en opløsning af TFA (9.45 ml), vand (0,25 ml), 1,2-ethandithiol (0,25 ml), og triisopropyl silan (0,1 ml), tilføje det til sprøjten og ryst forsigtigt i 4 timer.
    2. Saml den resulterende rødbrune opløsning i et Eppendorf-rør og inddampes TFA langsomt ved hjælp af en luftstrøm.
    3. Tilføj kold diethylether (~ 15 ml) til Eppendorf-rør til udfældning 1, som vil danne forsigtig omrøring. Isoler produkt via centrifugering (1 g, 5 min). Thøne gentagelsescyklusser diethylether vaskevæskerne (~ 60 ml totalt) og centrifugeres til opnåelse af 1 som et rødt / brunt faststof.

2. Karakterisering og analyse af 1

  1. Kontroller, at identiteten matcher konnektivitet og sammensætningen vist i figur 2 ved hjælp af 1 H (16 scanninger) og 13C NMR (512 scanninger) i deutereret methanol (300 pi) og ESI-MS-analyse.
    Forvent følgende resultater:
    1H NMR-spektrum (CD3OD) δ / ppm: 1,407-1,684 (m, 6H), 2,245 (t, 2H), 2,665-3,150 (m, 12H), 4,015 (t, 1H), 4,104 (d, 2H ), 4,274 (q, 1H), 4,426 (d, 2H), 4,479 (q, 1H), 4,595 (t, 1H) og 13C NMR-spektrum (CD3OD) δ / ppm: 24,644 (CH2), 25,472 (CH2), 28,051 (CH2), 28,300 (CH2), 35,474 (CH2), 38.698 (CH2), 39,241 (CH2), 39,717 (CH2), 55,340 / 55,538 (Cp-ring), 60,286 (CH), 61,964 (CH), 62,521 / 62,821 (CP-ring), 66,038 / 66,170 (CP-ring), 69,153 / 69,328 (CP-ring), 71,468 / 71,593 (CP-ring), 76,466 (CH), 171,770 (C = O), 175,361 (C = O).
    ESI-MS (m / z): Fundet: 639,00 [1 + Na] +, Teoretisk: 639,1 [1 + Na] + og HR-MS (m / z): Fundet: 617,2049 [1 + H] +, Teoretisk: 617.1622 [1 + H] +.
  2. Udfør HPLC grundstofanalyse for at bekræfte sammensætningen af isolerede 1.
    Foretag HPLC-kromatogrammer under anvendelse af en C8 omvendt fase-søjle med 100% MeOH ved en strømningshastighed på 0,5 ml / min. Bemærk: HPLC retentionstider var: 3,198-4,674 min.

3. Immobilisering af 1 på en Gold Surface

  1. Cut polymer bakkes guld dias i kvadrater på ~ 0,25 i 2.
  2. Fyld et 50 ml bægerglas med en DI vand opløsning af 1 (~ 1 mM).
  3. Tilføj guldet gå til bægerglas og dækkes med et urglas. Alleow objektglasset at inkubere O / N ved stuetemperatur uden omrøring.
  4. Fjern guld slide fra opløsningen og lade det tørre i luft.
  5. Opnå scanningelektronmikroskopi billeder ved hjælp af en scanning elektron mikroskop (eller tilsvarende) til at observere immobiliseret 1.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den harpiksbundne form 1 er vist i figur 2. Den kovalente binding af ferrocen komponent giver anledning til en orange farve til harpiksperlerne, der er persistent med kontinuerlig vask og tegn på en immobiliseret jernholdige kompleks i modsætning til jernoptagelsen af PEG komponent harpiksperlen. Den harpiks-frie form af 1 er identisk i farve til harpiksperlerne. Efter fjernelse af forbindelsen fra harpiksen-beads, renhed og udbytte (68%) som følge af de metoder, er langt overlegen i forhold til typiske opløsning metodologi. Elementaranalyse af produktet viste, at 1 blev isoleret som TFA-saltet: Beregnet (fundet) for C 26 H 36 fen 6 O 4 S 2 4TFA: C, 38.07 (38.90); H, 3,76 (4,20); N, 7,83 (7,70). Den resulterende udbytte (105,1 mg, 68%) ud fra en typisk reaktion er baseret på elementære analyseresultaterne. NMR-analyse i deutereret methanol provided 1H NMR-spektrum (CD3OD) δ / ppm: 1,407-1,684 (m, 6H), 2,245 (t, 2H), 2,665-3,150 (m, 12H), 4,015 (t, 1H), 4,104 (d, 2H), 4,274 (q, 1H), 4,426 (d, 2H), 4,479 (q, 1H), 4,595 (t, 1H) og 13C NMR-spektrum (CD3OD) δ / ppm: 24,644 (CH2), 25,472 (CH2), 28,051 (CH2), 28,300 (CH2), 35,474 (CH2), 38.698 (CH2), 39,241 (CH2), 39,717 (CH2), 55,340 / 55,538 (CP-ring) , 60,286 (CH), 61,964 (CH), 62,521 / 62,821 (CP-ring), 66,038 / 66,170 (CP-ring), 69,153 / 69,328 (CP-ring), 71,468 / 71,593 (CP-ring), 76,466 (CH ), 171,770 (C = O), 175,361 (C = O). HPLC retentionstider var: 3,198-4,674 min. De multiple toppe observeret i HPLC-analyse blev bekræftet at være TFA salte af 1 som beskrevet ovenfor under anvendelse af elementæranalyse. Massespektrometri korreleret til strukturen vist i Figur 2: ESI-MS (m / z): Fundet: 639,00 [1 + Na] +,Teoretisk: 639,1 [1 + Na] + og HR-MS (m / z): Fundet: 617,2049 [1 + H] +, Teoretisk: 617,1622 [1 + H] +. Elektroniske absorptionsspektre blev opnået i vand og viste λ max (ε, M -1 cm -1) 268 (4,779.8), 434 (324,26).

De metoder, der anvendes til at inkubere en lille guld slide i en opløsning af biokonjugat 1 er repræsenteret i den skematiske tegning i figur 3. Et tyndt lag af guld tilbage med polymert materiale blev tilsat til en opløsning af 1 og fik lov at inkubere O / N. Guldet slide blev derefter vasket med DI-vand og tilladt at tørre. Sideløbende, en guld slide blev co-inkuberet i DI vand og vasket på samme måde. SEM billeder af de to prøver, der er vist i figur 4, viste, at overfladen af guld slide co-inkuberet med 1 blev ændret. Dette indikerer, atthiolat interaktioner af 1 giver et anker for fastgørelse til guldoverfladen.

Figur 1
Figur 1. Grundlæggende om en biosensor. Et specifikt eksempel på en elektrokemisk biosensor til direkte påvisning af en mål i opløsning.

Figur 2
Figur 2. Syntetiske metoder til fremstilling af 1. De metoder, der anvendes til at inkubere en lille guld slide i en opløsning af biokonjugat 1 er repræsenteret i den skematiske tegning i figur 3. Et tyndt lag af guld tilbage med polymert materiale blev tilsat til en opløsning af 1 og fik lov at inkubere O / N. Guldet slide blev derefter vasket med DI-vand og tilladt at tørre. Sideløbende, en guld slide blev co-inkuberet i DI vand og vasket på samme måde. SEM billeder af de to prøverVist i figur 4, viste, at overfladen af guld slide co-inkuberet med 1 blev ændret. Dette indikerer, at thiolatet interaktioner af 1 giver et anker for fastgørelse til guldoverfladen.

Figur 3
Figur 3. Skematisk tegning repræsenterer immobilisering af 1 på en guld slide. Fremgangsmåden involverer at opløse biokonjugatet i vand og tilsætning af guld slide. Inkubation O / N bliver efterfulgt af vask af slæden. Analyse for vellykket immobilisering udføres ved anvendelse af scanningselektronmikroskopi vist i figur 4.

Figur 4
Figur 4. SEM billeder af guld lag på en plast-polymerfilm. (A) inkubering sans 1 og (B) following inkubation med 1 i vand O / N og skylning med vand.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Syntesen af ​​asymmetriske ferrocenderivater er udfordrende i opløsning. For eksempel forsøg på at fremstille 1 i opløsning resulterede i lave udbytter af det ønskede produkt (mindre end 20%). Ligeledes reaktioner anvender 1'-amino-ferrocenderivater carboxylsyre (sans Fmoc) og harpiks bundet biotin resulterede i uopløseligt produkt i overensstemmelse med det polymeriserede produkt rapporteret af Baristic et al. og minimal produkt. 47 Dette kompliceres yderligere af ferrocen og dets derivater er lysfølsomme, og at aminosyrerne congener er tilbøjelige til at dimerisere i opløsning. Disse spørgsmål gør omfattende reaktioner og workups udfordrende. Men denne reaktivitet kan omgås ved hjælp fastfasemetoder først udviklet af Merrifield til syntese af peptider. Syntesen af ferrocen-peptid systemer har høstet opmærksomhed af flere grupper, og har ført til et bibliotek af asymmetriske peptid-ferrocen systemer. 46,48-52 Arbejdetbeskrevet heri detaljer syntesen af ​​de første asymmetrisk ferrocen bio-konjugater indeholdende biotin-ferrocen-cystein. Denne forbindelse tjener som en model, hvorigennem andre små molekyler receptorer kan overvejes til påvisning af biologisk relevante molekyler. I dette arbejde blev anvendt som en immobilisering tøjr til en guldoverflade.

Den første fase af syntese var at opnå et immobiliseret biotin kerne på en solid-state-harpiks under anvendelse af en amin-baseret linker. N -Biotin- N '-Fmoc-ethylendiamin harpiks kan købes kommercielt som det Biotin NovaTag Resin og blev brugt som grundlaget for bio-konjugat 1. Fmoc-aminobeskyttelsesgruppen blev fjernet ved anvendelse af en 20% opløsning af piperidin i dimethylformamid, og en positiv (blå) ninhydrintest bekræftede vellykket afbeskyttelse. Den frie amin af harpiksbundne biotin blev derefter anvendt til at forankre ferrocen ved hjælp af en kobling cocktail bestående af diisopropylethylamin,diisopropylcarbodiimid og 1-hydroxybenzotriazol-hydrat. 40,46 En række ferrocen forstadier er tilgængelige til sådanne formål og omfatter ferrocen carboxylsyre og 1'-Fmoc-amino-ferrocen carboxylsyre. Anvendelse af det tidligere system udbytter monosubstitueret bio-konjugater med kun én af de cyclopentadienylringe modificeret med et biotin vedhæng. Sidstnævnte ferrocenderivat består af ortogonale substitution af de cyclopentadienylringe med en carboxylsyre og en Fmoc-beskyttet aminogruppe. En sådan substitution giver mulighed for udvidet asymmetrisk ændring af ferrocen kerne giver mulighed for særskilt ændring af cyclopentadienylringe at producere bio-konjugater, såsom 1. Den lysegule perler ændret til en lys orange nuance efter en vellykket kobling af ferrocen til biotin-harpiks kerne som vist i figur 2.

I den næste fase af syntese en række linkere kan knyttestil den frie amin af det harpiksbundne ferrocen congener. Med henblik på dette system var cystein anvendes som det er en thiolat indeholdende aminosyre. Thiolatet komponent giver mulighed for fastgørelse af bio-konjugatet til en guld overflade, som beskrevet nedenfor. Modifikation med cystein fortsatte ved omsætning af det harpiksbundne systemet med Fmoc-Cys (MMT) -OH. Fjernelse af Fmoc-gruppen med 20% piperidin i dimethylformamid giver de harpiksbundne former af 1. Den harpiksbundne bio-konjugat blev fjernet fra den faste bærer ved spaltning af bio-organometallisk systemer, der anvender en opløsning af trifluoreddikesyre (TFA), vand og triisopropyl silan. Inddampning af den sure opløsning, og tilsætning af kold diethylether gav bio-konjugat 1 som en rød-orange fast stof, som TFA-saltet af 1 som bekræftet af elementaranalyse og NMR-analyse. Renhed blev bekræftet ved HPLC-analyse.

For at dokumentere princip forcystein komponent giver en vedhæftet fil tøjr for bio-konjugat 1, aflejring af 1 på en guld overflade blev undersøgt. Den kendte Au-S affinitet tillader facile immobilisering af 1 på en polymer bakkes guld overflade. I dette forsøg blev guldoverfladen rengøres og forsigtigt poleret. Objektglasset blev derefter dyppet i en ~ 1 mM vandig opløsning af 1 og fik lov at sætte O / N. Au overflade blev derefter vasket med destilleret vand og tørres med en Kimwipe. Guldet slides blev derefter vurderet for modifikation ved hjælp SEM. De i figur 4 viste billeder er repræsentative for et monolag af 1 der er dannet på guldoverfladen. De mangler i overfladen er postuleres at være et resultat af 'huller' i monolag af 1. og er under yderligere udforskning af vores gruppe.

Samlet set syntetiske metoder til at producere ferrocen biokonjugater der kanimmobiliseres på en guld overflade rapporteres. Arbejdet er ny i at syntese af asymmetriske ferrocen forbindelser udfordres af en række sidereaktioner, der fører til lave udbytter og renhed. Som ferrocen-biokonjugater ligner 1 har programmer som potentielle biosensorer, overvinde disse syntetiske vanskeligheder er altafgørende. Anvendelse af fastfase-fremgangsmåder beslægtet med fastfase-peptidsyntese, har et velkarakteriseret biokonjugatet 1, der indeholder biotin-ferrocen-cystein blevet produceret. Endvidere blev SEM bruges til at vise, at dette system er i stand til at holde sig til en guld overflade takket være thiolat delen af ​​cystein komponent. Samlet set kan den enkle syntesemetodik tilvejebragt heri let modificeres til peptidsekvenser og bio-konjugat systemer til en bred vifte af applikationer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

KG blev støttet af RA Welch Foundation tilskud P-1760 TCU Andrews Institut for Matematik & Science Education (til KG), TCU Forskning og Kreativitet Aktivitet Grant (til KG) og TCU SERC Grant (til JHS).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Biotin Novatag Resin NovaBiochem 8550510001
TORVIQ 10 ml Luer Lock Fritted Syringe Fisher NC9299151
piperidine Acros P/3520/PB05
ninhydrin test Sigma-Aldrich 60017-1ea
1’-Fmoc-amino-ferrocene-1-carboxylic acid Omm Scientific Special Order
N,N′-Diisopropylcarbodiimide Sigma-Aldrich D125407-5G
Fmoc-Cys(Trt)-OH Novabiochem 8520080025
trifluoroacetic acid Sigma-Aldrich T5408
1,2-ethanedithiol Sigma-Aldrich 2930
triisopropyl silane Sigma-Aldrich 233781
Eppendorf tubes (20 ml) any source
methanol any source dry with molecular sieves prior to use & store in 100 ml media bottle for easy usage
dichloromethane any source dry with molecular sieves prior to use & store in 100 ml media bottle for easy usage
dimethylformamide any source dry with molecular sieves prior to use & store in 100 ml media bottle for easy usage
centrifuge any source

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Wang, J. Electrochemical biosensors: towards point-of-care cancer diagnostics. Biosens Bioelectron. 21 (10), 1887-1892 (2006).
  2. Scarborough, J. H., Brusoski, K., Brewer, S., Green, K. N. Solid phase synthesis of ferrocene-biotin bioconjugates and reactivity with avidin. A paradigm for development of electrochemical biosensors. , Texas Christian University. Fort Worth, Texas. (2014).
  3. Zhang, S., Zheng, F., Wu, Z., Shen, G., Yu, R. Highly sensitive electrochemical detection of immunospecies based on combination of Fc label and PPD film/gold nanoparticle amplification. Biosens Bioelectron. 24 (1), 129-135 (2008).
  4. Gobi, K. V., Mizutani, F. Layer-by-layer construction of an active multilayer enzyme electrode applicable for direct amperometric determination of cholesterol. Sensors and Actuators. 80 (3), 272-277 (2001).
  5. Gobi, K. V., Mizutani, F. Amperometric detection of superoxide dismutase at cytochrome c-immobilized electrodes: Xanthine oxidase and ascorbate oxidase incorporated biopolymer membrane for in-vivo analysis. Analytical Sciences. 17 (1), 11-15 (2001).
  6. Gobi, K. V., Sato, Y., Mizutani, F. Mediatorless superoxide dismutase sensors using cytochrome c-modified electrodes: Xanthine oxidase incorporated polyion complex membrane for enhanced activity and in vivo analysis. Electroanalysis. 13 (5), 397-403 (2001).
  7. Shankaran, D. R., Uehara, N., Kato, T. A metal dispersed sol-gel biocomposite amperometric glucose biosensor. Biosensor.., & Bioelectronics. 18 (5-6), 721-728 (2003).
  8. Yamamoto, K., Xu, F., Shi, G. Y., Kato, T. On-line biosensor for detection of glucose, choline and glutamate simultaneously integrated with microseparation system. Journal of Pharmacological Sciences. 91, 211p-211 (2003).
  9. Luppa, P. B., Kaiser, T., Cuilleron, C. Y. Ligand-binding studies of sex hormone-binding globulin with 17alpha-dihydrotestosterone derivatives as ligands using a surface plasmon resonance biosensor. Clinical Chemistry. 47 (6), A9-A9 (2001).
  10. Luppa, P. B., Sokoll, L. J., Chan, D. W. Immunosensors - principles and applications to clinical chemistry. Clinica Chimica Acta. 314 (1-2), 1-26 (2001).
  11. Mallat, E., Barcelo, D., Barzen, C., Gauglitz, G., Abuknesha, R. Immunosensors for pesticide determination in natural waters. Trac-Trends in Analytical Chemistry. 20 (3), 124-132 (2001).
  12. Pemberton, R. M., Hart, J. P., Mottram, T. T. An electrochemical immunosensor for milk progesterone using a continuous flow system. Biosensor.., & Bioelectronics. 16 (9-12), 715-723 (2001).
  13. Pancrazio, J. J., Whelan, J. P., Borkholder, D. A., Ma, W., Stenger, D. A. Development and application of cell-based biosensors. Annals of Biomedical Engineering. 27 (6), 697-711 (1999).
  14. May, K. M. L., Wang, Y., Bachas, L. G., Anderson, K. W. Development of a whole-cell-based biosensor for detecting histamine as a model toxin. Analytical Chemistry. 76 (14), 4156-4161 (2004).
  15. Taylor, C. J., Bain, L. A., Richardson, D. J., Spiro, S., Russell, D. A. Construction of a whole-cell gene reporter for the fluorescent bioassay of nitrate. Analytical Biochemistry. 328 (1), 60-66 (2004).
  16. Philp, J. C., et al. Whole cell immobilised biosensors for toxicity assessment of a wastewater treatment plant treating phenolics-containing waste. Analytica Chimica Acta. 487 (1), 61-74 (2003).
  17. Subrahmanyam, S., Piletsky, S. A., Turner, A. P. F. Application of natural receptors in sensors and assays. Analytical Chemistry. 74 (16), 3942-3951 (2002).
  18. Ryberg, E., et al. Identification and characterisation of a novel splice variant of the human CB1 receptor. Febs Letters. 579 (1), 259-264 (2005).
  19. Cooper, M. A. Advances in membrane receptor screening and analysis. Journal of Molecular Recognition. 17 (4), 286-315 (2004).
  20. Kumbhat, S., et al. A novel receptor-based surface-plasmon-resonance affinity biosensor for highly sensitive and selective detection of dopamine. Chemistry Letters. 35 (6), 678-679 (1246).
  21. Yemini, M., Reches, M., Gazit, E., Rishpon, J. Peptide nanotube-modified electrodes for enzyme-biosensor applications. Analytical Chemistry. 77 (16), 5155-5159 (2005).
  22. Endo, T., Kerman, K., Nagatani, N., Takamura, Y., Tamiya, E. Label-free detection of peptide nucleic acid-DNA hybridization using localized surface plasmon resonance based optical biosensor. Analytical Chemistry. 77 (21), 6976-6984 (2005).
  23. Drummond, T. G., Hill, M. G., Barton, J. K. Electrochemical DNA sensors. Nature Biotechnology. 21 (10), 1192-1199 (2003).
  24. Piunno, P. A. E., Krull, U. J. Trends in the development of nucleic acid biosensors for medical diagnostics. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 381 (5), 1004-1011 (2005).
  25. Dechtrirat, D., et al. Electrochemical displacement sensor based on ferrocene boronic acid tracer and immobilized glycan for saccharide binding proteins and E. coli. Biosensor.., & Bioelectronics. 58, 1-8 (2014).
  26. Lacina, K., et al. Combining ferrocene, thiophene and a boronic acid: a hybrid ligand for reagentless electrochemical sensing of cis-diols. Tetrahedron Letters. 55 (21), 3235-3238 (2014).
  27. Takahashi, S., Anzai, J. Recent Progress in Ferrocene-Modified Thin Films and Nanoparticles for Biosensors. Materials. 6 (12), 5742-5762 (2013).
  28. Liu, L., et al. Amplified voltammetric detection of dopamine using ferrocene-capped gold nanoparticle/streptavidin conjugates. Biosensor.., & Bioelectronics. 41, 730-735 (2013).
  29. Shankaran, D. R., Gobi, K. V. A., Miura, N. Recent advancements in surface plasmon resonance immunosensors for detection of small molecules of biomedical, food and environmental interest. Sensors and Actuators B-Chemical. 121 (1), 158-177 (2007).
  30. Szarka, Z., Kuik, Á, Skoda-Földes, R., Kollár, L. Aminocarbonylation of 1,1′-diiodoferrocene, two-step synthesis of heterodisubstituted ferrocene derivatives via homogeneous catalytic carbonylation/coupling reactions. Journal of Organometallic Chemistry. 689 (17), 2770-2775 (2004).
  31. Niu, H. T., et al. Imidazolium-based macrocycles as multisignaling chemosensors for anions. Dalton Trans. (28), 3694-3700 (2008).
  32. Qing, G. -Y., Sun, T. -L., Wang, F., He, Y. -B., Yang, X. Chromogenic Chemosensors forN-Acetylaspartate Based on Chiral Ferrocene-Bearing Thiourea Derivatives. European Journal of Organic Chemistry. (6), 841-849 (2009).
  33. Romero, T., Caballero, A., Espinosa, A., Tarraga, A., Molina, P. A multiresponsive two-arm ferrocene-based chemosensor molecule for selective detection of mercury. Dalton Trans. (12), 2121-2129 (2009).
  34. Zapata, F., Caballero, A., Espinosa, A., Tarraga, A., Molina, P. A selective redox and chromogenic probe for Hg(II) in aqueous environment based on a ferrocene-azaquinoxaline dyad. Inorg Chem. 48 (24), 11566-11575 (2009).
  35. Alfonso, M., Tarraga, A., Molina, P. Ferrocene-based multichannel molecular chemosensors with high selectivity and sensitivity for Pb(II) and Hg(II) metal cations. Dalton Trans. 39 (37), 8637-8645 (2010).
  36. Zapata, F., Caballero, A., Molina, P., Tarraga, A. A ferrocene-quinoxaline derivative as a highly selective probe for colorimetric and redox sensing of toxic mercury(II) cations. Sensors (Basel). 10 (12), 11311-11321 (2010).
  37. Thakur, A., Sardar, S., Ghosh, S. A highly selective redox, chromogenic, and fluorescent chemosensor for Hg2+ in aqueous solution based on ferrocene-glycine bioconjugates). Inorg Chem. 50 (15), 7066-7073 (2011).
  38. Sathyaraj, G., Muthamilselvan, D., Kiruthika, M., Weyhermüller, T., Nair, B. U. Ferrocene conjugated imidazolephenols as multichannel ditopic chemosensor for biologically active cations and anions. Journal of Organometallic Chemistry. 716, 150-158 (2012).
  39. Kwon, S. J., Kim, E., Yang, H., Kwak, J. An electrochemical immunosensor using ferrocenyl-tethered dendrimer. Analyst. 131 (3), 402-406 (2006).
  40. Pinto, A., Hoffmanns, U., Ott, M., Fricker, G., Metzler-Nolte, N. Modification with Organometallic Compounds Improves Crossing of the Blood-Brain Barrier of [Leu(5)]-Enkephalin Derivatives in an In Vitro Model System. Chembiochem. 10 (11), 1852-1860 (2009).
  41. Barisic, L., et al. The first ferrocene analogues of muramyldipeptide. Carbohydr Res. 346 (5), 678-684 (2011).
  42. Brusoski, K., Green, K. N. Novel click derivatives of ferrocene and their applications toward construction of electrochemical biosensors. Abstracts of Papers, 243rd ACS National Meetin.., & Exposition. 2012 Mar 25-29, San Diego, CA, United States, , BIOL-28. (2012).
  43. Bucher, C., Devillers, C. H., Moutet, J. -C., Royal, G., Saint-Aman, E. Anion recognition and redox sensing by a metalloporphyrin–ferrocene–alkylammonium conjugate. New Journal of Chemistry. 28, 1584-1589 (2004).
  44. Tanaka, S., Yoshida, K., Kuramitz, H., Sugawara, K., Nakamura, H. Electrochemical detection of biotin using an interaction between avidin and biotin labeled with ferrocene at a perfluorosulfonated ionomer modified electrode. Analytical Sciences. 15 (9), 863-866 (1999).
  45. Real-Fernandez, F., et al. Ferrocenyl glycopeptides as electrochemical probes to detect autoantibodies in multiple sclerosis patients' sera. Biopolymers. 90 (4), 488-495 (2008).
  46. Husken, N., Gasser, G., Koster, S. D., Metzler-Nolte, N. Four-potential' ferrocene labeling of PNA oligomers via click chemistry. Bioconjug Chem. 20 (8), 1578-1586 (2009).
  47. Barisic, L. Croatica Chemica Acta. 75, 199-210 (2002).
  48. Kirin, S. I., Noor, F., Metzler-Nolte, N. Manual Solid-Phase Peptide Synthesis of Metallocene–Peptide Bioconjugates. Journal of Chemical Education. 84 (1), 108-111 (2007).
  49. Barisic, L., et al. Helically chiral ferrocene peptides containing 1 '-aminoferrocene-1-carboxylic acid subunits as turn inducers. Chemistry-a European Journal. 12 (19), 4965-4980 (2006).
  50. Mahmoud, K., Long, Y. -T., Schatte, G., Kraatz, H. -B. Electronic communication through the ureylene bridge: spectroscopy, structure and electrochemistry of dimethyl 1′,1′-ureylenedi(1-ferrocenecarboxylate). Journal of Organometallic Chemistry. 689 (13), 2250-2255 (2004).
  51. Mahmoud, K. A., Kraatz, H. B. Synthesis and electrochemical investigation of oligomeric ferrocene amides: Towards ferrocene polyamides. Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials. 16 (3), 201-210 (2006).
  52. Mahmoud, K. A., Kraatz, H. B. A bioorganometallic approach for the electrochemical detection of proteins: A study on the interaction of ferrocene-peptide conjugates with papain in solution and on au surfaces. Chemistry-a European Journal. 13 (20), 5885-5895 (2007).

Tags

Kemi ferrocen biotin bio-konjugat fastfasepeptidsyntese harpiks asymmetrisk peptid aminosyre guld
Syntetisk Metode til Asymmetrisk Ferrocen Afledte Bio-konjugat systemer via Solid Phase Resin-metode
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Scarborough, J. H., Gonzalez, P.,More

Scarborough, J. H., Gonzalez, P., Rodich, S., Green, K. N. Synthetic Methodology for Asymmetric Ferrocene Derived Bio-conjugate Systems via Solid Phase Resin-based Methodology. J. Vis. Exp. (97), e52399, doi:10.3791/52399 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter