Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Syntetisk Metodik för Asymmetric Ferrocen Härledda Bio-konjugerade system via Solid Phase Harts-metodik

Published: March 12, 2015 doi: 10.3791/52399
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Department of Chemistry, Texas Christian University

Abstract

Tidig upptäckt är nyckeln till framgångsrik behandling av de flesta sjukdomar, och är särskilt viktigt för diagnos och behandling av många typer av cancer. De vanligaste teknikerna som används är avbildningsmetoder såsom magnetisk resonanstomografi (MRT), Positron Emission Topografi (PET), och Computed topografi (CT) och är optimala för att förstå den fysiska strukturen av sjukdomen men kan endast utföras en gång varje fyra till sex veckor på grund av användningen av avbildningsmedel och totalkostnad. Med detta i åtanke, en utveckling av "vårdplatsen" tekniker, såsom biosensorer, vilket utvärdera sjukdomsstadium och / eller effekt behandling i läkarens kontor och göra det i tid, skulle revolutionera behandlingsprotokoll. Som ett sätt att utforska ferrocen baserade biosensorer för detektering av biologiskt relevanta molekyler 2 har metoder utvecklats för att producera ferrocen-biotin bio-konjugat som beskrivs häri. Denna rapport kommer att fokusera på en biotin-ferrocen-cystein system som kan immobiliseras på ett guld yta.

Introduction

Biosensorer är små enheter som använder biomolekylär erkännande teknik som plattform för selektiv analys och utnyttjas för deras specificitet, hastighet och låg kostnad. Elektrokemiska biosensorer för detektering av biomolekyler är i spetsen för detta område på grund av sin enkelhet, kostnadseffektivitet och hög känslighet. 1,3 Den allmänna anatomi dessa sensorer är en elektrod försedd med ett igenkänningsmolekyl specifik för den biologiska markör av intresse . Bindning av biomarkör av igenkännande molekyl resulterar i en lokal förändring av potential eller ström som kan detekteras genom en enkel mätning. Hittills igenkänningsdelen kan variera från enzymer, 4-8 antikroppar, 9-12 hela celler, 13-16 receptorer, 17-20 peptider 21-23 och DNA 24 och har till stor del fokuserat på större, biologiska molekyler. 25-28 Forskning insatser i denna arena har koncentrerat huvudsakligen på immunosensorer where ett immunglobulin immobiliseras med en redox-aktiv kärna (såsom ferrocen) och användes för att detektera en antikropp av intresse. Dessa studier har exkluderats från kliniska tillämpningar på grund av dålig precision och tidsåtgång som härrör från de komplikationer som uppstår vid användning av antigen / antikroppar. 1,3 Växande uppmärksamhet har fokuserat på att upptäcka små molekyler (mindre än 1 kg / mol) biomedicinsk , mat och miljöintresse utöver den nationella säkerheten. 29 De mest kända exemplen på biosensor enheter är självtest glukosmätare, som har screentryckta enzymelektroder kopplade till en fickformat amperometrisk mätare. Dessa system använder vanligtvis en coulometrisk metod där den totala mängden laddning som genereras av glukos oxidationsreaktionen mäts över en tidsperiod. Omsättnings enheter måste vara portabel, robust och handhållna att använda lättköpt för befolkningen i stort.

Redox taggar såsom ferrocen är necessary att ge elektrokemisk detektion av biomarkörer eller små molekyler i lösning som de flesta biomarkörer inte i sig elektrokemiskt aktiva. 30-38 Ferrocen är en metallorganisk molekyl som är en guldstandard för elektrokemi, vilket gör det till ett utmärkt val för integration i elektrokemiska biosensorer. Ferrocen-baserade redoxaktiva arter har redan rönt stor uppmärksamhet på grund av sin ringa storlek, god stabilitet, bekväm syntetiskt tillgång, enkel kemisk modifiering, relativ lipofilicitet och enkel redox tuning. 3,30-42 Små molekyler baserade på ferrocen kärnan har använts i stor utsträckning som detektorer av metalljoner och små molekyler. 32-38,43 System riktar större arter såsom biomolekyler har utnyttjat fastsättning av stora antikroppar eller immunglobuliner till ferrocenderivat som har inbäddade på en elektrokemisk yta. 1,3,39 , 44 I varje fall potentialen och ström intensity av Fe III / Fe II redoxparet ändrades på molekylär koppling, vilket ger en ny spektroskopisk handtag tyder på förekomst av analytmolekylen. Denna förändring beror på den omfattande överlappningen som uppstår mellan pi-system av cyklopentadienylringarna och järn d-orbitaler. Om PI-systemet ändras, dvs derivatiserad eller reageras, då orbital interaktion kommer, i sin tur, förändring. Detta kommer att påverka Fe kärnan och kan observeras som en förskjutning i potential Fe III / Fe II par. 40,45,46 Dessa egenskaper gör ett sådant system attraktivt för användning som kvantifiera medel i en elektrokemisk immun eller biosensor.

För att producera ferrocen innehållande system specifika för biosensor kapaciteter det är optimalt att modifiera en Cp-ringen med den biologiska receptorn specifik för en målmolekyl och utnyttja den andra Cp-ringen som en molekylär tjuder till den elektrokemiska utläsningen eller electrampade (Figur 1). Syntes av dessa asymmetriska ferrocenderivat utmanas av sidoreaktioner och bildandet av dimera och polymera arter bildas vid intertvärbindning. 47 är dock kopplingskemi producerar en amidbindning den rakaste vägen att ge enkla derivat av ferrocen med biologiska komponenter sådana som peptider och deras metaboliter. Därför kan fastfastekniker först utvecklades på 1950-talet av Merrifield för peptidsyntes appliceras på metallorganiska föreningar innehållande ferrocen. Genom användningen av den ortogonalt substituerade 1'-Fmoc-amino-ferrocen-1-karboxylsyra-molekyl, en ferrocen system som kan innehålla en receptorgrupp (biotin), elektrokemisk utläsning (ferrocen) och immobilisera-linkerkomponent (cystein) har byggts och närmare häri. Syntesen av denna biologiska konjugat diskuteras liksom bevis för immobilisering på ett guld yta. Detta arbete företräts den första presentationen av ett system som består av biotin, ferrocen och en aminosyra för immobilisering på en guldyta.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Syntes av biotin-Fc-cystein (1)

  1. Fast fas metoder för att framställa hartsbunden 1.
    1. Placera biotin laddad harts (250 mg, 0,145 mmol) i en frittad spruta och svälla hartset genom att utarbeta dimetylformamid (5 ml) och skaka sprutan på ett labb shaker i 20 min. Utvisa lösningen och upprepa dimetylformamid svullnad en gång till.
    2. Avlägsna Fmoc-skyddsgruppen genom tillsats 4-6 ml 20% piperidin i dimetylformamid till sprutan, följt av 10-15 min av skakning. Upprepa avskyddningen processen med ytterligare 4-6 ml piperidin. Tvätta hartset med en sekvens av 3x dimetylformamid, 3x dimetylformamid: metanol (1: 1), 3x metanol: diklormetan (1: 1), 3x diklormetan, ~ 5 ml vardera. Gör en ninhydrintest (+) på en liten provtagning (~ 10) av pärlorna för att bekräfta lyckad avskyddning genom närvaron av blå vid uppvärmning.
    3. Blanda en lösning innehållande 1'-Fmoc-amino-ferrocen-1-karboxylsyra(203,3 mg, 0,4350 mmol), 1-hydroxibensotriazolhydrat (58,8 mg, 0,413 mmol), diisopropylkarbodiimid (0,0673 ml, 0,435 mmol), diisopropyletylamin (0,0757 ml, 0,435 mmol), och en 4: 1 blandning av diklormetan och dimetylformamid. Rita detta i den sintrade sprutan och skaka försiktigt på ett labb shaker under 6 timmar. Utvisa Sedan lösningen från sprutan och tvätta såsom beskrivits tidigare.
    4. Utför ninhydrintestet (-) såsom beskrivits ovan för att bekräfta koppling. Ninhydrintestet kan fortfarande vara användbar för att bekräfta koppling trots den orange färgen av vulsten härledd från utsändandet av järninnehållande del.
    5. Ta sedan bort Fmoc-gruppen genom tillsats av 20% piperidin i dimetylformamid och tvättades såsom beskrivits ovan. Ninhydrintestet (+) bör användas för att bekräfta avlägsnande av Fmoc.
    6. Bered en lösning bestående av Fmoc-Cys (Trt) -OH (254,8 mg, 0,4350 mmol), 1-hydroxibensotriazolhydrat (58,8 mg, 0,4125 mmol), diisopropylkarbodiimid (0,0673 ml, 0,4350mmol), diisopropyletylamin (0,0757 ml, 0,4350 mmol) och en 4: 1 blandning av diklormetan och dimetylformamid. Lägg till detta cystein kopplings cocktail den sintrade sprutan och skaka försiktigt under 6 timmar. Tvätta med hjälp av protokoll som beskrivs tidigare.
    7. Bekräfta koppling med användning ninhydrintestet (-), följt av avlägsnande av Fmoc-komponenten med 20% piperidin och tvättning. Verifiera den fria terminala aminen med användning av ninhydrintestet (+).
  2. Klyvning av en från hartset.
    1. Gör en lösning av TFA (9,45 ml), vatten (0,25 ml), 1,2-etanditiol (0,25 ml), och triisopropyl silan (0,1 ml), lägga till sprutan och skaka försiktigt under 4 timmar.
    2. Uppsamla den resulterande rödbruna lösningen i ett Eppendorf-rör och indunsta TFA långsamt med hjälp av en luftström.
    3. Lägg kall dietyleter (~ 15 ml) till Eppendorf-röret för att utfälla en, som kommer att bilda försiktig omrörning. Isolera produkten genom centrifugering (1 g, 5 min). Thöna upprepade cykler av dietyleter tvätt (~ 60 ml totalt) och centrifugera att erhålla 1 som en röd / brun fast.

2. Karakterisering och analys av 1

  1. Bekräfta att identiteten matchar konnektivitet och sammansättning som visas i figur 2 med användning av en H (16 scanningar) och 13 C-NMR (512 scanningar) i deutererad metanol (300 | il) och ESI-MS-analys.
    Räkna följande resultat:
    1 H-NMR-spektrum (CD3OD) δ / ppm: 1,407-1,684 (m, 6H), 2,245 (t, 2H), 2,665-3,150 (m, 12H), 4,015 (t, 1 H), 4,104 (d, 2H ), 4,274 (q, 1 H), 4,426 (d, 2H), 4,479 (q, 1 H), 4,595 (t, 1 H) och 13 C-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): Funnet: 639,00 [1 + Na], Teoretiskt: 639,1 [1 + Na] och HR-MS (m / z): funnet: 617,2049 [1 + H], Teoretiskt: 617.1622 [1 + H].
  2. Utför HPLC, elementanalys för att bekräfta sammansättningen av isolerade 1.
    Utför HPLC-kromatogram med användning av en C8 omvänd fas-kolonn med 100% MeOH vid en flödeshastighet av 0,5 ml / min. Notera: HPLC-retentionstider var: 3,198-4,674 min.

3. Immobilisering av 1 på ett guld yta

  1. Klipp polymer backas guld diabilder i rutor av ~ 0,25 i 2.
  2. Fyll en 50 ml bägare med en DI-vatten-lösning av en (~ 1 mM).
  3. Lägg guldet fingret till bägaren och täck med ett urglas. Alltow glasskiva att inkubera O / N vid RT utan agitation.
  4. Ta guldet slide från lösningen och låt den torka i luft.
  5. Skaffa Svepelektronmikroskopi bilder med hjälp av ett svepelektronmikroskop (eller motsvarande) för att observera immobiliserade 1.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den hartsbundna formen av en visas i figur 2. Den kovalenta infästningen av ferrocen komponent ger upphov till en orange nyans till de hartspärlor som är långlivat med kontinuerlig tvättning och indikativ för en immobiliserad järninnehållande komplexet i motsats till järn absorptionen av PEG-komponenten av hartspärla. Hartset fria formen av en är identisk i färg till hartskuloma. Efter avlägsnande av föreningen från harts-pärlor, är renheten och utbytet (68%) till följd av de metoder som vida överlägsen typiska lösning metodik. Elementaranalys av produkten visade att en isolerades som TFA-saltet: Beräknat (Funnet) för 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 resulterande utbyte (105,1 mg, 68%) från en typisk reaktion är baserad på elementaranalysresultat. NMR-analys i deutererad metanol provIDed 1 H-NMR-spektrum (CD3OD) δ / ppm: 1,407-1,684 (m, 6H), 2,245 (t, 2H), 2,665-3,150 (m, 12H), 4,015 (t, 1 H), 4,104 (d, 2H), 4,274 (q, 1 H), 4,426 (d, 2H), 4,479 (q, 1 H), 4,595 (t, 1 H) och 13 C-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-ringen) , 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 multipla toppar observerades i HPLC-analys bekräftades vara TFA-salter av en, såsom beskrivits ovan med användning av elementaranalys. Masspektrometri korrelerad till den struktur som visas i figur 2: ESI-MS (m / z): Funnet: 639,00 [1 + Na],Teoretiskt: 639,1 [1 + Na] och HR-MS (m / z): funnet: 617,2049 [1 + H], Teoretiskt: 617,1622 [1 + H]. Elektroniska absorptionsspektra erhölls i vatten och uppvisade λ max (ε, M -1 cm -1) 268 (4,779.8), 434 (324,26).

De metoder som används för att inkubera en liten guld slid i en lösning av biokonjugat 1 är representerade i den schematiska ritningen i fig 3. Ett tunt lager av guld tillbaka med polymert material sattes till en lösning av 1 och tilläts inkubera O / N. Guldet slide tvättades sedan med avjoniserat vatten och tilläts torka. Åtföljande en guld bilden var co-inkuberades i DI-vatten och tvättades på samma sätt. SEM-bilder av de två proverna, som visas i figur 4, visade att ytan av guldglid saminkuberas med 1 modifierades. Detta indikerar attthiolate interaktioner av 1 ger ett ankare för infästning till guldytan.

Figur 1
Figur 1. Grunderna i en biosensor. Ett konkret exempel på en elektrokemisk biosensor för att direkt upptäcka ett mål i lösning.

Figur 2
Figur 2. Syntetiska metoder som används för att producera 1. De metoder som används för att inkubera en liten guld slid i en lösning av biokonjugat 1 är representerade i den schematiska ritningen i fig 3. Ett tunt lager av guld tillbaka med polymert material sattes till en lösning av 1 och tilläts inkubera O / N. Guldet slide tvättades sedan med avjoniserat vatten och tilläts torka. Åtföljande en guld bilden var co-inkuberades i DI-vatten och tvättades på samma sätt. SEM-bilder av de två proverna, Som visas i figur 4, visade att ytan av guldglid saminkuberas med 1 modifierades. Detta indikerar att tiolatet interaktioner av ett ge ett ankare för fastsättning till guldytan.

Figur 3
Figur 3. Schematisk ritning som representerar immobilisering av en på en guldglas. Förfarandet innefattar upplösning biokonjugatet i vatten och tillsats guld sliden. Inkubation O / N följs av tvättning av sliden. Analys för framgångsrik immobilisering utföres med användning av svepelektronmikroskop visas i fig 4.

Figur 4
Figur 4. SEM-bilder av guld skiktas på en plast-polymerfilm. (A) inkubationstider sans 1 och (B) following inkubering med ett i vatten O / N och sköljning med vatten.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Syntesen av asymmetriska ferrocenderivat utmanar i lösning. Exempelvis har försök att producera en i lösning resulterade i låga utbyten av den önskade produkten (mindre än 20%). Likaså reaktioner utnyttjar 1'-amino-ferrocenkarboxylsyra (sans Fmoc) och hartsbundna biotin ledde olöslig produkt som överensstämmer med den polymeriserade produkten rapporterats av Baristic et al. och minimal produkt. 47 Detta kompliceras ytterligare av ferrocen och dess derivat är ljuskänslig och att aminosyrorna kongener är benägna att dimerisera i lösning. Dessa frågor gör omfattande reaktioner och workups utmanande. Men detta reaktivitet kan kringgås med hjälp av fast fas metoder först utvecklats av Merrifield för syntes av peptider. Syntesen av ferrocen-peptid system har rönt uppmärksamhet av flera grupper och har lett till ett bibliotek av asymmetriska peptid ferrocen system. 46,48-52 Arbetetbeskrivs häri detaljer syntesen av de första asymmetriska ferrocen bio-konjugat innehåller biotin-ferrocen-cystein. Denna förening fungerar som en modell, som andra små molekyler receptorer skulle kunna övervägas för detektering av biologiskt relevanta molekyler. I detta arbete användes som ett immobilisering tjuder till ett guld yta.

Den första fasen av syntes var att få en immobiliserad biotin kärna på en solid-state-harts med hjälp av en aminbaserad länk. N -Biotin- N '-Fmoc-etylendiamin harts kan köpas i handeln som Biotin NovaTag Resin och användes som grunden för bio-konjugat 1. Fmoc-amino-skyddsgruppen avlägsnades med användning av en 20% lösning av piperidin i dimetylformamid och en positiv (blå) ninhydrintest bekräftade lyckad avskyddning. Den fria aminen av den hartsbundna biotin användes sedan för att förankra ferrocen användning av ett kopplings cocktail bestående av diisopropyletylamin,diisopropylkarbodiimid och 1-hydroxibensotriazolhydrat. 40,46 En mängd ferrocen prekursorer finns tillgängliga för sådana ändamål och innefattar ferrocenkarboxylsyra och 1'-Fmoc-amino-ferrocenkarboxylsyra. Användning av det tidigare systemet avkastningen monosubstituerade bio-konjugat bara ha en av de cyklopentadienylringarna modifierade med en biotin bihang. Den senare ferrocenderivat består av ortogonala substitution av cyklopentadienylringarna med en karboxylsyra och en Fmoc-skyddad aminogrupp. Sådan substitution medger längre asymmetrisk modifiering av ferrocen kärnan möjliggör separat ändring av cyklopentadienylringama att producera bio-konjugat såsom 1. De ljusgula pärlor förändrats till en ljus orange nyans vid lyckad koppling av ferrocen till biotin-hartskärna den som visas i figur 2.

I nästa fas av syntesen kan bifogas en mängd linkrartill den fria aminen av den hartsbundna ferrocen congener. Vid tillämpningen av detta system, var cystein utnyttjas som det är en thiolate innehåller aminosyra. Den tiolat komponenten möjliggör fastsättning av bio-konjugatet till en guldyta, såsom diskuteras nedan. Modifiering med cystein fortsatte genom reaktion av den hartsbundna systemet med Fmoc-Cys (MMT) -OH. Avlägsnande av Fmoc-gruppen med 20% piperidin i dimetylformamid erhålles de hartsbundna former av en. Den hartsbundna bio-konjugat avlägsnades från den fasta bäraren genom klyvning av de bio-organometallisk system som använder en lösning av trifluorättiksyra (TFA), vatten och triisopropyl silan. Indunstning av den sura lösningen och tillsats av kall dietyleter gav bio-konjugat 1 som en röd-orange fast substans bestäms vara TFA-saltet av en som bekräftats genom elementar och NMR-analys. Renhet bekräftades genom HPLC-analys.

För att visa bevis på principen förcystein komponent som ger en fäst tjuder för bio-konjugat 1, avsättning av 1 på ett guld yta undersöktes. Den välkända Au-S affinitet möjliggör enkel immobilisering av 1 på en polymer backas guldytan. I detta experiment var guldytan rengörs och försiktigt polerad. Sliden doppades därefter i en ~ 1 mM vattenlösning av en och tillåts härda O / N. Au yta tvättades sedan med destillerat vatten och torkades med en Kimwipe. Guld diabilder utvärderades sedan för modifiering med hjälp SEM. De bilder som visas i figur 4 är representativa för ett monoskikt av en ha bildat på guldytan. De brister i ytan är antas vara ett resultat av "hål" i monolager av 1 och är under fortsatt utforskning av vår grupp.

Generellt, de syntetiska metoder för att producera ferrocen biokonjugat som kanimmobiliseras på en guldyta rapporteras. Arbetet är romanen i den syntes av asymmetriska ferrocen föreningar utmanas av en rad sido reaktioner som leder till låg avkastning och renhet. Som ferrocen-biokonjugat liknande 1 har tillämpningar som potentiella biosensorer, vinna dessa syntetiska svårigheter är av största vikt. Använda fastfasmetoder besläktad med fast fas peptidsyntes, har en väl karaktäriseras biokonjugat 1 som innehåller biotin-ferrocen-cystein tagits fram. Vidare SEM användes för att visa att detta system kan ansluta sig till ett guld yta tack vare thiolate delen av cystein komponenten. Sammantaget kan det enkla syntetiska metoden utfärdat häri enkelt modifieras för peptidsekvenser och bio-konjugat system för en rad applikationer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

KG stöddes av RA Welch Foundation P-1760, TCU Andrews Matematiska institutionen & Science Education (KG), TCU Forskning och kreativitet Activity Grant (KG) och TCU SERC Grant (till 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 fastfaspeptidsyntes harts asymmetrisk peptid aminosyra guld
Syntetisk Metodik för Asymmetric Ferrocen Härledda Bio-konjugerade system via Solid Phase Harts-metodik
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