Тезисы докладов

Вид материала

Тезисы

Содержание Разработка и усовершенствование Высокоэффективные биосенсоры на основе поверхностных плазмонных наноструктур для идентификации биохимических реакций

Подобный материал:

• Тезисы докладов, 4952.24kb.
• Тезисы докладов, 1225.64kb.
• Правила оформления тезисов докладов Тезисы докладов предоставляются в электронном виде, 22.59kb.
• «Симпозиум по ядерной химии высоких энергий», 1692.86kb.
• Требования к тезисам докладов, 16.83kb.
• Тезисы докладов научно-практической, 6653.64kb.
• Тезисы докладов 1 Межвузовская научно -практическая конференция студентов и молодых, 100.64kb.
• Тезисы докладов и заявки на участие, 104.97kb.
• Тезисы докладов, принятые Оргкомитетом для опубликования в Материалах форума, 788.61kb.
• Тезисы докладов, принятые Оргкомитетом для опубликования в Материалах форума, 1066kb.

5. Биофотоника

РАЗРАБОТКА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ
СПЕКТРАЛЬНО-ФЛУОРЕСЦЕНТНЫХ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ ЭКСТРАЦЕЛЛЮЛЯРНОЙ ДНК В ПЛАЗМЕ КРОВИ

В.А. Кузьмин¹⁾, А.М. Виноградов¹⁾, Т.Д. Некипелова¹⁾, В.А. Волнухин¹⁾, О.А. Рогинко²⁾, О.А. Коздоба²⁾, А.И. Алехин²⁾, А.А. Юдин²⁾, Н.Н. Вейко³⁾, А.И. Сперанский⁴⁾

¹⁾ГУ Институт биохимической физики РАН, Москва,

²⁾ГУ Центральная клиническая больница РАН, Москва,

³⁾ГУ Медико-генетический научный центр, РАМН, Москва,

⁴⁾ ГУ Институт ревматологии РАМН, Москва


Определение внеклеточной ДНК у больных с болезнями органов кровообращения и аутоиммунными заболеваниями разрабатывается с применением спектрально-флуоресцент­ного метода с использованием бискрасителей, в молекулярной структуре которых присут­ствуют два различных молекулярных фрагмента. Кинетика гибели возбужденных синглет­ных и триплетных состояний комплексов красителей с молекулами ДНК исследована на установках импульсного фотолиза и счета фотонов с лазерным фотовозбуждением. Наличие двух фрагментов в красителях приводит к усилению комплексообразования с молекулами ДНК. Образование жесткой структуры комплекса красителя приводит к увеличению флуо­ресценции этих комплексов по сравнению со свободным красителем, что лежит в основе чувствительного анализа фрагментов внДНК. Проведен отбор различных флуоресцирующих красителей и разработана методика детекции изменения степени фрагментированности и GC-состава внеклеточной ДНК.

Исследованы бискрасители, интенсивность флуоресценции которых увеличивается в присутствии ДНК и практически не изменяется в присутствии РНК, что может быть исполь­зовано для определения ДНК в смеси нуклеиновых кислот (ДНК + РНК). Установлены стру­ктуры цианиновых красителей, которые позволяют измерять суммарное количество РНК и ДНК в смеси. Обнаружено явление переноса энергии между двумя различными красителями, в комплексах с геномной ДНК. Это позволит в дальнейшем разработать метод экспресс-ана­лиза содержания ДНК в биологических жидкостях, когда на флуоресценцию красителей влияют многие компоненты. Обнаружены комплексы, содержащие на одну молекулу ДНК три молекулы различных красителей. Установлен последовательный двухступенчатый индуктивно-резонансный перенос энергии электронного возбуждения с молекул красителей для этих тройных комплексов.

На примере двух модельных ДНК-плазмид установлены красители, преимущественно взаимодействующие с АТ-парами геномной ДНК, и красители, взаимодейситвующие с GC-парами, что дает возможность дифференцированно тестировать GC-пары в ДНК. В составе вкДНК в норме и особенно при патологии накапливаются GC-обогащенные фрагменты ДНК генома человека. Анализ изменения содержания этих фрагментов в составе вкДНК позволяет диагностировать скрыто протекающие патологические процессы в организме, которые сопровождаются относительно небольшим увеличением гибели клеток. Кроме того, анализ изменения GC-состава позволяет оценивать накопление в вкДНК CpG-богатых фрагментов, которые могут в зависимости от концентрации оказывать как позитивное влия­ние на клетки организма, так и негативное. При избытке этих фрагментов в организме воз­можно развитие аутоиммунных нарушений и индукция в клетках окислительного стресса.

Таким образом, разработаны методики анализа свойств вкДНК (концентрация, состав, длина фрагментов) в реальных образцах биожидкостей. На основе флуоресцентных измерений фрагментов внДНК разработан новый способ оценки уровня гибели клеток в организме человека при патологических процессах, которые сопровождаются усиленным апоптозом и некрозом клеток.

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ БИОСЕНСОРЫ НА ОСНОВЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛАЗМОННЫХ НАНОСТРУКТУР

ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ БИОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

А.В. Нащекин¹⁾, К.К. Туроверов²⁾, А.И. Сидоров³⁾, О.А. Усов¹⁾,

П.Н. Брунков¹⁾

¹⁾Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН, Санкт-Петербург

²⁾Институт цитологии РАН, Санкт-Петербург

³⁾Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова, Санкт-Петербург


Определение сдвига частоты плазмонного резонанса (ПР) на поверхности металл-диэлектрических наноструктур (НС) при взаимодействии с биологическими обьектами является перспективным методом для создания биосенсоров (БС) для контроля состава и особенностей биохимических реакций. В данной работе использованы два различных технологических подхода для получения плазмонных НС: создание на поверхности металл-диэлектриков упорядоченных массивов наноструктур (Cr, Au, Ag, Ni) и формирование массивов металлических наночастиц в приповерхностных слоях фототермохромных стекол (ФТХ) [1]. Для изготовления металлических НС на диэлектрических подложках (SiO₂, стекло, кварц) была использована оптическая литография для создания маркерных знаков, прецизионная электронная литография для формирования упорядоченного массива элементов, электронно-лучевое распыление Au с подслоем Ti для улучшения адгезии. Процесс электронной литографии осуществлялся на растровом электронном микроскопе CamScan Series 4 DV100, оборудованном программно-аппаратным комплексом «Nanomaker» (Interface Ltd., г. Черноголовка). Размеры сформированных металлических структур составляют 300-600 нм (порядка длины волны света). Наряду с БС, основанными на поверхностных плазмон-поляритонах, в данной работе рассматривается БС, основанный на плазмонном резонансе в металлических нанокластерах, образующихся в ФТХ стеклах под действием облучения электронным пучком и последующей термообработки [2]. Подобные БС имеют ряд преимуществ: более широкий выбор металлов для создания БС, т.к. нет прямого контакта исследуемой среды с металлом, отработанная воспроизводимая технология. В данной работе образцы ФТХ стекол, содержащие нанокластеры Ag или Cu, были облучены при комнатной температуре электронным пучком: энергия электронов 20 кэВ, ток зонда 2 нА, площадь облучения 270x350 мкм². В процессе последующей термообработки при 540⁰ С свободные электроны в образцах захватываются металлическими ионами, а нейтральные атомы выпадают в виде кластеров серебра или меди, соответственно. На спектрах пропускания образца с нанокластерами серебра, образовавшихся в приповерхностном слое ФТХ стекла, наблюдается пик на длине волны 520 нм, связанный с поверхностным плазмонным резонансом кластеров серебра со средним диаметром 3 нм. Параметры кластеров предполагается уточнить методом рентгеновской дифракции и рамановской спектроскопии. Технология получения НС оптимизируется с целью контроля размеров кластеров и расстояния между ними. Таким образом, анализ полученных плазмонных НС показывает, что используемые технологические подходы перспективны для создания портативных БС. Работа поддержана грантом Президиума РАН (25.03.2008) “Фундаментальные науки – медицине”.


1. А.В.Нащекин, А.И.Сидоров, Н.В.Никаноров, О.А.Подсвиров, О.А.Усов, В.А.Цехомский, ПЖТФ, Исследование эффекта поверхностного плазмонного резонанса в металл-диэлектрических наноструктурах (2008). Принято к печати.

2. N.V. Nikanorov, E.I. Panysheva, I.V. Tunimanova, and A.V. Chukharev, Glass Physics and Chemistry, 27, № 3, 241-249 (2001).