Zadanie 19. Opracowanie podstaw budowy sensora przeciwciaZadanie 19. Opracowanie podstaw budowy sensora przeciwciałł na bazie powierzchni GaN i ZnO na bazie powierzchni GaN i ZnO

modyfikowanych peptydamimodyfikowanych peptydami..Immobilizacja aminokwasów i

peptydów na „platformachsersowskich ”

Agnieszka Kami ńska, Sylwester Gawinkowski,Tomasz Roli ński, Jacek Waluk, Robert Hołyst

27 styczeń, 2011

InstytutChemii

FizycznejPAN

SEMINARIUM W RAMACH PROJEKTU „Kwantowe nanostruktury półprzewodnikowe do zastosowań w biologii i medycynie - Rozwój i komercjalizacja nowej generacji urządzeń diagnostyki molekularnej opartych o nowe polskie przyrządy półprzewodnikowe

PD

F C

reated with deskP

DF

PD

F W

riter - Trial :: http://w

ww

.docudesk.com

This antigen is a protein

Antibodies contact epitopes or antigenic determinants

*The epitope is small (~6 amino acids or ~6

sugars) or a small part of a larger antigen.

Antigen-Antibody interaction

epitopeantibody

epitopeantibody

Sers platform

SERS spectrum – detects specific antibody-antigen binding event

Laser excitation

PD

F C

reated with deskP

DF

PD

F W

riter - Trial :: http://w

ww

.docudesk.com

Immunologic testsImmunologic tests

1. Agglutination reactions - simple ,inexpensive, but sensitive!

2. Radioimmunoassay- measures “competitive binding” of radiolabelled Ag + unlabelled (test) Ag to high affinity Ab

3.Immunoelectrophoresis- incorp electrophoresis w/ double diffusion

4. Western Blotting - used to id specific proteins in mixtures

5. Immunofluorescence -provides a quick method for the id of pathogens and lymphocytes

6. Immunoprecipitation -binds Ab to synthetic bead support � centrifuged

7. ELISA tests - dep on enzyme conugated to 2 Ab reacting with a specific substrate to produce a color rxn.

8. Immuno-Raman- sensitive test for Ag/Ab interaction

Typical Sensing Techniques for Biosensors�Fluorescence

�DNA Microarray

�SPR Surface plasmon resonance

�Impedance spectroscopy

�QCM (Quartz crystal microbalance)

�SERS Surface Enhanced Raman Spectroscopy

�Electrochemical

PD

F C

reated with deskP

DF

PD

F W

riter - Trial :: http://w

ww

.docudesk.com

Immobilization of biomolecules

Long time -Covalent bonding

Short time -Physical adsorption

SAMs of Cysteamine!!!

PD

F C

reated with deskP

DF

PD

F W

riter - Trial :: http://w

ww

.docudesk.com

Ele

ctro

stat

ic a

dsor

ptio

nC

lick

chem

istr

y

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com

By

carb

ohyd

rate

Via

am

ine

grou

p

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com

Modele konformacyjne cysteaminy (2-aminoetanotiol) a) forma trans i b) forma gauche

Monowarstwa łącznikowa

Struktura monowarstw cysteaminy zaleŜy od:

- rodzaju podłoŜa

-stęŜenia roztworu z którego zachodzi adsorpcja

- czasu adsorpcji

-wartości pH

- wpływ elektrolitów obecnych w roztworze adsorpcyjnym

( A. Michota, A. Kudelski, J. Bukowska, Langmuir, 2000).

PD

F C

reated with deskP

DF

PD

F W

riter - Trial :: http://w

ww

.docudesk.com

� Wpływ stęŜenia cysteaminy w roztworze, z którego następuje adsorpcja

Monowarsty cysteaminy

Widma SERS monowrastwy cysteaminy zaadsorbowanej na powierzchni GaN/Au z roztworów etanolowych o stęŜeniu: (a)5mM, (b) 15mM i (c) 25mM; czas adsorpcji 30 min.

PD

F C

reated with deskP

DF

PD

F W

riter - Trial :: http://w

ww

.docudesk.com

Schemat reakcji sprzęgania grup karboksylowych z grupami aminowymi z wykorzystaniem „chemii EDC/NHS

Immobilizacja protein

PD

F C

reated with deskP

DF

PD

F W

riter - Trial :: http://w

ww

.docudesk.com

Napylarka Typ K550X-wysokorozdzielcza, stolik obrotowy, magnetyczna głowica magnetronowa do „zimnego” napylania prób

ZnO based SERS-active platform (CVD- chemical vapor deposition)

Piec laboratoryjny, maksymalna temperatura pracy 15000C, długośćcałkowita pieca 1200mm, osmio segmentowy program temperatury.

PD

F C

reated with deskP

DF

PD

F W

riter - Trial :: http://w

ww

.docudesk.com

Nanowires as SERS-active substrates

Rys. JACS 128,2200 (2006) p ęczki nanodrutów do wzmacniania Ramana

Rys. przypadkowa morfologia nanodrutów Prokes et al 2007NRL Review

PD

F C

reated with deskP

DF

PD

F W

riter - Trial :: http://w

ww

.docudesk.com

FIGURE 1. Schematics of the fabrication procedures for the 3Dhierarchical SERS substrate, which is ordered Si/ZnO nanotreesdecorated by silver nanoparticles.

Si/ZnO based SERS platformPD

F C

reated with deskP

DF

PD

F W

riter - Trial :: http://w

ww

.docudesk.com

Ram

an s

pect

ra o

f am

ino

acid

s an

d di

pept

ides

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com

Figure. A solution of silver nanoparticles flows towards a 514nm laser for Ramanspectroscopy. The nanoparticles aggregate around molecules adsorbed from the nearbyatmosphere, causing electromagnetic amplification of the Raman signal.

Figure Schematic representation of an integrated SERS-CD platform for biomolecule detection.(a) A SERS spectroscopy and a SERS-CD platform. (reservoirs for activating chemicals (A), cells (B),media (C), and vent (D)) (b) Cell trapping schematics comparing cells before trapping (left) after trapping(right). (C) Sample concentrating cycle: secreted molecules are delivered (left), absorbed (center) andthen accumulated on a SERS probe (right), which results in molecule concentrating.

SERS microfluidic sensor

PD

F C

reated with deskP

DF

PD

F W

riter - Trial :: http://w

ww

.docudesk.com

Antigen- Blocking peptide interaction

blocking peptide (Akt(pan)) + mAb

blocking peptide (Akt(pan))

PD

F C

reated with deskP

DF

PD

F W

riter - Trial :: http://w

ww

.docudesk.com

Podsumowanie

Plany

� Optymalizacja metod otrzymywania aktywnych powierzchni sersowskich

� Opracowanie platformy sersowskiej bazującej na ZnO� Skompletowanie bazy widm ramanowskich aminowkasów (próbki

stałe i ich roztwory na czterech róŜnych liniach wzbudzających –opracowanie baz danych)

� Pomiary widm SERS aminokwasów na aktywnych platformach sersowskich

� Pomiary ramanowskie homo- i heterodipeptydów� Modyfikacja platform sersowskich wybranymi peptydami

blokującymi i analiza zmianw widmach ramanowskich indukowanych tworzeniem się kompleksów peptyd blokujacy (epitop) – przeciwciało - kompletwanie bazy widm ramanowskich

� Zintegrowanie chipu polipeptydowego z układem mikroprzepływowym

PD

F C

reated with deskP

DF

PD

F W

riter - Trial :: http://w

ww

.docudesk.com