Влияние полиэлектролитов на увеличение чувствительности иммунофлуоресцентного анализа на основе плазмонных серебряных наночастиц

  • Ирина Владимировна Коктыш Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, ул. Долгобродская, 23, корп. 1, 220070, г. Минск, Беларусь
  • Янина Игоревна Мельникова Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, ул. Долгобродская, 23, корп. 1, 220070, г. Минск, Беларусь
  • Ольга Сергеевна Кулакович Институт физики им. Б. И. Степанова НАН Беларуси, пр. Независимости, 68, корп. 2, 220072, г. Минск, Беларусь
  • Андрей Алексеевич Романенко Институт физики им. Б. И. Степанова НАН Беларуси, пр. Независимости, 68, корп. 2, 220072, г. Минск, Беларусь
  • Сергей Александрович Маскевич Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, ул. Долгобродская, 23, корп. 1, 220070, г. Минск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2521-1722-2020-3-72-80

Аннотация

Изучена зависимость основных параметров взаимодействия компонентов иммунофлуоресцентной тест-системы для количественного определения простатспецифического антигена на основе плазмонных серебряных наночастиц от физико-химической природы различных полиэлектролитов, применяемых при покрытии пленок из наночастиц серебра. Показано, что использование слабозаряженного поликатионного электролита поли-L-лизина позволяет повысить показатели антигенного связывания тест-системы в 2,34 раза, а применение сильнозаряженного поликатионного электролита полидиаллилдиметиламмония хлорида вызывает увеличение параметров аффинности связывания простатспецифического антигена в 5 раз. При разработке различных иммунохимических тест-систем с использованием пленок из наночастиц серебра важное значение имеет выбор полиэлектролита для покрытия нанослоя серебра, так как физико-химические и электростатические свойства полиэлектролита могут оказывать существенное влияние как на сорбционную емкость твердой фазы, так и на конформационное состояние и функциональную активность иммобилизуемых белковых молекул. От этих параметров в значительной степени зависит как специфичность, так и чувствительность иммунохимической тест-системы, а также минимально возможные открываемые концентрации биоаналита.

Биографии авторов

Ирина Владимировна Коктыш , Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, ул. Долгобродская, 23, корп. 1, 220070, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук; заведующий лабораторией экологической биотехнологии

Янина Игоревна Мельникова, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, ул. Долгобродская, 23, корп. 1, 220070, г. Минск, Беларусь

старший преподаватель кафедры иммунологии факультета экологической медицины

Ольга Сергеевна Кулакович, Институт физики им. Б. И. Степанова НАН Беларуси, пр. Независимости, 68, корп. 2, 220072, г. Минск, Беларусь

кандидат химических наук; заместитель заведующего центром «Нанофотоника»

Андрей Алексеевич Романенко, Институт физики им. Б. И. Степанова НАН Беларуси, пр. Независимости, 68, корп. 2, 220072, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник центра «Нанофотоника»

Сергей Александрович Маскевич, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, ул. Долгобродская, 23, корп. 1, 220070, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; директор

Литература

  1. Akhvlediani ND, Allenov SN, Matyukhov IP. Prostate-specific antigen as a marker for prostate diseases and a target for drug therapy (literature review). Consilium Medicum. 2017;19(7):35–40. Russian. DOI: 10.26442/2075-1753_19.7.35-40.
  2. Descotes J-L. Diagnosis of prostate cancer. Asian Journal of Urology. 2019;6(2):129–136. DOI: 10.1016/j.ajur.2018.11.007.
  3. Filella X, Foj L. Novel biomarkers for prostate cancer detection and prognosis. In: Schatten H, editor. Cell & Molecular Biology of Prostate Cancer. Cham: Springer; 2018. p. 15–39. (Advances in experimental medicine and biology; volume 1095). DOI: 10.1007/978-3-319-95693-0_2.
  4. Filella X, Foj L. Prostate cancer detection and prognosis: from prostate specific antigen (PSA) to exosomal biomarkers. International Journal of Molecular Sciences. 2016;17(11):1784. DOI: 10.3390/ijms17111784.
  5. Solovov VA. Biology of prostate-specific antigen. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo universiteta. Estestvenno-nauchnaya seriya. 2005;39(5):200–208. Russian.
  6. Sidorenkov AV, Govorov AV, Sadchenko AV, Pushkar DYu. Diagnostic value of [-2]proPSA and PHI index (review of literature). Onkourologiya. 2014;10(4):87–95. Russian. DOI: 10.17650/1726-9776-2014-10-4-87-95.
  7. Wu D, Ni J, Beretov J, Cozzi P, Willcox M, Wasinger V, et al. Urinary biomarkers in prostate cancer detection and monitoring progression. Critical Reviews in Oncology/Hematology. 2017;118:15–26. DOI: 10.1016/j.critrevonc.2017.08.002.
  8. Salman JW, Schoots IG, Carlsson SV, Jenster G, Roobol MJ. Prostate specific antigen as a tumor marker in prostate cancer: biochemical and clinical aspects. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2015;867:93–114. DOI: 10.1007/978-94-017-7215-0_7.
  9. Ponkratov SV, Kheyfets VKh, Kagan OF. Diagnostic value of prostate-specific antigen according to age patients. Urologicheskie vedomosti. 2016;6(3):30–39. Russian. DOI: 10.17816/uroved6330-39.
  10. Chibichyan MB, Chernogubova EA, Kogan MI. New biochemical markers of recurrence of prostate cancer after his treatment. Vestnik urologii. 2013;3:12–19. Russian. DOI: 10.21886/2308-6424-2013-0-3-12-19.
  11. Sivkov AV, Gurbanov ShSh, Keshishev NG, Efremov GD, Roshin DA. Extraprostatic sources of the prostate specific antigen. Eksperimental’naya i klinicheskaya urologiya. 2013;3:35–39. Russian.
  12. Kulakovich O, Strekal N, Artemyev M, Stupak A, Maskevich S, Gaponenko S. Improved method for fluorophore deposition atop a polyelectrolyte spacer for quantitative study of distance-dependent plasmon-assisted luminescence. Nanotechnology. 2006;17(20):5201–5206. DOI: 10.1088/0957-4484/17/20/026.
  13. Kulakovich OS, Strekal’ ND, Artem’ev MV, Stupak AP, Maskevich SA, Gaponenko SV. [Improved fluorescent assay sensitivity using silver island films: fluorescein isothiocyanate-labeled albumin as an example]. Zhurnal prikladnoi spektroskopii. 2006;73(6): 797–800. Russian.
  14. Guzatov DV, Vaschenko SV, Stankevich VV, Lunevich AY, Glukhov YF, Gaponenko SV. Plasmonic enhancement of molecular fluorescence near silver nanoparticles: theory, modeling, and experiment. The Journal of Physical Chemistry. 2012;116(19):10723–10733. DOI: 10.1021/jp301598w.
  15. Ramanenka AA, Vaschenko SV, Stankevich VV, Lunevich AY, Glukhov YF, Gaponenko SV. Plasmonic enhancement of luminescence of conjugates of fluorescein isothiocyanate and human immunoglobulin. Zhurnal prikladnoi spektroskopii. 2014;81(2): 228–232. Russian.
  16. Strekal N, Maskevich A, Maskevich S, Jardillier JC, Nabiev I. Selective enhancement of Raman or fluorescence spectra of biomolecules using specifically annealed thick gold films. Biopolymers. 2000;57(6):325–328. DOI: 10.1002/1097-0282(2000)57:6<325::AID-BIP10>3.0.CO;2-7.
  17. McGeachy A, Dalchand N, Caudill ER, Li N, Dogangun M, Olenick L, et al. Interfacial electrostatics of poly(vinylamine hydrochloride), poly(diallyldimethylammonium chloride), poly-L-lysine, and poly-L-arginine interacting with lipid bilayers. Physical Chemistry Chemical Physics. 2018;20(16):10846–10856. DOI: 10.1039/c7cp07353d.
  18. Xu X, Angioletti-Uberti S, Lu Y, Dzubiella J, Ballauff M. Interaction of proteins with polyelectrolytes: a comparison between theory and experiment. Langmuir. 2019;35(16):5373–5391. DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b01802.
  19. Wang X, Zheng K, Si Y, Guo X, Xu Yi. Protein – polyelectrolyte interaction: thermodynamic analysis based on the titration method. Polymers. 2019;11(1):82–100. DOI: 10.3390/polym11010082.
  20. Yesakova AS, Laptinskaya TV, Litmanovich EA. DLS study of diffusion of poly(diallyldimethylammonium chloride) in water solutions with added salt. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 3. Fizika. Astronomiya. 2010;2:50–56. Russian.
  21. Semenyuk P, Muronetz P. Protein interaction with charged macromolecules: from model polymers to unfolded proteins and post-translational modifications. International Journal of Molecular Sciences. 2019;20(5):1252. DOI: 10.3390/ijms20051252.
  22. Gao Sh, Holkar A, Srivastava S. Protein – polyelectrolyte complexes and micellar assemblies. Polymers. 2019;11(7):1097. DOI: 10.3390/polym11071097.
Опубликован
2021-01-15
Ключевые слова: флуоресцентный иммунологический анализ, поли-L-лизин, полидиаллилдиметиламмоний хлорид, флуоресцеин изотиоцианат, наночастицы серебра, плазмоника, простатспецифический антиген
Поддерживающие организации Работа выполнена в рамках договора Института физики им. Б. И. Степанова НАН Беларуси с Белорусским республиканским фондом фундаментальных исследований № Ф20ПТИ-004 от 4 мая 2020 г. (проект «Исследование механизма плазмонного усиления фотолюминесценции в анизотропных наноструктурах»).
Как цитировать
Коктыш , И. В., Мельникова, Я. И., Кулакович, О. С., Романенко, А. А., & Маскевич, С. А. (2021). Влияние полиэлектролитов на увеличение чувствительности иммунофлуоресцентного анализа на основе плазмонных серебряных наночастиц. Экспериментальная биология и биотехнология, 3, 72-80. https://doi.org/10.33581/2521-1722-2020-3-72-80
Выпуск
№ 3 (2020): Журнал Белорусского государственного университета. Биология
Раздел
Биотехнология и микробиология

Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Биология

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).