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

Авторы

  • 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

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»).

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

Библиографические ссылки

  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.

Загрузки

Дополнительные файлы

Опубликован

2021-01-15

Выпуск

№ 3 (2020): Журнал Белорусского государственного университета. Биология

Раздел

Биотехнология и микробиология

Лицензия

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).

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