Разработка методики высокочувствительного иммуноанализа с использованием электроформованных полимерных мембран

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-74-10042

НазваниеРазработка методики высокочувствительного иммуноанализа с использованием электроформованных полимерных мембран

Руководитель Багров Дмитрий Владимирович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-204 - Биофизика

Ключевые слова Иммуноанализ, электроспиннинг, полимерная мембрана, рецепторный слой, биосенсор, адсорбция, интерлейкин, мелатонин, антитела, оптическая детекция, флуоресценция

Код ГРНТИ34.15.05

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Предел обнаружения иммуноанализов и, в частности, иммуноферментного анализа (ИФА), не всегда достаточен для детекции физиологически значимых аналитов. Можно снизить предел обнаружения, если проводить реакции не на плоском донышке полистирольного планшета, как это делают при ИФА, а на развитой поверхности пористого носителя, на которой сформирован рецепторный слой. В рамках данного проекта будут разработаны методики иммуноанализа, в которых таким пористым носителем будет нетканая полимерная мембрана, сформированная методом электроспиннинга. Улучшение предела обнаружения может достигаться не только за счет развитой поверхности полимера, но и за счет интенсивного транспорта молекул аналита к рецепторному слою при пропускании пробы через мембрану. Хотя идея использования электроформованных мембран в качестве носителей для рецепторного слоя обсуждается в литературе, ее потенциал реализован очень слабо. Количество аналитических методик, использующих эту идею, пока сравнительно мало, и они нуждаются в развитии и доработке, хотя уже демонстрируют ряд конкурентных преимуществ. Электроформованная мембрана, используемая для иммуноанализа, должна обладать механической прочностью, смачиваемостью и способностью связывать молекулы рецепторного слоя. В проекте будут сопоставлены мембраны из различных полимеров (полистирола, поли(e-капролактона), полилактида, нейлона-6), а также различные способы модификации их поверхности (обработка плазмой, аминирование с последующей обработкой альдегидами, сайт-ориентированная иммобилизация с помощью химерного белка A/G). В результате будут выбраны мембраны с оптимальными свойствами, подходящие для разработки иммуноаналитических систем. Планируется использовать эти мембраны для обнаружения двух клинически значимых аналитов, различающихся по структуре. Аналитами будут интерлейкин 1 бета (провоспалительный цитокин) и мелатонин (гормон, регулирующий циркадные ритмы). Для интерлейкина 1 бета применима прямая схема детекции, аналогичная сэндвич-ИФА – в качестве рецепторного слоя будут использоваться антитела против аналита, проявка также будет осуществляться антителами. Для мелатонина планируется реализовать схему детекции с непрямой конкуренцией. При таком анализе пробу смешивают с мечеными антителами к мелатонину, после чего ее помещают на мембрану с иммобилизоваными на ней конъюгатами мелатонина с альбумином, а после инкубации сигнал регистрируют либо от мембраны, либо от смыва с нее. Будет сопоставлена способность разработанных систем обнаруживать аналиты в различных жидкостях – в буферах, в сыворотке крови и в слюне. Параметры разработанных систем (предел обнаружения, время анализа, динамический диапазон) будут сопоставлены с параметрами коммерческих систем, предназначенных для обнаружения выбранных аналитов. Ценность проекта состоит в том, что он, во-первых, позволит разработать новые высокочувствительные методики обнаружения интерлейкина 1 бета и мелатонина и, во-вторых, позволит усовершенствовать существующие методики иммуноанализа, используемые для измерения концентраций других аналитов – снизить пределы обнаружения и уменьшить длительность анализа.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Сенковенко А.М., Мойсенович А.М., Маслакова А.А., Павлова Е.Р., Багров Д.В. Измерение адсорбции антител класса IgG на электроформованные мембраны из нейлона-6 Биофизика, том 67, №3, с 555-561 (год публикации - 2022)
10.31857/S0006302922030140

2. Павлова Е., Маслакова А., Прусаков К., Багров Д. Optical sensors based on electrospun membranes – principles, applications, and prospects for chemistry and biology New Journal of Chemistry, Vol. 46, № 18, 8356-8380 (год публикации - 2022)
10.1039/d2nj01821g

3. Багров Д.В., Адлерберг В.В., Скрябин Г.О., Никишин И.И., Галецкий С.А., Чевкина Е.М., Кирпичников М.П., Шайтан К.В. AFM-TEM correlation microscopy and its application to lipid nanoparticles Microscopy Research and Technique, Microsc Res Tech. 2023;1–10. (год публикации - 2023)
10.1002/jemt.24336

4. Прусаков К.А., Сидорова А.Е., Маслакова А.А., Павлова Е.Р., Багров Д.В. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФУЗИОННЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ РЕАКЦИЙ В БИОСЕНСОРАХ, ОСНОВАННЫХ НА ЭЛЕКТРОФОРМОВАННЫХ НЕТКАНЫХ МЕМБРАНАХ Сборник тезисов 26-ой Пущинской школы-конференции молодых ученых с международным участием «БИОЛОГИЯ – НАУКА XXI ВЕКА», Пущино: ФИЦ ПНЦБИ РАН, стр.52 (год публикации - 2023)

5. Маслакова А., Прусаков К., Сидорова А., Павлова Е., Рамонова А., Багров Д. Pressure-Driven Sample Flow through an Electrospun Membrane Increases the Analyte Adsorption Micro, том 3, выпуск 2, с. 566-577 (год публикации - 2023)
10.3390/micro3020038

6. Прусаков К.А., Багров Д.В. Convection-Diffusion-Adsorption Model for the Description of the Analyte-Binding Reactions on a Membrane Analytical letters, Analytical letters, 2024, p. 1-17 (год публикации - 2024)
10.1080/00032719.2023.2301503

7. Прусаков К.А., Замалутдинова С.В., Сидорова А.Е., Багров Д.В. Адсорбция белков на нитроцеллюлозные мембраны из потока раствора - теория и эксперимент Биофизика (год публикации - 2024)

8. Замалутдинова С.В., Петрова П.А., Рамонова А.А., Багров Д.В. Оригинальность без привилегий: сравнительный анализ электроформованных и стандартных нитроцеллюлозных мембран в иммуноанализе на мелатонин Наноиндустрия, Том 17, №3–4 (год публикации - 2024)

9. Багров Д.В., Павлова Е.Р., Богданова А.С., Мойсенович А.М., Митько Т.В., Рамонова А.А., Клинов Д.В. Корреляционная микроскопия СЭМ-КЛСМ и ее применение для исследования электроформованных волокон желатина Наноиндустрия, Том 17, № 3–4 (год публикации - 2024)

10. Петрова П.А., Замалутдинова С.В., Внукова А.А., Алексеева Д.А., Багров Д.В. Обработка нитроцеллюлозных мембран в тлеющем разряде повышает чувствительность иммуноанализа / Glow Discharge Treatment of Nitrocellulose Membranes Increases the Immunoassay Sensitivity Биофизика, 2023, T. 68, № 3, стр. 435-441 DOI: 10.31857/S000630292303002X EDN: FPJRBX / Biophysics, 2023, Vol. 68, No. 3, pp. 341-346 (год публикации - 2023)
10.1134/S0006350923030168

Публикации