×
25.08.2017
217.015.bddc

Флуоресцентный оптический ДНК-биосенсор

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к биотехнологии, а именно к оптическим биосенсорам, предназначенным для определения белковых молекул в малых концентрациях. Заявленный флуоресцентный оптический ДНК-биосенсор состоит из подложки, адсорбированной на подложке тонкой пленки комплекса ДНК-белок, причем подложка выполнена из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности (100), размером 18×18 мм и толщиной 380±20 мкм, шероховатость рабочей поверхности ≤0,06, а содержание белка в тонкой пленке составляет от 10 до 10 моль/л. Технический результат - разработка флуоресцентного оптического ДНК-биосенсора, обладающего возможностью многократного его использования без потери чувствительности, в частности, при определении белковых молекул в малых концентрациях. 3 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к оптическим биосенсорам, предназначенным для определения белковых молекул в малых концентрациях.

Известна композиция модифицированных полупроводников, которая содержит, по крайней мере, один полупроводниковый материал, имеющий пористую текстуру, и, по крайней мере, один элемент распознавания, модифицирующий указанный полупроводниковый материал, и обеспечивающая, по крайней мере, одну первую люминесцентную реакцию в диапазоне приблизительно 200-800 нм при освещении композиции электромагнитным излучением, по крайней мере, одной длиной волны в диапазоне приблизительно 100-1000 нм. Композиция формирует систему сенсора (патент RU 2255326 С2, Ятроквест Корпорэйшн, СА 27.06.2005).

Недостатком этой композиции является 1) использование пористых полупроводниковых материалов, требующих сложной подготовки к проведению анализа, 2) биосенсор при формировании химической связи пористая подложка-агент распознавания становится одноразовым.

Также известен биологический сенсор, состоящий из подложки, на поверхность которой нанесена металлическая пленка, на внешней поверхности которой расположен промежуточный связующий слой с адсорбированным на его поверхность биоспецифическим слоем, отличающийся тем, что промежуточный связующий слой выполнен из тонкой пленки из графена толщиной 0,3-2000 нм, или тонкой пленки из однослойных или многослойных углеродных нанотрубок толщиной 0,4-2000 нм, или тонкой пленки из оксида графена толщиной 0,7-2000 нм, а биоспецифический слой расположен на поверхности промежуточного связующего слоя конформно и однородно и выполнен с возможностью осуществления избирательного химического взаимодействия с анализируемыми биологическими молекулами (патент RU 2527699 С1, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский физико-технический институт (государственный университет), 10.09.2014).

К недостаткам данного биосенсора, выбранного в качестве ближайшего аналога, относятся 1) использование в качестве подложки пленки из углеродных нанотрубок, или оксида графена, или металлических пленок благородных металлов, 2) использование промежуточного слоя гидрогеля, состоящего из полисахаридов, 3) химические взаимодействия компонентов биологического сенсора. Перечисленные недостатки приводят к потере чувствительности биосенсора и возможности его повторного использования.

Техническим результатом изобретения является разработка флуоресцентного оптического ДНК-биосенсора, обладающего возможностью многократного его использования без потери чувствительности, в частности, при определении белковых молекул в малых концентрациях.

Технический результат достигается тем, что флуоресцентный оптический ДНК-биосенсор состоит из подложки и адсорбированной на подложке тонкой пленки комплекса ДНК-белок, при этом подложка выполнена из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности (100), размером 18×18 мм и толщиной 380±20 мкм, шероховатость рабочей поверхности ≤0,06, а содержание белка в тонкой пленке составляет от 10-15 до 10-9 моль/л.

Изобретение позволяет детектировать белковые молекулы в системе ДНК-белок, сформированной на подложке из монокристаллического кремния, при малых концентрациях белковых молекул.

Краткое описание таблиц

Таблица 1. Изменение интегральной интенсивности флуоресценции предложенного устройства в зависимости от концентрации определяемого белка - иммуноглобулина.

Таблица 2. Изменение интегральной интенсивности флуоресценции предложенного устройства в зависимости от концентрации определяемого белка - гемоглобина человека.

Таблица 3. Изменение интегральной интенсивности флуоресценции предложенного устройства в зависимости от концентрации определяемого белка - сывороточного альбумина человека.

Возможность осуществления заявляемого изобретения показана следующими примерами.

Пример 1. Флуоресценция подложки из монокристалла кремния до и после нанесения слоя молекул ДНК

Использовали образцы кремния с ориентацией поверхности (100), толщиной 380±20 мкм, шероховатость рабочей поверхности ≤0,06. Наблюдаемая люминесценция образцов монокристаллического кремния без добавления ДНК или белка является люминесценцией оксидной пленки на поверхности монокристаллического образца, связанной с излучением одиночных и агрегатных центров окраски (F-центров) в оксидной матрице. Так, при возбуждении светом длиной волны 260 нм (полоса поглощения ДНК) максимум полосы флуоресценции подложки наблюдали при 364 нм. Плечи в областях 355-360 и 370-375 нм свидетельствуют о различном размере кластеров в SiO2 - оксидной пленке.

При нанесении на подложку однокомпонентной пленки ДНК (1,7 мг/мл) изменение положения максимума полосы флуоресценции незначительно, при этом интенсивность флуоресценции возрастает почти в 4 раза.

В использованных нами образцах монокристаллического кремния была обнаружена собственная флуоресценция с максимумами при 688 и 722 нм. Существует модель, объясняющая возникновение фотолюминесценции свойствами границы Si-SiOx, насыщенной дефектами. На образцах пористого кремния показано, что положение полос фотолюминесценции может заметно (1,75-2 эВ) меняться при старении образцов.

Пример 2. Определение иммуноглобулина с помощью предложенного сенсора

Использовали материалы: ДНК из тимуса теленка, IgG кролика. Навеску ДНК обрабатывали ультразвуком на сонификаторе Branson 1510 (42 кГц) 40 минут в 0,1 моль/л растворе NaCl. Раствор ДНК (1,7 мг/мл) смешивали с раствором белка различных концентраций в 0,1 моль/л NaCl в соотношении 9:1 так, чтобы концентрация белка в растворе для нанесения на положку составляла от 10-9 до 10-15 моль/л.

Пленку получали методом спинкоатинга на подложке монокристаллического кремния (18×18 мм) на установке на основе центрифуги «Элекон» ЦЛМН-Р 10-02 (Россия) при скорости вращения подложки 2000 об/мин. Объем наносимого раствора - 20 мкл.

Результаты определения иммуноглобулина с помощью предложенного сенсора представлены в таблице 1.

Пример 3. Определение гемоглобина человека с помощью предложенного сенсора

Использовали материалы: ДНК из тимуса теленка, гемоглобин человека. Навеску ДНК обрабатывали ультразвуком на сонификаторе Branson 1510 (42 кГц) 40 минут в 0,1 моль/л растворе NaCl. Раствор ДНК (1,7 мг/мл) смешивали с раствором белка различных концентраций в 0,1 моль/л NaCl в соотношении 9:1 так, чтобы концентрация белка в растворе для нанесения на положку составляла от 10-9 до 10-15 моль/л.

Пленку получали методом спинкоатинга на подложках монокристаллического кремния (18×18 мм) на установке на основе центрифуги «Элекон» ЦЛМН-Р 10-02 (Россия) при скорости вращения подложки 2000 об/мин. Объем наносимого раствора - 20 мкл.

Результаты определения гемоглобина человека с помощью предложенного сенсора представлены в таблице 2.

Пример 4. Определение сывороточного альбумина человека с помощью предложенного сенсора.

Использовали материалы: ДНК из тимуса теленка, сывороточный альбумин человека (САЧ). Навеску ДНК обрабатывали ультразвуком на сонификаторе Branson 1510 (42 кГц) 40 минут в 0,1 моль/л растворе NaCl. Раствор ДНК (1,7 мг/мл) смешивали с раствором белка различных концентраций в 0,1 моль/л NaCl в соотношении 9:1 так, чтобы концентрация белка в растворе для нанесения на положку составляла от 10-9 до 10-15 моль/л.

Пленку получали методом спинкоатинга на подложках монокристаллического кремния (18×18 мм) на установке на основе центрифуги «Элекон» ЦЛМН-Р 10-02 (Россия) при скорости вращения подложки 2000 об/мин. Объем наносимого раствора - 20 мкл.

Результаты определения сывороточного альбумина человека с помощью предложенного сенсора представлены в таблице 3.

Возбуждение в полосу поглощения белка (λех=280 нм) не изменяет существенно формы спектра и кремниевой подложки, и однокомпонентной пленки ДНК на ней, приводя лишь к снижению интенсивности флуоресценции в обоих случаях по сравнению с интенсивностью, наблюдаемой при возбуждении светом с длиной волны 260 нм.

Таким образом, созданный биосенсор позволяет определять наличие белковых молекул в низких концентрациях, при этом при снижении концентрации белка в тонкой пленке наблюдали существенное усиление флуоресценции от 2,5 до 23 раз.

Флуоресцентный оптический ДНК-биосенсор, состоящий из подложки, адсорбированной на подложке тонкой пленки комплекса ДНК-белок, отличающийся тем, что подложка выполнена из монокристаллического кремния с ориентацией поверхности (100), размером 18×18 мм и толщиной 380±20 мкм, шероховатость рабочей поверхности ≤0,06, а содержание белка в тонкой пленке составляет от 10 до 10 моль/л.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 10.
20.02.2013
№216.012.26f5

Активирующий люминесценцию белка гидридный комплекс

Изобретение относится к области биосенсорики и может быть использовано для изучения белков методом люминесценции. Обработкой ультразвуком белка, содержащего ароматические аминокислоты, в физиологическом растворе в присутствии фосфора YHrVO или YЕrYОСl, получают активирующий люминесценцию белка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475493
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2016
№216.014.cf7c

Способ получения производных 5,6-дигидропирроло[2,1-a]изохинолинов, содержащих в положении 2 функциональную группу

Изобретение относится к новому способу синтеза производных 5,6-дигидропирроло[2,1-a]изохинолинов, содержащих в положении 2 функциональную группу. Способ заключается в том, что 6,7-диэтокси-3,4-дигидро-1-(3,4-диэтоксибензоил)изохинолин растворяют в трифторэтаноле и добавляют акролеин, или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575174
Дата охранного документа: 20.02.2016
12.01.2017
№217.015.63fd

Способ увеличения длины распространения инфракрасных монохроматических поверхностных электромагнитных волн по плоской металлической поверхности

Изобретение относится к области информационно-коммуникационных технологий и касается способа увеличения длины распространения инфракрасных монохроматических поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ) по плоской металлической поверхности. Способ включает в себя нанесение на поверхность слоя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589465
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.7971

Состав для заживления тканей полости рта

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, медицине и стоматологии и представляет собой состав для заживления тканей полости рта, содержащий астаксантин, витамин Е, коэнзим Q, пропиленгликоль, метиловый эфир 4-гидроксибензойной кислоты, пропиловый эфир 4-гидроксибензойной кислоты,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599026
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.7cce

Способ раздвоения плазмон-поляритонного канала связи терагерцового диапазона

Изобретение относится к области средств коммуникации. Способ раздвоения плазмон-поляритонного канала связи терагерцового диапазона включает создание основного и вторичных каналов на индивидуальных плоскогранных подложках с прямоугольными ребрами, размещение в основном канале неоднородности в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600575
Дата охранного документа: 27.10.2016
13.01.2017
№217.015.8cb2

Нанокристаллический катализатор для крекинга пропана с целью получения олефинов и способ его получения

Изобретение относится к области нефтехимии. Нанокристаллический катализатор для крекинга пропана с целью получения олефинов представляет собой нанокристаллическую форму аэрогеля оксида алюминия. Способ получения нанокристаллического катализатора для крекинга пропана с целью получения олефинов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604882
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8d82

Композитный нанокристаллический катализатор для крекинга пропана с целью получения олефинов и способ его получения

Изобретение относится к области нефтехимии. Композитный нанокристаллический катализатор для крекинга пропана с целью получения олефинов содержит нанокристаллический оксид алюминия, модифицированный оксидом титана или оксидом кремния с массовой долей последних от 0,35 до 5%. Способ получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604884
Дата охранного документа: 20.12.2016
25.08.2017
№217.015.af97

Набор праймеров для выявления возбудителя acidovorax citrulli и способ выявления возбудителя acidovorax citrulli

Группа изобретение относится к молекулярной микробиологии. Предложены набор праймеров и способ для выявления возбудителя Acidovorax citrulli в семенах и вегетативных частях растений семейства Cucurbitaceae. Праймеры специфичны к 16S рибосомальной РНК и представляют собой АС-1 F:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611040
Дата охранного документа: 20.02.2017
13.02.2018
№218.016.1f16

Способ диагностики дефицита места в зубном ряду

Изобретение относится к стоматологии, в частности к ортодонтии, и предназначено для использования при диагностике и планировании коррекции деформаций зубных дуг. Получают модели оттиска зубной дуги верхней и/или нижней челюсти, определяют по полученной модели суммы мезиодистальных размеров...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641166
Дата охранного документа: 16.01.2018
13.11.2019
№219.017.e0e2

Многоступечатая теплонасосная установка

Изобретение относится к энергомашиностроению и может применяться в многоступенчатых теплонасосных установках, подогревающих рабочее тело от начальной температуры, равной начальной температуре низкопотенциального источника теплоты. Установка дополнительно содержит датчик уровня жидкой фракции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705696
Дата охранного документа: 11.11.2019
Показаны записи 1-10 из 11.
20.02.2013
№216.012.26f5

Активирующий люминесценцию белка гидридный комплекс

Изобретение относится к области биосенсорики и может быть использовано для изучения белков методом люминесценции. Обработкой ультразвуком белка, содержащего ароматические аминокислоты, в физиологическом растворе в присутствии фосфора YHrVO или YЕrYОСl, получают активирующий люминесценцию белка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475493
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2016
№216.014.cf7c

Способ получения производных 5,6-дигидропирроло[2,1-a]изохинолинов, содержащих в положении 2 функциональную группу

Изобретение относится к новому способу синтеза производных 5,6-дигидропирроло[2,1-a]изохинолинов, содержащих в положении 2 функциональную группу. Способ заключается в том, что 6,7-диэтокси-3,4-дигидро-1-(3,4-диэтоксибензоил)изохинолин растворяют в трифторэтаноле и добавляют акролеин, или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575174
Дата охранного документа: 20.02.2016
12.01.2017
№217.015.63fd

Способ увеличения длины распространения инфракрасных монохроматических поверхностных электромагнитных волн по плоской металлической поверхности

Изобретение относится к области информационно-коммуникационных технологий и касается способа увеличения длины распространения инфракрасных монохроматических поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ) по плоской металлической поверхности. Способ включает в себя нанесение на поверхность слоя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589465
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.7971

Состав для заживления тканей полости рта

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, медицине и стоматологии и представляет собой состав для заживления тканей полости рта, содержащий астаксантин, витамин Е, коэнзим Q, пропиленгликоль, метиловый эфир 4-гидроксибензойной кислоты, пропиловый эфир 4-гидроксибензойной кислоты,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599026
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.7cce

Способ раздвоения плазмон-поляритонного канала связи терагерцового диапазона

Изобретение относится к области средств коммуникации. Способ раздвоения плазмон-поляритонного канала связи терагерцового диапазона включает создание основного и вторичных каналов на индивидуальных плоскогранных подложках с прямоугольными ребрами, размещение в основном канале неоднородности в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600575
Дата охранного документа: 27.10.2016
13.01.2017
№217.015.8cb2

Нанокристаллический катализатор для крекинга пропана с целью получения олефинов и способ его получения

Изобретение относится к области нефтехимии. Нанокристаллический катализатор для крекинга пропана с целью получения олефинов представляет собой нанокристаллическую форму аэрогеля оксида алюминия. Способ получения нанокристаллического катализатора для крекинга пропана с целью получения олефинов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604882
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.8d82

Композитный нанокристаллический катализатор для крекинга пропана с целью получения олефинов и способ его получения

Изобретение относится к области нефтехимии. Композитный нанокристаллический катализатор для крекинга пропана с целью получения олефинов содержит нанокристаллический оксид алюминия, модифицированный оксидом титана или оксидом кремния с массовой долей последних от 0,35 до 5%. Способ получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604884
Дата охранного документа: 20.12.2016
25.08.2017
№217.015.af97

Набор праймеров для выявления возбудителя acidovorax citrulli и способ выявления возбудителя acidovorax citrulli

Группа изобретение относится к молекулярной микробиологии. Предложены набор праймеров и способ для выявления возбудителя Acidovorax citrulli в семенах и вегетативных частях растений семейства Cucurbitaceae. Праймеры специфичны к 16S рибосомальной РНК и представляют собой АС-1 F:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611040
Дата охранного документа: 20.02.2017
13.02.2018
№218.016.1f16

Способ диагностики дефицита места в зубном ряду

Изобретение относится к стоматологии, в частности к ортодонтии, и предназначено для использования при диагностике и планировании коррекции деформаций зубных дуг. Получают модели оттиска зубной дуги верхней и/или нижней челюсти, определяют по полученной модели суммы мезиодистальных размеров...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641166
Дата охранного документа: 16.01.2018
10.07.2018
№218.016.6ef5

Наноструктурированный катализатор с целью получения синтез-газа путем углекислотной конверсии метана и способ его получения

Изобретение относится к наноструктурированному катализатору с целью получения синтез-газа путем углекислотной конверсии метана, который содержит сложный перовскитоподобный оксид гадолиния и кобальта. Способ получения заявленного катализатора включает получение сложного оксида путем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660648
Дата охранного документа: 09.07.2018
+ добавить свой РИД