DOI: https://doi.org/10.35681/1560-9189.2020.22.3.218824

Молекулярна діагностика на основі кутової спектроскопії поверхневих плазмонів

K. V. Kostyukevych, R. V. Khrystosenko, S. D. Zagorodnya, S. O. Kostyukevych, A. A. Koptiukh, A. A. Kryuchyn, P. F. Oleksenko

Анотація


Роботу присвячено дослідженню фізичних і біохімічних аспектів розробки багатоканальних імуносенсорних приладів з призмовим типом збудження (конфігурація Кречмана) поверхневого плазмонного резо-нансу (ППР) у плівці золота та механічному скануванні кута падіння монохроматичного світла для тестування населення на наявність вірусних і серцево-судинних захворювань при застосуванні специфічної молекулярної реакції антитіло-антиген. Розглянуто схеми іммобілізації білків на золотій поверхні сенсора для швидкого та достовірного виявлення рівня міоглобіну, фібриногену та антитіл до вірусу Епш-тейна-Барр у буферному розчині, сироватці та плазмі крові.


Ключові слова


поверхневий плазмонний резонанс; антитіла; міоглобін; фібриноген; віруси; буферні розчини; плазма та сироватка крові

Повний текст:

PDF

Посилання


Komisarenko S.V. Svitova koronavirusna kryza. Kyyiv: LAT&K, 2020. 120 s.

Kostyukevych K.V., Khristosenko R.V., Shirshov Yu.M., Kostyukevych S.A., Samoylov A.V., Kalchenko V.I. Multi-element gas sensor based on surface plasmon resonance: recognition of alcohols by using calixarene films. Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics. 2011. 14. No. 3. P. 313–320.

Khrystosenko R.V. Optimization of the surface plasmon resonance minimum detection algorithm for improvement of method sensitivity. Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics. 2015. 18. No. 3. P. 279–285.

Kostyukevych K.V. Transducer based on surface plasmon resonance with thermal modification of metal layer properties. Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics. 2016. 19. No. 3. P. 255–266.

Kostyukevych S.O., Koptyukh A.A., Kostyukevych K.V., Lysyuk V.O., Pohoda V.I., Khrystosenko R.V., Samoylov A.V., Ushenin Yu.V., Surovtseva O.R., Kryuchyn A.A. Udoskonalennya sensoriv z pryzmovym typom zbudzhennya poverkhnevoho plazmonnoho rezonansu na polimerniy osnovi. Reyestratsiya, zberihannya i obrob. danykh. 2019. T. 21. No.3. S. 3–19. https://doi.org/10.35681/1560-9189.2019. 21.3.183437.

Voros J. The density and refractive index of adsorbing protein layers. Biophysical Journal. 2004. 87. P. 553-561.

Homola J. Surface plasmon resonance sensors for detection of chemical and biological species. Chem. Rev. 2008. 108. P. 462–493.

Linman M.J., Abbas A., Cheng Q. Interface design and multiplexed analysis with surface plasmon resonance (SPR) spectroscopy and SPR imaging. Analyst. 2010. 135. P. 2759–2767.

Patent 46018, Ukrayina. Sposib detektuvannya ta vyznachennya kontsentratsiyi biomolekul ta molekulyarnykh kompleksiv ta prystriy dlya yoho zdiysnennya / Shyrshov Yu.M. ta in. 1997. Byul. No.5 (2002).

Ulman A. An introduction to ultrathin organic films: from Langmuir-Blodgett to self-assembly. San Diego, CA.: Academic Press. 1991. 352 p.

Christopher Love J., Estroff L.A., Kreiebel J.K., Nuzzo R.G., Whitesides G.M. Self-assembled monolayers of thiolates on metals as a form of nanotechnology. Chem. Rev. 2005. 105. P. 1103–1169.

Lysenko S.I., Snopok B.A., Sterligov V.A., Kostyukevich E.V., Shirshov Yu.M. Light scattering by molecular-organized films on the surface of polycrystalline gold. Optics and Spectroscopy. 2001. 90. No. 4. P. 606–616.

Junker A.K. Epstein-Barr Virus. Pediatrics in Review. 2005. 26. No. 3. P. 79–84.

Godstall S.E., Kirchner J.T. Infectious mononucleosis. Complexities of common syndrome. Postgrad Med. 2000. 107. No. 7. P. 175–186.

Kramarev S.O., Vyhovska O.V., Kaminska T.M. ta in. Infektsiynyy mononukleoz Epshteyna-Barr virusnoyi etiolohiyi u ditey: klinichni proyavy, likuvannya iz zastosuvannyam liposomalnykh preparativ interferonu. Klinichna imunolohiya, alerholohiya, infektolohiya. 2009. 8. S. 57–60.

Khanna R., Burrows S.R. Immune regulation in Epstein-Barr virus-associated diseases. Microbiol. Revs. 1995. 9. P. 387–405.

Kawa K. Epstein-Barr virus-associated diseases in humans. Int. J. Hematol. 2000. 71. No. 2. P. 108–117.

Chuprynova M.Ju., Potrahova E.A. Rol virusa Jepshtejna-Barr v patologii organov zheludochno-kishechnogo trakta. Detskie infekcii. 2013. 12. No. 2. S. 27–30.

Zavidnyuk N.H. Aktualni problemy Epshteyna-Barr virusnoyi infektsiyi. Infektsiyni khvoroby. 2015. 4. S. 79–86.

Duda O.K., Kolesnyk R.O., Okruzhnov M.V., Boyko V.O. Klinichni formy khronichnoyi Epshteyna-Barr virusnoyi infektsiyi: pytannya suchasnoyi diahnostyky ta likuvannya. Aktualnaya ynfektolohyya. 2015. 1. S. 15–20.

Ljadova T.I., Volobueva O.V., Gololobova O.V., Shepileva N.V. Tipy immunnogo otveta pri razlichnyh formah Jepshtejna-Barr-virusnoj infekcii. Mezhdunarodnyj medicinskij zhurnal. 2017. 23. No. 1. S.70–76.

Murray P.G., Young L.S. The role of the Epstein-Barr Virus in human disease. Ftront. Biosci. 2002. 2. No. 3. P. 519–540.

Thompson M.P., Kurzrock R. Epstein-Barr Virus and cancer. Clinical Cancer Research. 2004. 10. No. 3. P.803–813.

Kutok J.L., Fang F. Spectrum of Epstein-Barr virus-associated diseases. Annu. Rev. Mech. Dis. 2006. 4. No. 1. P. 375–404.

Egorov A.M., Osipov A.P., Dzantiev B.B. Teorija i praktika immunofermentnogo analiza. Moskva: Vysshaja shkola, 1991. 288 s.

Hristosenko R.V., Nesterova N.V., Kostjukevich E.V., Zagorodnjaja S.D., Baranova G.V., Golovan A.V., Ushenin Ju.V., Samojlov A.V., Kostjukevich S.A. Immunosensor na osnove poverhnostnogo plazmonnogo rezonansa dlja opredelenija antitel protiv virusa Jepshtejna-Barr. Optojelektronika i poluprovodnikovaja tehnika. 2011. 46. S. 92–99.

Nesterova N.V., Nosach L.M., Zagorodnya S.D., Povnitsa O.Y., Boltovets P.M., Baranova G.V., Golovan A.V. Elaboration of optical immunosensors based on the surface plasmon resonance for detecting specific antibodies and antigens of Epstein-Barr virus and human adenovirus. Microbiology J. 2008. 70. No. 6. P. 67–73.

Khrystosenko R. V. Optimization of surface plasmon resonance based biosensor for clinical diagnosis of the Epstein-Barr herpes virus disease. Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics. 2016. 19. No. 1. P. 84–89.

Patent na korysnu model 51125, Ukrayina. Imunosensorna test-systema na osnovi poverkhnevoho plazmonnoho rezonansu dlya vyyavlennya antytil proty virusu Epshteyna-Barr / Nesterova N.V.,Zahorodnya S.D., Baranova H.V., Holovan A.V., Ushenin Yu.V., Khrystosenko R.V. 2009. Byul. No.13 (2010).

Roden L.D., Myszka D.G. Global analysis of a macromolecular interaction measured on BIAcore. Biochemical and biophysical research communications. 1996. 225, No.3. P. 1073–1077.

Weng S., Li X., Niu M., Ge B., Yu H.-Z. Blu-ray technology-based quantitative assays for cardiac markers: from disc activation to multiplex detection. Anal. Chem. 2016. 88. P. 6889–6896.

Takano T. Structure of deoxymyoglobin from sperm whale. Journal of Molecular Biology. 1977. 110. No. 3. P. 569–584.

Starodub N.F., Dibrova T.L., Shirshov Yu.M., Kostyukevych K.V. Development of the myoglobin sensor based on the surface plasmon resonance. Ukrainskyi Biokhimichnyi Zhurnal. 1999. 71. No. 2. P. 33–37.

Rachkov A.E., Bakhmachuk A.O., Gorbatiuk O.B., Matsishin M.J., Khristosenko R.V., Ushenin Yu.V., Soldatkin A.P. SPR investigations of the formation of intermediate layer of the immunosensor bioselective element based on the recombinant Staphylococcal protein A. Biopolymers and Cell. 2015. 31. No. 4. P. 301–308.

Bakhmachuk A., Gorbatiuk O., Rachkov A., Dons’koi B., Khristosenko R., Ushenin Y., Peshkova V., Soldatkin A. Surface Plasmon Resonance Investigations of Bioselective Element Based on the Recombinant Protein A for Immunoglobulin Detection. Nanoscale Research Letters. 2017. 12. P. 112.

Lugovskoj Je.V., Makogonenko E.M., Komisarenko S.V. Molekuljarnye mehanizmy obrazovanija i razrushenija fibrina. Kiev: Nauk. dumka, 2013. 230 s.

Hrytsenko P.H., Luhovskoy E.V., Kostyukevych K.V., Kolesnikova I.M., Kostyukevych S.O., Lytvynova L.M., Luhovska N.E., Kostyuchenko O.P., Zamkovyy A.D., Koshel T.A., Komisarenko S.V. Imunosensory na osnovi poverkhnevoho plazmonnoho rezonansu dlya kilkisnoho vyznachennya rozchynnoho fibrynu ta D-dymeru lyudyny. Dopovidi Natsionalnoyi akademiyi nauk Ukrayiny. 2009. 1. S. 155–160.

Kostyukevych K.V., Snopok B.A., Zinio S.A., Shirshov Yu.M., Kolesnikova I.N., Lugovskoi E.N. New opto-electronic system based on the surface plasmon resonance phenomenon: application to the concentration determination of DD-fragment of fibrinogen. Proc. of SPIE. 1998. 3414. P. 290–301.

Litvinov R.I. Konformacionnye prevrashhenija belkovyh molekul pri mehanicheskoj deformacii in vitro i in silico (na primere fibrinogena). Doklad 23 sentjabrja 2013 g., Kazan.

Patent 37078, Ukrayina. Biolohichnyy optoelektronnyy peretvoryuvach, shcho kontrolyuye stereokhimichne zakriplennya aktyvnykh molekul / Holtsov Yu.H., Matkovska L.O., Snopok B.A., Kostyukevych K.V., Shyrshov Yu.M., Venher Ye.F. 2000. Byul. No. 3 (2001).

Snopok B.A., Goltsov Yu.G., Kostyukevich E.V., Matkovskaja L.A., Shirshov Yu.M., Venger E.F. Self-assembled multilayer super-structures as immobilization support for bioreceptors. Sensors and Actuators B. 2003. 95. P. 336–343.

Kostyukevych K.V., Shirshov Yu.M. Optical sensor based on the surface plasmon resonance phenomenon in a thin gold film. Pros. SPIE. 2002. 5123. P. 24–31.

Kostjukevich E.V., Hristosenko R.V., Ushenin Ju.V., Samolov A.V., Kostjukevich S.A. Immunosensor poverhnostnogo plazmonnogo rezonansa s povyshennoj chuvstvitelnostju i stabilnostju dlja detektirovanija fibrinogena, rastvorimogo fibrina i D-dimera v plazme krovi cheloveka. Optojelektronika i poluprovodnikovaja tehnika. 2012. 47. S. 70–76.

Kostyukevych S.O., Kostyukevych K.V., Khristosenko R.V., Lysiuk V.O., Koptyukh A.A., Moscalenko N.L. Multielement surface plasmon resonance immunosensor for monitoring of blood circulation system. Optical Engineering. 2017. 56(12). 121907(1–8).

Patent 103662, Ukrayina. Bahatoelementnyy peretvoryuvach na osnovi poverkhnevoho plazmonnoho rezonansu u dyskovomu formati / Kostyukevych S.O., Kostyukevych K.V. 2011. Byul. No. 21 (2013).