TUTCRIS - Tampereen teknillinen yliopisto

TUTCRIS

Biofunctionalised surfaces for molecular sensing

Tutkimustuotos

Yksityiskohdat

AlkuperäiskieliEnglanti
KustantajaVTT
Sivumäärä122
ISBN (elektroninen)978-951-38-8002-6
ISBN (painettu)978-951-38-8001-9
TilaJulkaistu - 14 kesäkuuta 2013
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Julkaisusarja

NimiVTT Science
KustantajaVTT
Vuosikerta33
ISSN (painettu)2242-119X
ISSN (elektroninen)2242-1203

Tiivistelmä

Monilla sovellusalueilla, kuten bioantureissa, tietylle analyytille herkät biomolekyylit kiinnitetään kiinteälle pinnalle, mikä mahdollistaa hyvin pienten analyyttipitoisuuksien määrittämisen. Tällaisia sovellusalueita ovat esimerkiksi sairauksien merkkiaineiden määritys, huumausaineiden tai ympäristömyrkkyjen määritys ja kudosteknologia.Tämä väitöskirja käsittelee biomolekyylien (vasta-aineiden ja Fab´-fragmenttien, avidiinien ja deoksiribonukleiinihappo (DNA) -koettimien) kiinnittämistä kultapinnoille bioantureissa. Tunnistavien molekyylien kiinnittämistapaa ja pitoisuutta biomolekulaarisilla pinnoilla tutkittiin yksityiskohtaisesti nanomolaarisen herkkyyden saavuttamiseksi myös vaikeista lähtömateriaaleista. Lisäksi tutkittiin, miten nämä pinnat soveltuvat kantasoluista erilaistettujen hermosolujen tartuttamiseen. Reaaliaikainen määritys ilman leima-aineita tehtiin pintaplasmoniresonanssin (SPR) avulla. Tutkimuksessa käytetyt itseasettuvat kalvot muodostettiin biomolekyyleistä ja hylkivistä molekyyleistä kultapinnoille. Molekyylit kiinnitettiin pinnoille tioli- tai disulfidiryhmien kautta. Proteiinipinnoilla epäspesifistä sitoutumista vähennettiin hydrofiilisten polymeerien avulla ja DNA-koetinpinnoilla vastaavasti lipoaattipohjaisten molekyylien avulla, jotka oli asetettu pinnoilla biomolekyylien väliin.Biomolekulaaristen pintarakenteiden avulla pystyttiin mittaamaan myös pienikokoinen 3,4-dimetyleenidioksimetyyliamfetamiini (MDMA) -huumausaine nanomolaarisessa pitoisuudessa. MDMA pystyttiin määrittämään myös laimennetusta sylkinäytteestä. Kysteiinimuokattujen avidiinipintojen avulla pystyttiin parantamaan Fab´-fragmenttien orientaatiota pinnoilla, mikä johti tavoiteltuihin, korkeampiin antigeenivasteisiin. Tioli-ryhmiin biotinyloituja Fab´-fragmentteja pystyttiin kiinnittämään kysteiinimuokattuihin avidiinipintoihin kymmenkertainen määrä verrattuna villityypin ei-orientoituihin avidiinipintoihin. Biomolekyylien väliin pinnoille kiinnitetyt polymeerimolekyylit ehkäisivät tehokkaasti epäspesifistä sitoutumista. Kun hermosolujen kasvatuslevyille kiinnitettiin polymeeriä ja hermosoluille spesifisiä vastaainemolekyylejä, levyille saatiin tarttumaan valikoidusti vain kantasoluista erilaistuneita hermosoluja. Kantasoluista erilaistumattomat solut eivät kiinnittyneet vastaainepolymeeripinnoille.Valikoivia pintoja kehitettiin myös DNA-koettimille. Proteiinien ja ei-pariutuvan DNA:n epäspesifinen sitoutuminen DNA-koetinpinnoille pystyttiin ehkäisemään tehokkaasti lipoaattipohjaisten molekyylien avulla. Yksijuosteiset rintasyöpäspesifiset DNA-juosteet pystyttiin tunnistamaan nanomolaarisella herkkyydellä. Ensin tutkittiin lyhyiden yksijuosteisten DNA-näytteiden tunnistusta puskuriliuoksessa saavuttaen nanomolaarinen herkkyys. Seuraavaksi DNA-pintojen toiminnallisuutta tutkittiin seerumiin laimennetuilla näytteillä. Myös pidempiä yksijuosteisia DNA-näytteitä pystyttiin määrittämään nanomolaarisina pitoisuuksina seerumilaimennoksesta, koska lipoaattipohjaiset molekyylit estivät tehokkaasti seerumin proteiinien epäspesifisen sitoutumisen pinnoille.Biomolekyylien määritykseen pystytään tekemään herkästi tunnistavia pintoja, kunhan biomolekyylien optimaalinen toiminta varmistetaan kiinnittämällä biomolekyylit pinnoille siten, että analyytin tunnistavat osat ovat orientoituneet analyyttiä kohden. Myös epäspesifisen sitoutumisen estäminen pinnoille on tärkeää korkean herkkyyden saavuttamiseksi leimavapaissa mittauksissa. Vasta-aine-polymeeripinnat todettiin hyvin toiminnallisiksi myös haluttaessa tartuttaa pinnoille valikoiden vain hermosoluja.

Julkaisufoorumi-taso

Tilastokeskuksen tieteenalat

Latausten tilastot

Ei tietoja saatavilla