ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ДНК-СЕНСОРЫ

Введение

Конструирование ДНК-сенсора предполагает решение следующих задач:

bullet

Иммобилизация биологического компонента, осуществляющего биохимическое распознавание. В случае ДНК сенсоров речь идет либо об однонитевых ДНК (олигонуклеотидах), либо о других возможных реагентах, реагирующих, специфически и достаточно прочно, с нуклеиновыми кислотами (антитела к ДНК, олигомерные интеркаляторы, тройные комплексы ДНК-белок-металл и пр.). В свою очередь, решение задач иммобилизации включает:

bullet

Выбор необходимого способа обработки поверхности преобразователя (электрода) для обеспечения закрепления биологического компонента

bullet

Оптимизация способа иммобилизации, в том числе включения в поверхностный слой дополнительных реагентов – медиаторов электронного  переноса, модификаторов и т.д.

bullet

   Установление оптимальной структуры поверхностного слоя, в том числе плотности заполнения, регулярности строения, ориентации на поверхности

bullet

    Выбор способа детектирования биологического сигнала. Для ДНК-сенсоров на сегодняшний день описаны следующие подходы:

bullet

Прямое электрохимическое определение нуклеиновых оснований,

bullet

Определение электрохимически активных интеркаляторов

bullet

Определение белков, специфически связывающихся с ДНК.

bullet

Выбор рабочих условий измерения в соответствии с назначением биосенсора. Обычно параметрами оптимизации являются стабильность сигнала (отклика) биосенсора при хранении в сухом виде и в растворе, величина отклика или соотношение сигнал/шум, чувствительность отклика к измеряемому показателю (угол наклона градуировочной зависимости), метрологические характеристики сигнала (воспроизводимость, дрейф, характеристики линеаризации градуировочного графика и т.д.).

bullet

Оценка селективности аналитического сигнала и влияния матрицы. Основное внимание уделяется сохранению комплементарности взаимодействия между олигомером и биологической "мишенью" (ДНК). Даже в том случае, когда в биосенсоре воплощается реальная стандартная методика, предполагающая взаимодействие (гибридизацию) в гомогенных условиях, строгая специфичность связывания на поверхности электрода отнюдь не гарантирована. Причин этого достаточно много, в первую очередь это неспецифическая сорбция, а также неудачное расположение центров связывания, препятствующее необходимой ориентации компонентов реакции. В дополнение производится проверка перекрестного связывания других ДНК, потенциально присутствующих в пробе, а также влияние иных компонентов – поверхностно-активных веществ, белков, электрохимически активных низкомолекулярных веществ.

bullet

Изучение "технологических" аспектов, таких как возможность тиражирования полученных результатов для других пар олигонуклеотид – ДНК (или однонитевая ДНК – однонитевая ДНК), оценка чистоты используемых реагентов и ее влияние при масштабном производстве, воспроизводимость технических характеристик элементной базы (электродов) и др.

     

| Подготовка олигонуклеотидов |