ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА, КОНЪЮГИРОВАННЫХ С АНТИТЕЛАМИ К ВИРУСУ КЛЕЩЕВОГО ЭНЦЕФАЛИТА, ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ИММУНОСЕНСОРА
Аннотация
В последнее десятилетие возрос интерес к проведению электрохимических анализов для определения антител в клинических и биологических образцах, где вместо ферментной метки используют наночастицы металлов. Такие электрохимические сенсоры представляют собой новую тенденцию в разных областях аналитической химии. В работе проведены исследования электрохимического поведения наночастиц серебра, конъюгированных с антителами к вирусу клещевого энцефалита, на разных этапах модификации электрода. Наночастицы серебра синтезированы путем химического восстановления из нитрата серебра. Пассивная адсорбция была выбрана в качестве стратегии связывания серебряных наночастиц с антителами к вирусу клещевого энцефалита. Экспериментальным путем было найдено оптимальное содержание антител к вирусу клещевого энцефалита (4,5 Ед мл-1) в растворе наночастиц серебра [1 ммоль л-1 AgNO3]. В основе разработки электрохимического иммуносенсора применялся формат непрямого, неконкурентного иммуноферментного анализа. Методом циклической вольтамперометрии проведено исследование для определения эффективности модификации электрода с использованием стандартной окислительно-восстановительной пары [Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-. В качестве подложки для иммобилизации биологического материала использовался стеклоуглеродный электрод с нанесенным золотом. Установлено, что после проведения сенсибилизации электрода антигеном происходит пассивация его поверхности. Регистрация вольтамперометрического сигнала окисления серебра осуществлялась на немодифицированном стеклоуглеродном электроде при условиях: скорость развертки потенциала 0,1 В с–1, потенциал накопления –0,8 В, время накопления 60 с. Таким образом, настоящая работа открывает путь для нового альтернативного метода мониторинга антител к вирусу клещевого энцефалита в биологических жидкостях.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Литература
Ali Z., Wang J., Tang J., Liu B., He N., Li Z. Simultaneous detection of multiple viruses based on chemiluminescence and magnetic separation. Biomater. Sci. 2017. V. 5. P. 57–66. DOI: 10.1039/c6bm00527f.
Hwang J., Lee S., Choo J. Application of a SERS-based lateral flow immunoassay strip for rapid and sensitive detection of Staphylococcal Enterotoxin B. Nanoscale. 2016. V. 8. N 22. P. 11418–11425. DOI: 10.1039/c5nr07243c.
Farka Z., Juřík T., Kovář D., Trnková L., Skládal P. Nanoparticle-based immunochemical biosensors and assays: recent advances and challenges. Chem. Rev. 2017. V. 117. 9973−10042. DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00037.
Kuhle J., Barro C., Andreasson U., Derfuss T., Lindberg R., Sandelius A., Liman V., Norgren N., Blennowa K., Zetterberga H. Comparison of three analytical platforms for quantification of the neurofilament light chain in blood samples: ELISA, electrochemiluminescence immunoassay and Simoa. Clin Chem Lab Med. 2016. V. 54. N 10. P. 1655−61. DOI 10.1515/cclm-2015-1195.
Shu J., Tang D. Current advances in quantum-dots-based photoelectrochemical immunoassays. Chem. Asian J. 2017. V. 12. P. 2780–2789. DOI: 10.1002/asia.201701229.
Ackermann-Gäumann R., Tritten M.L., Hassan M., Lienhard R. Comparison of three commercial IgG and IgM ELISA kits for the detection of tick-borne encephalitis virus antibodies. Ticks Tick Borne Dis. 2018. V. 9. P. 956–962. DOI: 10.1016/j.ttbdis.2018.03.031.
Espina V., Woodhouse E.C., Wulfkuhle J., Asmussen H.D., Petricoin E.F., Liotta L.A. Protein microarray detection strategies: focus on direct detection technologies. J. Immunol. Meth. 2004. V. 290. P. 121–133. DOI: 10.1016/j.jim.2004.04.013.
Hao N., Li H., Long Y., Zhang L., Zhao X., Xu D., Chen H.Y. An electrochemical immunosensing method based on silver nanoparticles. J. Electroanal. Chem. 2011. V. 656. P. 50–54. DOI: 10.1016/j.jelechem.2011.01.029.
Tauran Y., Brioude A., Coleman A.W., Rhimi M., Kim B. Molecular recognition by gold, silver and copper nanoparticles. World J. Biol. Chem. 2013. V. 4. P. 35–63. DOI: 10.4331/wjbc.v4.i3.35.
Abbaspour A., Norouz-Sarvestani F., Noori A., Soltani N. Aptamer-conjugated silver nanoparticles for electrochemical dual-aptamer-based sandwich detection of staphylococcus aureus. Biosens. Bioelectron. 2015. V. 68. P. 149–155. DOI: 10.1016/j.bios.2014.12.040.
Roushani M., Shahdost-Fard F. A novel ultrasensitive aptasensor based on silver nanoparticles measured via enhanced voltammetric response of electrochemical reduction of riboflavin as redox probe for cocaine detection. Sensors Actuators, B Chem. 2015. V. 207. P. 764–771. DOI: 10.1016/j.snb.2014.10.131.
Szymanski M.S., Porter R.A. Preparation and quality control of silver nanoparticle-antibody conjugate for use in electrochemical immunoassays. J. Immunol. Methods. 2013. V. 387. P. 262–269. DOI: 10.1016/j.jim.2012.11.003.
Rivas L., Mayorga-Martinez C.C., Quesada-González D., Zamora-Gálvez A., De La Escosura-Muñiz A., Merkoçi A. Labelfree impedimetric aptasensor for ochratoxin-A detection using iridium oxide nanoparticles. Anal. Chem. 2015. V. 87. P. 5167–5172. DOI: 10.1021/acs.analchem.5b00890.
Zhang J., Ma J., Zhang S., Wang W., Chen Z. A highly sensitive nonenzymatic glucose sensor based on CuO nanoparticles decorated carbon spheres. Sensors Actuators, B Chem. 2015. V. 211. P. 385–391. DOI: 10.1016/j.snb.2015.01.100.
Liu G., Lin Y. Nanomaterial labels in electrochemical immunosensors and immunoassays. Ta-lanta. 2007. V. 74. P. 308–317. DOI: 10.1016/j.talanta.2007.10.014.
Khristunova Y., Korotkova E., Kratochvil B., Barek J., Dorozhko E., Vyskocil V., Plotnikov E., Voronova O., Sidelnikov V. Preparation and investigation of silver nanoparticle – antibody bioconjugates for electrochemical immunoassay of Tick-Borne Encephalitis. Sensors. 2019. V. 19. P. 2103–2113. DOI: 10.3390/s19092103.
Pivetal J., Pereira F.M., Barbosa A.I., Castanheira A.P., Reis N.M., Edwards A.D. Covalent immobilisation of antibodies in Teflon-FEP microfluidic devices for the sensitive quantification of clinically relevant proteinbiomarkers. Analyst. 2017. V. 142. P. 959–968. DOI: 10.1039/c6an02622b.
Trilling A.K., Beekwilder J., Zuilhof H. Antibody orientation on biosensor surfaces: a minireview. Analyst. 2013. V. 138. P. 1619 – 1627. DOI: 10.1039/c2an36787d.
Mulfinger L., Solomon S.D., Bahadory M., Jeyarajasingam A.V., Rutkowsky S.A., Boritz C. Synthesis and study of silver nanoparticles. J. Chem. Educ. 2007. V. 84. P. 322–325. DOI: 10.1021/ed084p322.
Szymanski M.S., Porter R.A. Preparation and quality control of silver nanoparticle-antibody conjugate for use in electrochemical immunoassays. J. Immunol. Methods. 2013. V. 387. P. 262–269. DOI: 10.1016/j.jim.2012.11.003.
Greg T. Hermanson. Bioconjugate techniques. Oxford: Academic Press, Elsevier. 2008. P. 927.
Transatti S., Petrii O.A. Real surface area measurements in electrochemistry. Pure Appl. Chem. 1991. V. 63. P. 711–734. DOI: 10.1351/pac199163050711.
You C.C., Chompoosor A., Rotello V.M. The biomacromolecule-nanoparticle interface. Nano Today. 2007. V. 2. P. 34–43. DOI: 10.1016/S1748-0132(07)70085-3.
Agnihotri S., Mukherji S., Mukherji S. Immobilized silver nanoparticles enhance contact killing and show highest efficacy: elucidation of the mechanism of bactericidal action of silver. Nanoscale. 2013. V. 5. P. 7328–73240. DOI: 10.1039/c3nr00024a.
