Флуоресцентный биосенсор глюкозы

Флуоресцентные биосенсоры глюкозы — это устройства , которые измеряют концентрацию глюкозы у пациентов с диабетом с помощью чувствительного белка , который передает концентрацию с помощью флуоресценции , альтернативы амперометрическому измерению глюкозы . Из-за распространенности диабета это является основным стимулом в создании флуоресцентных биосенсоров. Недавняя разработка была одобрена FDA, что позволяет использовать новую систему непрерывного мониторинга глюкозы под названием EverSense, которая представляет собой 90-дневный монитор глюкозы с использованием флуоресцентных биосенсоров. [1]

Приложение

Контроль уровня глюкозы имеет решающее значение для минимизации возникновения повреждений, вызванных диабетом. [2] Как следствие, в сочетании с введением инсулина, основным требованием для больных диабетом является регулярный мониторинг уровня глюкозы в крови. [2] Системы мониторинга, которые в настоящее время широко используются, имеют недостаток в виде количества показаний ниже оптимального из-за их зависимости от капли свежей крови. Некоторые непрерывные мониторы глюкозы имеются в продаже, но страдают от серьезного недостатка в виде короткого срока службы зонда. Большинство из них работают амперометрически. В результате предпринимаются усилия по созданию датчика, который опирается на другой механизм, например, с помощью внешней инфракрасной спектроскопии или с помощью флуоресцентных биосенсоров. [3]

Существуют различные стратегии определения уровня глюкозы с помощью флуоресценции, первой [4] и наиболее распространенной из которых является конкурентный анализ Фретта между глюкозой и меченым полимером глюкозы за сайт связывания конканавалина А. [4] [5] [6] [7] [8] На протяжении многих лет, используя комбинацию рационального дизайна и подходов к скринингу, с разной степенью успеха изучалось множество возможных комбинаций флуоресцентного сенсора для глюкозы: в большинстве подходов концентрация глюкозы преобразуется в изменение флуоресценции либо с помощью пары Фрэта [4] [5] [6] [7] [9] [10] [11] [12] , либо с помощью чувствительных к окружающей среде (сольватохромных) красителей [13] [14] [15] в различных комбинациях флуоресцентная малая молекула, [3] [13] белок [10] [16] [17] или квантовая точка [7] [18] использовались в сочетании с глюкозосвязывающим фрагментом, либо функционализированным флуорофором бороновой кислоты [19] [20], либо белком, таким как глюкозооксидаза, [9] [21] конканавалин А, [6] [7] [10] [20] глюкозо/галактозосвязывающий белок, [8] [11] [12] глюкозодегидрогеназа [10] и глюкокиназа. [14] [22] В целом, изменение, наблюдаемое при анализе конкуренции Fret , невелико (см. ниже).

Теория флуоресценции

Спектры поглощения и испускания флуоресцеина

Флуоресценция — это свойство, присущее некоторым молекулам, называемым флуорофорами , которые испускают фотон вскоре после поглощения фотона с более высокой длиной волны энергии. [23]

Если говорить точнее, то для того, чтобы электрон на внешней орбитали молекулы перешел с орбитали основного состояния на орбиталь возбужденного состояния, ему требуется фиксированное количество энергии, которое в случае хромофоров (молекул, поглощающих свет) может быть получено путем поглощения фотона с энергией, равной или немного большей. Это состояние недолговечно, и электрон возвращается на орбиталь основного уровня, теряя энергию либо в виде тепла, либо в случае флуорофоров, испуская фотон, который из-за потери разницы между энергией поглощенного фотона и требуемой энергией возбуждения будет иметь более низкую энергию, чем поглощенный фотон, или, выражаясь в терминах длины волны, испускаемый фотон будет иметь большую длину волны. Разница между двумя длинами волн называется сдвигом Стокса . [23]

Это свойство можно обнаружить в квантовых точках , некоторых лантаноидах и некоторых органических молекулах с делокализованными электронами . [23]

Эти возбужденные молекулы имеют увеличение дипольного импульса и в некоторых случаях могут претерпевать внутреннюю перестройку заряда. Когда они обладают электроноакцепторной группой и электронодонорной группой на противоположных концах резонансной структуры, они имеют большой сдвиг в распределении заряда по молекуле, что заставляет молекулы растворителя переориентироваться в менее энергетическое расположение, называемое релаксацией растворителя. При этом энергия возбужденного состояния уменьшается, и степень разницы в энергии зависит от полярности растворителя, окружающего молекулу. [23]

Альтернативный подход заключается в использовании сольватохромных красителей, [13] [14] [15], которые изменяют свои свойства (интенсивность, период полураспада, а также спектры возбуждения и испускания) в зависимости от полярности и заряда их окружения. Поэтому их иногда условно называют экологически чувствительными красителями. Они могут быть расположены на определенных остатках, которые либо изменяют свое пространственное расположение из-за конформационного изменения, вызванного глюкозой, либо находятся в глюкозосвязывающем кармане, в результате чего вытеснение воды, присутствующей под действием глюкозы, снижает полярность. [23]

Дополнительным свойством флуоресценции, нашедшим широкое применение, является резонансный перенос энергии Фёрстера ( Fret ), при котором энергия возбужденного электрона одного флуорофора, называемого донором, передается находящемуся поблизости акцепторному красителю, либо темнотушителю (неизлучающему хромофору), либо другому флуорофору, спектр возбуждения которого перекрывается со спектром излучения донорного красителя, что приводит к снижению флуоресценции. [23]

Для целей зондирования это свойство, как правило, используется либо в сочетании с биомолекулой, такой как белок, которая претерпевает конформационное изменение при связывании лиганда, изменяя расстояние между двумя метками на этом белке, либо в конкурентном анализе, в котором аналит должен конкурировать с известной концентрацией фиксированного меченого лиганда за меченый сайт связывания белка. Таким образом, Fret между сайтом связывания и конкурирующим лигандом уменьшается при увеличении концентрации аналита. В общем, конкурирующим лигандом в случае глюкозы является декстран , длинный полимер глюкозы, прикрепленный к каркасу или к ферменту.

Резонансная передача энергии Фёрстера

Рисунок FRET между двумя взаимодействующими белками, маркированными флуоресцеином и тетраметилродамином

На протяжении многих лет, используя комбинацию рационального дизайна и процедур скрининга, было создано множество возможных типологий флуоресцентных датчиков глюкозы с разной степенью успеха. В целом, эти датчики полагаются либо на Fret [4] [5] [6 ] [7] [9] [10] [11] [12], либо на чувствительность к изменению полярности [13] [14] [15] для перевода концентрации глюкозы в интенсивность флуоресценции.

В дополнение к флуорофорам эти сенсоры содержат молекулу, которая придает специфичность глюкозе, обычно это белок. Для этой цели использовались различные белки, часто с разными лабораториями, концентрирующимися на одном конкретном белке.

Первый биосенсор глюкозы, описанный в литературе, был создан в 1982 году группой Шульца с использованием анализа конкуренции Фретта между глюкозой и меченым полимером глюкозы для связывания сайта конканавалина А, заключенного в полом диализном волокне. [21] В результате Con A широко использовался в последующих датчиках в нескольких лабораториях, [4] [5] [6] [7] [8] [10] [24] однако Con A страдает от недостатка высокой токсичности и низкой обратимости. В результате другие связывающие глюкозу белки были и продолжают изучаться несколькими лабораториями.

В компании Biotex Inc. (Хьюстон) Макниколс и Балластардт создали датчик ConA Fret , заключенный в диализное волокно , который в течение нескольких лет проходил испытания на животных моделях. [8] [25] [26]

Амперометрические биосенсоры, напротив, могут использовать только глюкозооксидазу в качестве белка, поскольку это окислительно-восстановительный фермент. Этот белок также использовался в флуоресцентном зондировании либо просто как апофермент, либо как голофермент. Исключением из этой группы сенсоров является группа Biocapacitor A Sode, которая вместо этого использует глюкозодегидрогеназу. [11]

Активность глюкозооксидазы также использовалась для создания флуоресцентных/фосфоресцентных сенсоров на основе времени жизни, используя тот факт, что белок окисляет глюкозу, используя молекулярный кислород, и что кислород гасит флуоресценцию рутения. Это было сделано Увирой и коллегами в 1984 году [20] , а затем несколькими группами. [27] [28] [29] [30] [31] [32]

Если говорить конкретно, то Эндо [31] и Пасик [32] использовали этот анализ гашения кислорода на основе GOx для создания датчика на основе волокон, в то время как МакШейн использует анализ гашения кислорода на основе GOx в микросферах, изготовленных с целью подкожной инъекции, чтобы создать то, что группа назвала «умной татуировкой» — датчик, работающий неинвазивно, передавая данные через кожу, используя тот факт, что кожа проницаема для ближнего инфракрасного света. Кроме того, эта группа создала несколько анализов завершения Fret , сначала с использованием ConA (TRITC-Con A /FITC-декстран (500 кДа)), [24], но затем переключившись на апофермент GOx в 2004 году (TRITC-apo-GOx /FITC-декстран (500 кДа)), [9] и в 2009 году тестируя сенсоры (QSY-21-apo-GOx /Alexa647-декстран) в микросферах. [33] Несколько других групп сконструировали умные татуировки и рассматриваются ниже. [34] [35]

Один конкретный анализ GOx рутениево-кислородного гашения использовался в исследовании группы Инго Климанта в полностью функциональном датчике для измерения уровня глюкозы у здорового добровольца. Датчик был сконструирован путем функционализации кислородного датчика с глюкозооксидазой и вставки его во внешнюю часть катетера, используемого для мониторинга. [32]

Апоферменты по-прежнему могут связывать глюкозу, но из-за отсутствия кофакторов (in vitro) не могут катализировать свою реакцию, поэтому менее склонны к повреждению.

Другие белки, которые были использованы, - это глюкокиназа из термофила группы D'auria [3] [36] и белок, связывающий глюкозу и галактозу ( Ggbp ), который является не ферментом, а периплазматическим белком, участвующим в хемотаксисе, который претерпевает значительные конформационные изменения.

Большинство флуорофоров, используемых в датчиках, представляют собой небольшие молекулы, хотя некоторые датчики были созданы с использованием квантовых точек (КТ) или флуоресцентного белка.

Датчики были сделаны с использованием QD в качестве доноров Fret и небольшой молекулы или золотой наночастицы (темный гаситель) в качестве акцепторов. Примером первого является sensil Леба, оптоволоконная система, в которой квантовая точка прикреплена к ConA, в то время как тетраметилродамин прикреплен к циклодекстрану, который в свою очередь прикреплен к ПЭГ диакрилатному каркасу. [7] Примером последнего является Tang с QDs-ConA-beta-CDs-AuNPs. [37]

Флуоресцентный белок может быть превращен в слитый белок с желаемым белком, минуя этапы маркировки. Шульц создал молекулу Ggbp с двумя GFP на каждом конце. Об этом не сообщалось в литературе, но теоретически это можно улучшить, проведя направленную эволюцию in vitro с использованием FACS. Это нелегко сделать с помощью маркировки, хотя Питнер предпринял попытку скрининга. [38]

Флуоресценция — не единственный тип люминесценции, достижимый в биологических системах: хемилюминесценция, генерация света посредством химических реакций, производится некоторыми белками, такими как аквеорин из симбионта у медуз и люцифераза из симбионта у светлячков. Они использовались для создания сенсоров глюкозы: Даунерт создает сенсор аквеорина, расщепленный Ggbp [ 16 ] , а в 2009 году Кодзи Соде создал Ggbp -люциферазу с Asp459Asn (Glc, а не Gal). [39]

В дополнение к красителям с малыми молекулами использовались флуоресцентные белки: одна группа создала датчик Fret ближнего инфракрасного диапазона (NIR) , обнаруженный с помощью разрешенной во времени /нанотомографии аллофикоцианин-ConA/малахитовый зеленый-декстран, [10] [40] [41] [42] относительно Fret с аллофикоцианином, который был рассмотрен MacColl. [43]

В дополнение к белку в качестве глюкозосвязывающего фрагмента использовались функционализированные молекулы бороновой кислоты . Бороновая кислота связывается с соседними группами, предпочтительно гидроксильными; поэтому она имеет высокое сродство к углеводам. [44] Использование группы бороновой кислоты для распознавания сахарида широко изучалось Шинкаем, Джеймсом и их коллегами. [45] [46] [47] [48] [49] Чтобы воспользоваться этим, было предпринято несколько подходов.

Одним из подходов является гашение Фрета , при котором система может работать посредством модуляции гашения красителя виологеном, функционализированным бороновой кислотой. [50]

Альтернативный подход заключается в фотоиндуцированном переносе электронов (ПЭТ), механизме тушения флуоресценции из-за богатой электронами третичной аминогруппы вблизи флуорофора, на которую влияет изменение заряда близлежащей боронатной группы при связывании глюкозы. Это использовалось в сочетании с временем жизни одной группой., [51] [52] не только во флуоресценции, но и в качестве агента ЯМР для визуализации с красителем борной кислоты европия (3+) . [53]

Красители для определения окружающей среды

Пример экологически чувствительного красителя, бадана, который, имея третичный амин и кетон на противоположных концах, демонстрирует большое изменение дипольного момента при возбуждении (включая внутренний перенос заряда), что в свою очередь приводит к значительному снижению энергии при релаксации растворителя.

Большинство сенсоров, использующих экологически чувствительные красители, использовали Ggbp , транспортный белок, который связывается с D-глюкозой и D-галактозой и переносит их к мембраносвязанному рецептору Trg, запуская хемотаксис бактерии по направлению к этому источнику глюкозы. [54] Он принадлежит к семейству malG в Escherichia coli, которое включает белок, связывающий мальтозу, [55] который, в зависимости от присутствия глюкозы, может принимать две различные конформации [55] или, возможно, три [56], создавая движение шарнира на 31° между двумя глобулярными доменами, соединенными шарниром, который является карманом связывания глюкозы. [57] Его сродство к глюкозе составляет K = 0,2 мкМ, [58] что намного ниже патофизиологического диапазона глюкозы, обнаруженного при диабете (1,7–33 мМ). [59] В результате было проведено несколько исследований по снижению сродства Ggbp , что в противном случае привело бы к почти насыщению Ggbp на протяжении патофизиологических концентраций глюкозы. Сродство связывания Ggbp изменяется, когда он маркируется эндостерически или перистерически, поэтому было создано несколько мутантов, которые работают в диапазоне, близком к патофизиологической глюкозе.

Ggbp содержит пять остатков триптофана, два из которых, W183 в сайте связывания и W284 в N-концевом домене (который может связывать кальций), влияют на спектры аутофлуоресценции при связывании глюкозы. [60]

Некоторые исследования с Ggbp и сольватохромными красителями направлены не на создание сенсора, а на выяснение химии, лежащей в основе конформационного изменения Ggbp . Примерами этого являются исследование с использованием L255C с акрилоданом и рутением на N-конце, выявляющее три конформационных состояния: закрытое и скрученное, [56] флуоресценция и фосфоресценция триптофана W183 при нормальных условиях [52], под высоким давлением [61] и с кальцием или без него. [62]

Сод и др. создали серию мутантов Ggbp для увеличения Kd в немеченой форме вблизи физиологического диапазона (Phe16Ala) и удаления специфичности галактозы (Asp14Glu). [12]

Реакция чувствительного к окружающей среде красителя, прикрепленного к определенному остатку Ggbp, зависит не только от сайта маркировки, который имеет определенную среду, но и от природы красителя, который взаимодействует по-разному в зависимости от своей геометрии. Взаимодействие между данным красителем и его средой трудно предсказать in silico. В результате, чтобы получить работающий сенсор, несколько независимых исследований проверили набор чувствительных к окружающей среде красителей, прикрепленных к нескольким возможным сайтам в связывающем кармане (эндостерический сайт), рядом с ним (перистерический сайт) или вдали от него (аллостерический сайт). [63]

Одним из преимуществ Ggbp является то, что в диком типе отсутствуют остатки цистеина, что делает введение этого остатка в определенное место идеальным для маркировки.

Команда под руководством Хомма Хеллинги [nb 1] провела два больших скрининга. В первом (2002) они создали серию (320 конструкций) меченых мутантов 11 бактериальных периплазматических связывающих белков, включая Ggbp, для которых они создали девять мутантов, вводящих цистеин в определенное место (Y10C, N15C, E93C, E149C, H152C, W183C, L255C, D257C, V296C), и проверили реакцию при маркировке одним из восьми красителей (пирен (340, 390); акрилодан (390, 500); флуоресцеин (485, 520); NBD (490, 540); NBDE (490, 530); JPW4039 (485, 590); JPW4042 (470, 640); и JPW4045 (470, 640)). Из 72 полученных комбинаций Ggbp , меченый акрилоданом в позиции W183C, имел пятикратное изменение и kd=5 мМ. [64]

В последующем исследовании (2007 г.) с использованием термостабильного Ggbp из Thermotoga maritima они провели скрининг пяти мутантов (Y13C, W14C, Y189C, S131C и M239C) с четырьмя красителями ( Ianbd , Acrylodan , Cy5 и Cy3), идентифицируя конъюгат Y13C-Cy5, что дало максимальное увеличение на 50% и сродство при 15 мМ. [63]

Группа под руководством Даунерта использовала три эндостерических мутанта (G148C, H152C и M182C) в сочетании с четырьмя красителями (акрилодан, 1,5- IAEDANS , MDCC и эфир Ianbd ), идентифицируя M182C–MDCC, что дало 30% изменение флуоресценции. [15] Совершенно другой подход был применен Питнером в BD, который использовал один краситель ( Ianbd ), прикрепленный к E149C, в качестве отправной точки для направленного эволюционного скрининга, в котором создается библиотека мутантов и отбирается для «победителей», а именно мутантов, которые соответствуют критериям отбора. С помощью этого подхода они идентифицировали E149C/A213R/L238S с kd 10 мМ и восьмикратным увеличением флуоресценции; [38] этот мутант позже использовался для SPR. [65]

Независимо [nb 2] другая группа (J Pickup) протестировала два мутанта (H152C и M182C), меченых баданом (6-бромацетил-2-диметиламинонафталином), связанным с тиоловой группой цистеина, введенного в сайт 152 (мутант H152C). Это показало трехкратное увеличение (изменение на 200%) при насыщении связывания глюкозы, что делает его идеальным кандидатом для сенсора. Более поздняя работа, принимая мутации, идентифицированные Питнером (выше), [38] создала меченый баданом мутант Ggbp (H152C/A213R/L238S), с константой диссоциации в диапазоне физиологической глюкозы человека (Km=11 мМ) и двукратным увеличением флуоресценции (изменение на 100%).

Автофлуоресценция тканей

Другая пара статей предполагает, что естественная флуоресценция (автофлуоресценция) тканей может быть использована для отслеживания концентрации глюкозы. Эти исследования использовали тот факт, что NAD(P)H в своей восстановленной форме является автофлуоресцентным, и что метаболиты, такие как глюкоза, вызывают предсказуемое увеличение восстановления NAD(P)H . [66] [67]

Ощущениев естественных условиях

Альтернативным способом измерения изменения окружающей среды красителей является изменение их срока службы, что может дать лучшие результаты в некоторых датчиках, с использованием лантаноидов или, например, вышеупомянутого комплекса металл-лиганд рутения (Ru), либо с GOx, либо в качестве акцептора Fret красителя, чувствительного к окружающей среде, как в случае ANS26- Ggbp в кювете с рутениевым покрытием, которая показывает небольшое увеличение интенсивности, но существенное изменение срока службы. [68]

Конструкция флуоресцентного белка — это лишь одна подсистема клинически жизнеспособного устройства мониторинга: чувствительный белок должен быть иммобилизован, а его флуоресценция должна считываться детектирующей подсистемой, которая, в свою очередь, информирует пользователя.

В идеальной ситуации детектор может быть имплантирован с иммобилизованным белком и опрашиваться по радиочастоте, однако в настоящее время это достигается только с помощью амперометрических датчиков. [69] Общий подход для флуоресцентных датчиков заключается в прикреплении белка к одному концу оптического волокна, имплантированного под кожу, в то время как другой конец подключается к подсистеме обнаружения, которая включает в себя разделитель пути (нарезанное волокно или дихроичное зеркало), чтобы позволить волокну передавать как возбуждающий, так и испускаемый свет, отфильтрованный источник света (в общем случае лазер) и отфильтрованный фотодетектор (ПЗС или ФЭУ). Собранная таким образом информация затем анализируется с помощью компьютера. [7] [23]

Умная татуировка

Кожа проницаема для ближнего инфракрасного света (БИК). В результате этого ближние инфракрасные красители можно измерять через кожу без необходимости использования оптического волокна; МакШейн назвал это «умной татуировкой», создав анализ гашения кислорода в ближнем инфракрасном диапазоне, содержащийся в микросферах. [14]

Однако существует ограниченное количество коммерчески доступных флуоресцентных красителей и ограниченное количество экологически чувствительных красителей, таких как цианин cy7. В результате Питнер создал реактивный краситель Нил красный, [70] [71], но на сегодняшний день не было проведено ни одного исследования с сенсором Нил красный -Ggbp .

Тем не менее, было проведено несколько исследований с использованием красителей NIR. Pickup и Birch создали датчик NIR Fret, измеряющий как разрешенные по времени подсчеты, так и нанотомографию аллофикоцианина-ConA/малахитового зеленого-декстрана, [10] [40] [41] [42] , где аллофикоцианин является флуоресцентным белком NIR. [43] В другом исследовании автофлуоресценция NAPH, переносчика энергии в клетках, была оценена как косвенный индикатор. [66] [67]

Группа в BioTex Inc под руководством МакНиколса и Баллерштадта создала датчик NIR Fret на основе ConA с красителями NIR Alexa 647 и Alexa 750 (первоначально Alexa 647 и cy7), заключенными в диализное волокно, прикрепленное к концу оптического волокна, которое они окрестили «FAS» (флуоресцентный). Для повышения стабильности они прикрепили белок к сефадексу, макропористому гидрогелю. Несмотря на изменение Fret всего на 35% в патофизиологическом диапазоне (возможно, максимальное изменение 40% от отсутствия глюкозы до насыщения), было показано, что датчик снижает функциональность всего на 20% после 450 дней инкубации при 37 °C (99 °F) и контролирует глюкозу так же, как датчик Medtronic/Minimed CGMS в моделях животных (мышь, свинья и собака); однако их заявленная цель — создать умную татуировку. [8] [19] [25] [26] [72]

Лаборатория Draper также разрабатывает умную татуировку и в настоящее время проводит испытания на животных. Характеристики и идентификация датчика не были раскрыты. [73]

Инкапсуляция в диализные мембраны

Несмотря на более высокую эффективность умных татуировок по сравнению с трансдермальным оптическим волокном, ни одна умная татуировка in vivo пока не была продемонстрирована, тогда как системы на основе волокон продемонстрировали свою способность быть потенциальными датчиками. [7] [19] [25] [26] [31] [50] [74] [75]

Большинство датчиков, упомянутых в предыдущих разделах, состояли из меченых белков в растворе. Единственными датчиками, которые продвинулись в сторону имплантируемого датчика, были либо датчики анализа GOx–рутений с тушением кислорода, либо датчики анализа конкуренции Fret ; на сегодняшний день не было опубликовано ни одного чувствительного к окружающей среде датчика на основе красителя, прикрепленного к концу волокна.

Для работы биосенсоров на основе волокон белок должен быть иммобилизован на волокне, которое может быть заключено в полую трубку из диализной мембраны [19] [25] [26] [31] [74] или заключено в гидрогель. [7] [50] [75]

Полая диализная трубка представляет собой трубку с диаметром менее миллиметра, стенки которой состоят из пористой сшитой целлюлозы, предназначенной для пропускания небольших растворенных веществ, но не крупных биомолекул, таких как белок с пороговым значением от 0,5 до 20 кДа. [76] Как следствие, они хорошо подходят для сенсорных приложений, где аналит может свободно диффундировать, в то время как белки не могут, как сенсорный белок внутри, так и протеазы крови/интерстициальной ткани. Фактически, датчик GlucoDay от Menarini Diagnostics имеет улучшенный срок службы, поскольку вводимый зонд использует диализную мембрану, хотя для резкого увеличения скорости диффузии он соединен с насосом. [77]

Инкапсуляция в гидрогель

Что касается его применения в флуоресцентном измерении глюкозы, первый биосенсор глюкозы с помощью флуоресценции, который, как уже упоминалось, был изготовлен в 1982 году с помощью анализа конкуренции Fret для сайта связывания ConA, был заключен в герметичную микродиализную трубку [21] в той же лаборатории, а именно J Schultz, в 2001 году было опубликовано другое исследование с использованием микродиализных волокон с использованием датчика Fret ConA, но с другими метками и с использованием сефадекса вместо декстрана (первый был на несколько порядков больше). [5] После этого доктор Балластардт присоединился к BioTex в качестве старшего научного сотрудника под руководством доктора Роджера Макниколса, главного научного сотрудника, где в течение последних семи лет они тестировали ранее упомянутый датчик FAS, который использовал ту же систему Fret в диализной трубке. [8] [19] [25] [26] Если говорить конкретно, меченый белок загружался с помощью наконечника P10 в диализную трубку шириной 200 мкм, которая была запечатана цианоакрилатом (суперклеем) с одного конца, со вставленным внутрь концом оптического волокна или без него.

В области датчиков аналитов датчики глюкозы оказались на переднем крае из-за большого количества исследований датчиков глюкозы в результате распространенности диабета, [23] тем не менее, широкий спектр биосенсоров на основе оптического волокна, в основном использующих ферменты, иммуноанализы, нуклеиновые кислоты, целые клетки или биомиметические материалы и полагающихся на различные методы обнаружения (флуоресценция, поглощение, хемилюминесценция и рассеяние) и методы прикрепления (покрытие, гидрогели или мембраны). [78] [79] [80] [81] [82] [83]

Однако большинство этих датчиков полагаются на улавливание белка в гидрогелях, поскольку они более прочные и защищают белок лучше, чем простое покрытие или мембрана. Гидрогель представляет собой пористую сшитую полимерную матрицу, заполненную водой. Существует несколько типов гидрогелей, которые использовались для улавливания небольших молекул, таких как красители, [84] биомолекулы, такие как ферменты [85] или целые клетки. [86] [87] В случае белка они могут работать либо путем физического улавливания белка с порами меньше, чем у белков, либо путем химического связывания белка с матрицей. В физически улавливающих гелях белок должен быть добавлен, когда гель сшит, поэтому используемые условия не должны повреждать белок, за исключением гидрогеля, для которого требуются неводные растворители или агрессивные химикаты, [88] [89] примером является катализируемый персульфатом TEMED (инициирование пероксидного радикала) акриламид или акрилат, который используется для SDS-PAGE, но не для инкапсуляции белка.

Гидрогели были тщательно изучены, в основном в захвате малых молекул для доставки лекарств, включая случаи, когда наночастицы гидрогеля медленно высвобождают лекарство в целевое место. Гидрогели можно классифицировать в соответствии с их полимерными компонентами, которые могут быть натуральными (гиалуронан, альгиновая кислота, пектин, каррагинан, хондроитинсульфат, декстран и декстрансульфат, хитозан, полилизин, коллаген, карбоксиметилхитин, фибрин, агароза, пуллулан) или синтетическими ( ПЭГ , ПЛА, ПЛГА, ПКЛ, ПГБ, ПВА , ПНВП, П(ГЕМА), [ требуется разъяснение ] п(бискарбокси-фенокси-фосфазен), п(ГЕМА-сульфат) и другие), или гибридом этих двух. В дополнение к органическим гидрогелям существуют золь-гели, которые представляют собой кислородные мостиковые силикаты (или оксид титана), которые полимеризуются в воде. [88] Дополнительная классификация может быть по методу полимеризации, который может быть физическим (замораживание или нагревание) или химическим (γ-лучевая, кислородная или фотоиндуцированная радикальная полимеризация в случае акрилатов, винилов и акриламидов). [89]

Все различные гидрогели имеют различные преимущества и недостатки, такие как биосовместимость, стабильность белка, токсичность или срок службы; например, условия гелеобразования для золь-гелей могут повредить белок, и, как следствие, могут быть добавлены несколько сополимеров, таких как хитозан (создавая гибридные гели) [90] или альтернативные мономеры, такие как модифицированный гликолем тетраэтоксисилан, поскольку он более биосовместим, чем обычно используемый модифицированный метокси- или этокситетраэтоксисилан. [91]

Волокна с гидрогелем

Что касается биосенсоров на основе оптоволокна, то использовались несколько гидрогелей, но в основном полимеры на основе акрилата и золь-гели, либо путем химического, либо физического захвата. В случае ацетилхолинэстеразы, цели многих пестицидов, были созданы сенсоры, химически связывающие фермент с акрилатным гидрогелем [92] или физически захватывающие фермент в золь-гель. [84]

Биосенсор на основе оптического волокна, заключенный в гидрогель, для глюкозы был создан в лаборатории Лёба (Ляо и коллеги) и был назван Sencil. Этот датчик состоял из фотосшитого диакрилат-модифицированного ПЭГ-гидрогеля, содержащего тетрародамин (TRITC), маркированный бетациклодекстрином-конкурентом Fret и апоферментом Concanavalin A, маркированным квантовыми точками. Этот датчик был протестирован только in vitro на функциональность; однако были проведены некоторые тесты, чтобы увидеть совместимость волокна, имплантированного трансдермально мышам. В частности, контролировалось воспаление и измерялась энергия, необходимая для его удаления силой, что доказало, что покрытое коллагеном волокно требовало больше силы, чем удаление волоса, имеющего тот же диаметр (200 мкл). [7]

Другой датчик на основе волокон был создан в лаборатории Сингарам (Санта-Крус). Он использовал гидрогель 2-гидроксиэтилметакрилата в качестве каркаса, на котором были прикреплены два красителя: флуоресцентный анионный краситель и катионный гаситель (точнее, виологен), функционализированный бороновой кислотой, которая принимает отрицательный заряд при связывании с глюкозой, делая общий заряд молекулы нейтральным и менее притягиваемым к флуорофору, следовательно, модулируя его интенсивность на основе концентрации глюкозы. [50] [93]

Большинство гидрогелей прикреплены к волокну, одним исключением является датчик на основе оптоволокна, созданный группой Ицубаяши для измерения уровня глюкозы в рыбе (индикатор здоровья), который использовал диализную мембрану в качестве подложки для гидрогеля. Если быть более конкретным, он опирался на анализ гашения кислорода рутением GOx, где белок смешивался с AWP (азидофункционализированным поливиниловым спиртом, фотосшиваемым полимером) и сшивался с диализной мембраной, которая была обернута вокруг предварительно изготовленного рутениевого кислородного зонда (океанская оптика) и вставлена ​​в иглу 18-го калибра с восемью отверстиями сбоку (похоже на самописец). [31] В такой установке целостность белка не влияет на датчик, если только она не ниже определенной концентрации. Как следствие, разрушение или недоступность фракции белка не является проблемой, что контрастирует с Fret или чувствительным к окружающей среде зондированием. Однако скорость отклика этого датчика низкая и для измерения требуется математическое прогнозирование.

Альтернативное использование бороновой кислоты в гидрогелях наблюдается в Стокке в Норвегии, где набухание акриламидного геля с функциональными группами бората из-за изменения заряда при связывании глюкозы измеряется интерферометром Фабри-Перо на другом конце волокна (обратите внимание, что это другой метод, нежели флуоресценция, и основан на рассеянии). [75]

Исключение из использования размещения оптического волокна трансдермально наблюдается в ранее упомянутом волокне из группы Инго Климанта (тушение рутением кислородом, выделяемым катализируемым глюкозой GOx): Датчик, по сути, был сконструирован путем функционализации готового кислородного датчика с глюкозооксидазой и вставки его в глюкозочувствительный аппарат для амперометрических датчиков, в частности, микродиализный катетер CMA 60, имплантированный трансдермально, и датчик, подключенный к его трубке tygon. Этот датчик был испытан на человеке-добровольце и показал результаты, сопоставимые с текущими амперометрическими системами. [32] Использование волокна было продиктовано его предварительной доступностью по сравнению с линзой с рутениевым покрытием, которая достигла бы тех же результатов, поэтому этот подход следует отнести к отдельной категории наряду с трансдермальными волокнами и умными татуировками. Однако целью группы является создание чувствительных к глюкозе наночастиц, которые можно было бы исследовать с помощью трансдермального оптического волокна и контролировать магнитно. В результате группа совершенствует зонд, чувствительный к кислороду, исследуя новые фосфоресцирующие материалы, чувствительные к кислороду, [94] [95] [96] формулу наночастиц [97] [98] [99] и создание магнитных наночастиц. [100] [101]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Несмотря на споры вокруг Homme Hellinga (см. Hellinga Controversy Expands), эти результаты не расследуются.
  2. ^ Несмотря на то, что присутствует тот же мутант, в статье [13] не цитируется [65], но мутант получен путем исследования вторичной структуры.

Ссылки

  1. ^ Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (2018-07-24). "Система непрерывного мониторинга уровня глюкозы Eversense - P160048". Недавно одобренные FDA устройства . Архивировано из оригинала 2019-06-23 . Получено 2019-06-23 .
  2. ^ ab Влияние интенсивного лечения диабета на развитие и прогрессирование долгосрочных осложнений при инсулинозависимом сахарном диабете. Исследовательская группа по контролю диабета и осложнениям. N Engl J Med , 1993. 329(14): стр. 977-86.
  3. ^ abc Pickup, JC, et al., Датчики глюкозы на основе флуоресценции. Biosens Bioelectron , 2005. 20(12): стр. 2555-65.
  4. ^ abcde Meadows, DL и JS Schultz, Разработка, изготовление и характеристика оптоволоконного датчика сродства к глюкозе на основе системы анализа однородной флуоресцентной энергии. Analytica Chimica Acta , 1993. 280(1): стр. 21-30.
  5. ^ abcde Ballerstadt, R. и JS Schultz, Флуоресцентный аффинный датчик на основе полых волокон для непрерывного трансдермального мониторинга глюкозы. Anal Chem , 2000. 72(17): стр. 4185-92.
  6. ^ abcde Сато, К. и Дж. Анзай, Флуорометрическое определение сахаров с использованием конъюгатов конканавалина А-гликогена, меченных флуоресцеином. Anal Bioanal Chem , 2006. 384(6): стр. 1297-301.
  7. ^ abcdefghijk Liao, KC, et al., Чрескожный волоконно-оптический датчик для хронического мониторинга глюкозы in vivo. Biosens Bioelectron , 2008. 23(10): стр. 1458-65.
  8. ^ abcdef Ballerstadt, R., et al., In vivo оценка эффективности трансдермального резонансного датчика переноса энергии флуоресценции в ближнем инфракрасном диапазоне для непрерывного мониторинга уровня глюкозы. Diabetes Technol Ther , 2006. 8(3): стр. 296-311.
  9. ^ abcd Чиннайелка, С. и М. Дж. МакШейн, Нанобиосенсоры RET, использующие сродство апофермента к его субстрату. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc , 2004. 4: стр. 2599-602.
  10. ^ abcdefgh Маккартни, Л. Дж. и др., Анализ продолжительности флуоресценции в ближнем инфракрасном диапазоне для сывороточной глюкозы на основе меченного аллофикоцианином конканавалина А. Anal Biochem , 2001. 292(2): стр. 216-21.
  11. ^ abcd Hanashi, T., et al., BioCapacitor-A новая категория биосенсоров. Biosens Bioelectron , 2009.
  12. ^ abcd Сакагучи-Миками, А. и др., Инженерия лигандной специфичности периплазматического связывающего белка для определения глюкозы. Biotechnol Lett , 2008. 30(8): стр. 1453-60.
  13. ^ abcde Хан, Ф., Л. Гнуди и Дж. К. Пикап, Флуоресцентное зондирование глюкозы с использованием сконструированного белка, связывающего глюкозу/галактозу: сравнение переноса энергии резонанса флуоресценции и стратегий маркировки экологически чувствительными красителями. Biochem Biophys Res Commun , 2008. 365(1): стр. 102-6.
  14. ^ abcde Brown, JQ, et al., Ферментативные флуоресцентные микросферические сенсоры глюкозы: оценка реакции в динамических условиях. Diabetes Technol Ther , 2006. 8(3): стр. 288-95.
  15. ^ abcd Salins, LL, et al., Новая безреагентная сенсорная система для измерения глюкозы на основе белка, связывающего галактозу/глюкозу. Anal Biochem , 2001. 294(1): стр. 19-26.
  16. ^ ab Teasley Hamorsky, K., et al., Биолюминесцентный молекулярный переключатель для глюкозы. Angew Chem Int Ed Engl , 2008. 47(20): стр. 3718-21.
  17. ^ Йе, К. и Дж. С. Шульц, Генетическая инженерия аллостерически основанного белка-индикатора глюкозы для непрерывного мониторинга глюкозы с помощью переноса энергии резонанса флуоресценции. Anal Chem , 2003. 75(14): стр. 3451-9.
  18. ^ Тан, Б. и др., Новый нанобиосенсор для глюкозы с высокой чувствительностью и селективностью в сыворотке на основе флуоресцентного резонансного переноса энергии ( Fret ) между квантовыми точками CdTe и наночастицами Au. Химия , 2008. 14(12): стр. 3637-44.
  19. ^ abcde Ballerstadt, R., et al., Волоконно-связанный флуоресцентный аффинный датчик для 3-дневного измерения уровня глюкозы in vivo. J Diabetes Sci Technol , 2007. 1(3): стр. 384-93.
  20. ^ abc Uwira, N., N. Opitz и DW Lubbers, Влияние концентрации фермента и толщины ферментного слоя на калибровочную кривую непрерывно измеряющего глюкозу оптода. Успехи экспериментальной медицины и биологии , 1984. 169: стр. 913-921.
  21. ^ abc Шульц, Дж. С., С. Мансури и И. Дж. Голдштейн, Датчик аффинности: новая технология разработки имплантируемых датчиков для глюкозы и других метаболитов. Diabetes Care , 1982. 5(3): стр. 245-53.
  22. ^ Шаффар, БПХ и О.С. Вольфбейс, Быстродействующий волоконно-оптический биосенсор глюкозы на основе кислородного оптрода. Биосенсоры и биоэлектроника , 1990. 5(2): стр. 137-148
  23. ^ abcdefgh Лакович, Дж. Р., Принципы флуоресцентной спектроскопии . 3-е изд. 2006, Нью-Йорк: Springer. xxvi, 954 стр.
  24. ^ ab Russell, RJ, et al., Биосенсор глюкозы на основе флуоресценции с использованием конканавалина А и декстрана, инкапсулированного в полиэтиленгликолевом гидрогеле. Anal Chem , 1999. 71(15): стр. 3126-32.
  25. ^ abcde Ballerstadt, R., A. Gowda и R. McNichols, Датчик флуоресценции в ближнем инфракрасном диапазоне на основе резонансного переноса энергии для мониторинга уровня глюкозы. Diabetes Technol Ther, 2004. 6(2): стр. 191-200.
  26. ^ abcde Датт-Баллерштадт, Р. и др., Доклиническое исследование in vivo флуоресцентного аффинного датчика для краткосрочного непрерывного мониторинга глюкозы в моделях мелких и крупных животных. Diabetes Technol Ther , 2008. 10(6): стр. 453-60.
  27. ^ Trettnak, W., MJP Leiner и OS Wolfbeis, Оптические датчики .34. Волоконно-оптический биосенсор глюкозы с кислородным оптродом в качестве преобразователя. Analyst , 1988. 113(10): стр. 1519-1523.
  28. ^ Шаффар, БПХ и О.С. Вольфбейс, Быстродействующий волоконно-оптический биосенсор глюкозы на основе кислородного оптрода. Биосенсоры и биоэлектроника , 1990. 5(2): стр. 137-148.
  29. ^ Розенцвейг, З. и Р. Копельман, Аналитические свойства и эффекты размера сенсора микрометрового оптоволоконного биосенсора глюкозы. Аналитическая химия , 1996. 68(8): стр. 1408-1413.
  30. ^ Young, JS, et al., Оптоволоконные биосенсоры для мониторинга кислорода и глюкозы, в 17-й Международной конференции по оптоволоконным датчикам , части 1 и 2, M. Voet, et al., редакторы. 2005, Spie-Int Soc Optical Engineering: Bellingham. стр. 431-434.
  31. ^ abcde Endo, H., et al., Игольчатая оптическая ферментная сенсорная система для определения уровня глюкозы в крови рыб. Anal Chim Acta , 2006. 573-574: стр. 117-24.
  32. ^ abcd Pasic, A., et al., Волоконно-оптический проточный датчик для онлайн-мониторинга глюкозы. Anal Bioanal Chem , 2006. 386(5): стр. 1293-302.
  33. ^ Чаудхари, А. и др., Оценка анализа аффинного связывания с глюкозой, захваченной во флуоресцентно растворенных альгинатных микросферах ядра. Biotechnol Bioeng , 2009.
  34. ^ Stein, EW, et al., Микромасштабные ферментативные оптические биосенсоры с использованием нанопленок, ограничивающих массовый транспорт. 1. Изготовление и характеристика с использованием глюкозы в качестве модельного аналита. Anal Chem , 2007. 79(4): стр. 1339-48.
  35. ^ Stein, EW, S. Singh и MJ McShane, Микромасштабные ферментативные оптические биосенсоры с использованием нанопленок, ограничивающих массовый транспорт. 2. Модуляция ответа путем изменения свойств транспорта аналита. Anal Chem , 2008. 80(5): стр. 1408-17.
  36. ^ D'Auria, S., et al., Новый флуоресцентный конкурентный анализ для определения глюкозы с использованием термостабильной глюкокиназы из термофильного микроорганизма Bacillus stearothermophilus. Anal Biochem , 2002. 303(2): стр. 138-44.
  37. ^ Тан, Б. и др., Новый нанобиосенсор для глюкозы с высокой чувствительностью и селективностью в сыворотке на основе флуоресцентного резонансного переноса энергии (FRET) между квантовыми точками CdTe и наночастицами Au. Химия , 2008. 14(12): стр. 3637-44.
  38. ^ abc Amiss, TJ, et al., Инженерия и быстрый выбор низкоаффинного белка, связывающего глюкозу/галактозу, для биосенсора глюкозы. Protein Sci , 2007. 16(11): стр. 2350-9.
  39. ^ Танеока, А. и др., Создание люциферазы, чувствительной к глюкозе. Biosens Bioelectron , 2009. 25(1): стр. 76-81.
  40. ^ ab Rolinski, OJ, et al., Анализ флуоресценции глюкозы с временным разрешением в ближнем инфракрасном диапазоне: возможности трансдермального зондирования. J Photochem Photobiol B , 2000. 54(1): стр. 26-34.
  41. ^ ab Rolinski, OJ, et al., Молекулярное распределение зондирования в анализе сродства на основе переноса энергии флуоресцентного резонанса для глюкозы. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc , 2001. 57(11): стр. 2245-54.
  42. ^ ab Rolinski, OJ, et al., Флуоресцентная нанотомография с использованием резонансного переноса энергии: демонстрация с комплексом белок-сахар. Phys Med Biol , 2001. 46(9): стр. N221-6.
  43. ^ ab MacColl, R., Аллофикоцианин и перенос энергии. Biochim Biophys Acta , 2004. 1657(2-3): стр. 73-81.
  44. ^ Лоранд, Дж. П. и Дж. О. Эдвардс, Полиольные комплексы и структура иона бензолбороната. Журнал органической химии , 1959. 24(6): стр. 769-774.
  45. ^ Саманкумара Санданаяке, KRA, Джеймс, Т.Д. и Синкай, С. (1996) Pure Appl. хим. 68 (6), 1207–1212.
  46. ^ Джеймс, Т.Д., Саманкумара Санданаяке, KRA, и Синкай, С. (1996) Ангью. хим. Межд. Эд. англ. 35, 1910–1922.
  47. ^ Купер, CR, и Джеймс, TD (2000) J. Chem. Soc. , Perkin Trans. I, 963–969.
  48. ^ Ямамото, М., Такеучи, М. и Синкай, С. (1998) Тетраэдр 54, 3125–3140
  49. ^ Такеучи, М., Йода, С., Имада, Т. и Синкай, С. (1997) Тетраэдр 53(25), 8335–8348.
  50. ^ abcd Gamsey, S., et al., Непрерывное обнаружение глюкозы с использованием виологенов, замещенных бороновой кислотой, во флуоресцентных гидрогелях: эффекты линкера и расширение до волоконной оптики. Langmuir , 2006. 22(21): стр. 9067-74.
  51. ^ DiCesare, N. и JR Lakowicz, Оценка двух синтетических зондов глюкозы для зондирования на основе времени жизни флуоресценции. Anal Biochem , 2001. 294(2): стр. 154-60.
  52. ^ Jin S, WJ, Li M, Wang B, Синтез, оценка и вычислительные исследования длинноволновых флуоресцентных репортеров бороновой кислоты на основе нафталимида. Химия , 2008. 14(9): стр. 2795-804,
  53. ^ Рен, Дж. и др., Визуализация распределения глюкозы в тканях печени с использованием датчика PARACEST. Magn Reson Med , 2008. 60(5): стр. 1047-55.
  54. ^ Вьяс, НК, М.Н. Вьяс и Ф.А. Киочо, Новый сайт связывания кальция в галактозосвязывающем белке бактериального транспорта и хемотаксиса. Природа , 1987. 327(6123): с. 635-8.
  55. ^ ab Boos, W. и AS Gordon, Транспортные свойства галактозосвязывающего белка Escherichia coli. Возникновение двух конформационных состояний. J Biol Chem , 1971. 246(3): стр. 621-8.
  56. ^ ab Messina, TC и DS Talaga, Ландшафты свободной энергии белка, ремоделированные связыванием лиганда. Biophys J , 2007. 93(2): стр. 579-85.
  57. ^ Боррок, М.Дж., Л.Л. Кислинг и К.Т. Форест, Конформационные изменения белка, связывающего глюкозу/галактозу, освещенные открытыми, нелигандированными и лиганд-связанными структурами сверхвысокого разрешения. Protein Sci , 2007. 16(6): стр. 1032-41.
  58. ^ Vyas, NK, MN Vyas и FA Quiocho, Сайты связывания сахара и преобразователя сигнала белка хеморецептора галактозы Escherichia coli. Science , 1988. 242(4883): с. 1290-5.
  59. ^ Сакс, ДБ и др., Руководящие принципы и рекомендации по лабораторному анализу при диагностике и лечении сахарного диабета. Clin Chem , 2002. 48(3): стр. 436-72.
  60. ^ D'Auria, S., et al., Исследования фосфоресценции триптофана белка, связывающего D-галактозу/D-глюкозу из Escherichia coli, дают молекулярный портрет со структурными и динамическими особенностями белка. J Proteome Res , 2007. 6(4): стр. 1306-12.
  61. ^ Маработти, А. и др., Давление влияет на структуру и динамику белка, связывающего D-галактозу/D-глюкозу из Escherichia coli, возмущая C-концевой домен белка. Биохимия , 2006. 45(39): стр. 11885-94.
  62. ^ D'Auria, S., et al., Связывание глюкозы с белком, связывающим D-галактозу/D-глюкозу из Escherichia coli, восстанавливает вторичную структуру и термостабильность нативного белка, которые теряются при истощении кальция. J Biochem , 2006. 139(2): стр. 213-21.
  63. ^ ab Tian, ​​Y., et al., Структурно-ориентированное проектирование надежных биосенсоров глюкозы с использованием периплазматического белка связывания глюкозы Thermotoga maritima. Protein Sci , 2007. 16(10): стр. 2240-50.
  64. ^ de Lorimier, RM, et al., Создание семейства флуоресцентных биосенсоров. Protein Sci , 2002. 11(11): стр. 2655-75.
  65. ^ ab Hsieh, HV, et al., Прямое обнаружение глюкозы с помощью поверхностного плазмонного резонанса с бактериальным глюкозо/галактозосвязывающим белком. Biosens Bioelectron , 2004. 19(7): стр. 653-60.
  66. ^ ab Evans, ND, et al., Неинвазивный мониторинг глюкозы с помощью автофлуоресцентной спектроскопии NAD(P)H в фибробластах и ​​адипоцитах: модель для определения уровня глюкозы в коже. Diabetes Technol Ther , 2003. 5(5): стр. 807-16.
  67. ^ ab Evans, ND, et al., Глюкозозависимые изменения в продолжительности флуоресценции адипоцитов и фибробластов, связанной с НАД(Ф)Н, in vitro: потенциал неинвазивного определения глюкозы при сахарном диабете. J Photochem Photobiol B , 2005. 80(2): стр. 122-9.
  68. ^ Толоса, Л. и др., Датчик глюкозы для недорогого пожизненного зондирования с использованием генно-инженерного белка. Anal Biochem , 1999. 267(1): стр. 114-20.
  69. ^ Yang, YL, et al., Миниатюрный биосенсор глюкозы для исследований in vitro и in vivo. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc , 2008. 2008: стр. 3162-5.
  70. ^ Шерман, ДБ и др., Синтез тиол-реактивных, длинноволновых флуоресцентных производных феноксазина для биосенсорных применений. Bioconjug Chem , 2006. 17(2): стр. 387-92.
  71. ^ Томас, К.Дж. и др., Длинноволновый флуоресцентный биосенсор глюкозы на основе биоконъюгатов белка, связывающего галактозу/глюкозу, и производных нильского красного. Diabetes Technol Ther , 2006. 8(3): стр. 261-8.
  72. ^ "BioTex, Inc. - Research & Development". Biotexmedical.com. Архивировано из оригинала 10 сентября 2011 г. Получено 18 октября 2010 г.
  73. ↑ Технология наносенсоров в Draper. Архивировано 12 июня 2010 г. на Wayback Machine.
  74. ^ ab Han, H. и др., Клиническое определение глюкозы в сыворотке человека с помощью биосенсора из кожицы томата. Клин Чим Акта, 2008. 395(1-2): с. 155-8.
  75. ^ abc Tierney, S., S. Volden и BT Stokke, Датчики глюкозы на основе чувствительного геля, встроенного в качестве резонатора Фабри-Перо на волоконно-оптической считывающей платформе. Biosens Bioelectron, 2009. 24(7): стр. 2034-9.
  76. ^ "Полые волокна для микродиализа in vivo". Spectrumlabs.com . Получено 2010-10-26 .
  77. ^ "Описание системы / Непрерывный мониторинг уровня глюкозы / Продукция / Великобритания - Menarini Diagnostics". Menarinidiag.co.uk . Получено 26.10.2010 .
  78. ^ Монк, DJ и DR Уолт, Оптоволоконные биосенсоры. Anal Bioanal Chem, 2004. 379(7-8): стр. 931-45.
  79. ^ Вольфбейс, О.С., Волоконно-оптические химические датчики и биосенсоры. Anal Chem, 2000. 72(12): стр. 81R-89R.
  80. ^ Вольфбейс, О.С., Волоконно-оптические химические датчики и биосенсоры. Anal Chem, 2002. 74(12): стр. 2663-77.
  81. ^ Вольфбейс, О.С., Волоконно-оптические химические датчики и биосенсоры. Anal Chem, 2004. 76(12): стр. 3269-83.
  82. ^ Вольфбейс, О.С., Волоконно-оптические химические датчики и биосенсоры. Anal Chem, 2006. 78(12): стр. 3859-74.
  83. ^ Вольфбейс, О.С., Волоконно-оптические химические датчики и биосенсоры. Anal Chem, 2008. 80(12): стр. 4269-83.
  84. ^ ab Андреу, В. Г. и Й. Д. Клонис, Портативный волоконно-оптический биосенсор пестицидов на основе иммобилизованной холинэстеразы и бромкрезолового пурпурного, захваченного золем-гелем, для использования в полевых условиях. Биосенсоры и биоэлектроника, 2002. 17(1-2): стр. 61-69.
  85. ^ Дунг, РА и ХЦай, Иммобилизация и характеристика золь-гель-инкапсулированного волоконно-оптического биосенсора ацетилхолинэстеразы. Analytica Chimica Acta, 2001. 434(2): стр. 239-246.
  86. ^ Файн, Т. и др., Люминесцентные дрожжевые клетки, заключенные в гидрогели для химического биообнаружения эстрогенных эндокринных нарушений. Biosens Bioelectron, 2006. 21(12): стр. 2263-9.
  87. ^ Иваск, А. и др., Волоконно-оптические бактериальные биосенсоры и их применение для анализа биодоступной ртути и мышьяка в почвах и отложениях из горнодобывающего района Асналькольяр в Испании. Biosens Bioelectron, 2007. 22(7): стр. 1396-402.
  88. ^ ab Gupta, R. и NK Chaudhury, Захват биомолекул в золь-гель матрице для применения в биосенсорах: проблемы и перспективы на будущее. Biosens Bioelectron, 2007. 22(11): стр. 2387-99.
  89. ^ ab Hamidi, M., A. Azadi и P. Rafiei, Гидрогелевые наночастицы в доставке лекарств. Adv Drug Deliv Rev, 2008. 60(15): стр. 1638-49.
  90. ^ Ван, ГХ и ЛМ Чжан, Использование нового гибридного материала полисахарид-кремний для создания амперометрического биосенсора для перекиси водорода. J Phys Chem B, 2006. 110(49): стр. 24864-8.
  91. ^ Ван, ГХ и ЛМ Чжан, Биодружественный силикагель для захвата белков in situ: образование с помощью биополимеров и его кинетический механизм. J Phys Chem B, 2009.
  92. ^ Иссбернер, Дж. П. и др., Комбинированная визуализация и химическое зондирование высвобождения L-глутамата из сплетения передней кишки чешуекрылых, Manduca sexta. J Neurosci Methods, 2002. 120(1): стр. 1-10.
  93. ^ Thoniyot, P., et al., Непрерывное измерение уровня глюкозы с помощью флуоресцентных тонкопленочных гидрогелей. 2. Изготовление волоконно-оптических датчиков и тестирование in vitro. Diabetes Technol Ther, 2006. 8(3): стр. 279-87.
  94. ^ Борисов, СМ и И. Климант, Сверхъяркие кислородные оптоды на основе циклометаллированных комплексов иридия(III) с кумарином. Anal Chem, 2007. 79(19): стр. 7501-9.
  95. ^ Борисов, СМ, Г. Зенкль и И. Климант, Фосфоресцентные комплексы платины(II) и палладия(II) с азатетрабензопорфиринами — новые красные лазерные диоды — совместимые индикаторы для оптического обнаружения кислорода. ACS Appl Mater Interfaces. 2(2): стр. 366-374.
  96. ^ Борисов, СМ, Г. Нусс и И. Климант, Возбуждаемые красным светом кислородные сенсорные материалы на основе платиновых (II) и палладиевых (II) бензопорфиринов. Anal Chem, 2008. 80(24): стр. 9435-42.
  97. ^ Zenkl, G., T. Mayr и I. Klimant, Sugar-responsive fluorescent nanospheres. Macromol Biosci, 2008. 8(2): стр. 146-52.
  98. ^ Борисов, СМ, Т. Майр и И. Климант, Поли(стирол-блок-винилпирролидон) гранулы как универсальный материал для простого изготовления оптических наносенсоров. Anal Chem, 2008. 80(3): стр. 573-82.
  99. ^ Борисов, С.М. и И. Климант, Оптические наносенсоры — интеллектуальные инструменты в биоаналитике. Аналитик, 2008. 133(10): стр. 1302-7.
  100. ^ Chojnacki, P., G. Mistlberger, и I. Klimant, Разделяемые магнитные датчики для оптического определения кислорода. Angew Chem Int Ed Engl, 2007. 46(46): стр. 8850-3.
  101. ^ Мистлбергер, Г. и др., Магнитно-управляемые оптические сенсорные сферы для контроля кислорода или pH. Anal Chem. 82(5): стр. 2124-8.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Флуоресцентный_биосенсор_глюкозы&oldid=1086036472"