Оптимизация субстратного буфера как эффективный способ усиления сигнала в иммуноанализах на основе наночастиц с пероксидазоподобной активностью
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук, Пермский край
Период выполнения при поддержке РНФ 07.2023 - 06.2025
Конкурс №84 - Конкурс 2023 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-109 - Клиническая лабораторная диагностика и нанотехнологии в медицине
Аннотация
Проект направлен на решение проблемы по снижению предела детекции иммуноанализов, в которых в качестве меток используются наночастицы с пероксидазоподобной активностью (нанозимы).
Нанозимы являются перспективной альтернативой традиционно использующейся для этих целей пероксидазе хрена, однако по своей каталитической активности, специфичности и аффинности по отношению к субстратам они пока еще уступают ферменту. В связи с этим применение нанозимов в качестве меток пока еще не позволяет достигать столь же низких пределов детекции аналитов как применение пероксидазы хрена. Существуют различные способы улучшения аналитической чувствительности тест-систем, в которых используются нанозимы, а именно разработка наночастиц с более высокой каталитической активностью, разработка покрытий наночастиц, увеличивающих сродство к субстратам, оптимизация способов конъюгирования аффинных молекул с наночастицами, изменение формата анализа.
В ходе выполнения этого проекта мы хотим продемонстрировать, что оптимизация состава субстратного раствора является еще одним простым и эффективным способом улучшения аналитических характеристик анализа с использованием ряда перспективных и популярных нанозимов, а именно наночастиц CeO2-Mn (наночастицы оксида церия, допированные марганцем), Ag, Pt, LaNiO3 и Fe3O4. Кроме того, мы планируем исследовать механизм влияния состава субстратного буфера на каталитическую пероксидазоподобную активность для наночастиц берлинской лазури. Знание механизма необходимо для более эффективной оптимизации и возможности предсказывать влияние различных добавок на интенсивность сигнала в анализе.
Новизна проекта состоит в том, что впервые будет проведено систематическое исследование влияния состава субстратных буферов на интенсивность сигнала и предел обнаружения иммуноанализов на основе целого ряда нанозимов. Впервые будут исследованы механизмы, посредством которых компоненты буферов модулируют активность нанозимов берлинской лазури.
Значимость работы состоит в том, что по итогам ее выполнения мы планируем предоставить в распоряжение разработчиков тест-систем еще один инструмент увеличения их эффективности.
Ожидаемые результаты
Будет исследовано влияние состава субстратных буферов на интенсивность сигнала и предел детекции иммуноанализов на основе нанозимов. Кроме того, будут изучены механизмы этого влияния. На основе полученных результатов планируется разработать подходы к достижению более низких пределов детекции иммуноанализов, включающие рекомендации по подбору оптимальных компонентов субстратных буферов.
Значимость полученных результатов состоит в том, что они будут способствовать созданию колориметрических иммуноанализов на основе наночастиц с каталитической активностью, превосходящих по своим характеристикам (стабильности при хранении, пределу детекции, стоимости) тест-системы на основе пероксидазы хрена. Помимо этого, полученные нами данные предоставят разработчикам таких тест-систем новые инструменты для их совершенствования и оптимизации.
