ИММОБИЛИЗАЦИЯ БИОМОЛЕКУЛ ДЛЯ БИОСЕНСОРОВ
1. НАЗНАЧЕНИЕ
Использование тиоэфирных SAMs на золоте как платформы для иммобилизации ферментов, антител и ДНК в биосенсорах.
2. СТРАТЕГИЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ
2.1. Подготовка функционализированной поверхности
- Сформировать смешанный SAM на Au:
- 90% ДОС (инертная матрица)
- 10% тиоэфир с карбоксильной группой (HS-C3-COOH, или синтезировать из ДОС)
- Активировать карбоксильные группы:
- EDC (1-этил-3-(3-диметиламинопропил)карбодиимид) + NHS (N-гидроксисукцинимид)
- Образуются NHS-эфиры, реакционноспособные к аминогруппам
2.2. Иммобилизация биомолекул
Пример: Иммобилизация глюкозооксидазы (GOx) для глюкозного биосенсора
- Нанести раствор GOx (1 мг/мл в PBS, pH 7.4) на активированную поверхность
- Инкубировать 2 часа при 4°C
- Промыть PBS для удаления несвязанного фермента
- Блокировать непрореагировавшие NHS-эфиры этаноламином (1 M, 30 мин)
- Промыть, высушить → GOx-модифицированный электрод
2.3. Тестирование биосенсора
Амперометрический ответ на глюкозу:
- Погрузить GOx-электрод в буферный раствор с глюкозой (0-10 мМ)
- Приложить потенциал +0.6 В vs Ag/AgCl
- Измерить ток окисления H2O2 (продукт ферментативной реакции)
Результаты:
- Линейный диапазон: 0-8 мМ глюкозы
- Чувствительность: 5-10 мкА/мМ
- Предел обнаружения: 0.05 мМ
- Время отклика: <5 секунд
3. ПРЕИМУЩЕСТВА ТИОЭФИРНЫХ SAMs ДЛЯ БИОСЕНСОРОВ
- Низкий биофоулинг: Неспецифическая адсорбция белков снижена в 3-5 раз vs тиол-SAMs
- Стабильность: Ферменты сохраняют активность >1 месяца (в отличие от 1-2 недель для тиол-SAMs)
- Воспроизводимость: CV (коэффициент вариации) между электродами <10%
4. ПРИМЕНЕНИЕ
- Глюкометры (определение глюкозы в крови)
- ДНК-сенсоры (детекция генов)
- Иммуносенсоры (детекция антигенов, например, маркеров рака)
- Биотопливные элементы (ферментативные электроды)