Электрохимические сенсоры, модифицированные полиэлектролитами для определения вируса бешенства

1.

Разработка электрохимических сенсоров,
модифицированных полиэлектролитами для
определения вируса бешенства
Авторы: Петрова Полина, Рязанова Юлия
10Б класс, школа 77
Научный руководитель: Стекольщикова Анна
Грицай Дмитрий Сергеевич

2.

Постановка целей и задач
Цель: разработать электрохимические сенсоры, модифицированные
полиэлектролитами, и установить примерный диапазон их
использования
Задачи:
1. Собрать и проанализировать материал по выбранной теме
2. Выбрать наиболее подходящий метод
3. Разработать электрохимические сенсоры
4. Провести необходимые исследования
5. Проанализировать полученные результаты

3.

Диагностическая платформа
Проблема:
Быстрая и точная
внелабораторная
диагностика вируса
бешенства
3

4.

Актуальность
На сегодняшний день основным способом анализа на содержание
вируса в организме человека является исследование с помощью
планшеток. Для определения точного результата необходимо
затратить много времени и средств. Поэтому мы планируем
разработать электрохимические сенсоры, позволяющие определять
вирус в домашних условиях, чтобы это занимало меньше времени и
было простым в использовании.

5.

Диагностическая платформа
Подход
Диагностика с помощью электрохимической
платформы
Результаты
With AG 109
With AG 107
With AG 105
With AG 103
10
I, µA
5
0
-5
-10
-15
-0,2
0,0
0,2
E, V
With AG 109
With AG 107
With AG 105
With AG 103
6000
5000
Z'' / Ohm
4000
3000
2000
1000
0
-1000
400
600
800
1000
1200
Z' / Ohm
1400
1600
1800
5
0,4
0,6

6.

Механизм специфических взаимодействий
Модификация
печатных электродов
Прямой иммуноанализ
«Сэндвич» анализ
4

7.

Молекулярные взаимодействия на поверхности электрода
Модификация печатных
электродов
PSS- поли (4-стиролсульфонат
натрия)
PEI - полиэтиленимин
7

8.

Исследования аналитических характеристик изготовленных электродов
Импедансная спектроскопия
Циклическая вольтамперометрия
15
Without AG
With AG 109 part/ml
Without AG
With AG 109 part/ml
2500
10
2000
Z'' / Ohm
I, µA
5
Градуировочная зависимость
0
-5
1500
1000
500
-10
0
12
-500
400
-15
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
E, V
10
Equation
Plot
Weight
6
4
Intercept
Δ I, µA
Without AG
With AG 107 part/ml
Slope
8
Residual Sum of Squares
Pearson's r
600
800
1000
1200
1400
Z' / Ohm
y = a + b*x
No Weighting
3500
-18,305 ± --
1600
1800
Without AG
With AG 107 part/ml
B
3,305 ± -0
3000
1
R-Square (COD)
1
Adj. R-Square
--
2500
6
0
Z'' / Ohm
I, µA
2
4
2000
1500
1000
-2
2
-4
5
6
7
8
500
9
lg C (AG rabies) part/ml
-6
0
-500
400
-8
-0,2
0,0
0,2
0,4
E, V
600
800
1000
1200
Without AG
With AG 105 part/ml
6
1400
1600
1800
Z' / Ohm
0,6
Without AG
With AG 105 part/ml
6000
4
5000
2
4000
Z'' / Ohm
I, µA
0
-2
-4
3000
2000
1000
-6
-8
0
-10
-1000
-0,2
0,0
0,2
E, V
0,4
0,6
400
600
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
Z' / Ohm

9.

Прямая зависимость от концентрации антигена
With AG 109
With AG 107
With AG 105
With AG 103
10
With AG 109
With AG 107
With AG 105
With AG 103
6000
5000
5
0
Z'' / Ohm
I, µA
4000
-5
3000
2000
1000
-10
0
-1000
-15
-0,2
0,0
0,2
E, V
0,4
0,6
400
600
800
1000
1200
1600
1400
Z' / Ohm
9
1800

10.

Аналитические характеристики
Аналит
Вирус
бешенства
Специфичность
Изучается
Линейный
диапазон
107 − 109
частиц/мл
Предел
обнаружения
Время
анализа
Изучается
Изучается
Метод детекции – прямой иммуноанализ
Обработка сигнала – циклическая вольтамперометрия, э/х импеданс
10
10

11.

Выводы
• Разработан новый и быстрый иммуноферментный способ анализа с использованием
простой и надежной системы, основанной на печатном электроде, модифицированным
специфичным агентов и полиэлектролитными слоями.
• Сенсоры на вирус бешенства показал высокую чувствительность и специфичность,
линейный диапазон определяемых концентраций 107–109 частиц/мл Продемонстрирована
методика прямого иммуноанализа.
• Электрохимический иммуносенсор, разработанный с помощью простого протокола
функционализации, может в дальнейшем использоваться для обнаружения других
клинически значимых биомаркеров для удовлетворения потребностей клинического
анализа.
• Полиэлектролиты эффективно улучшают чувствительность иммуносенсоров. Гидрофильные
свойства подавляют неспецифическую адсорбцию, и упрощают процесс блокирования
поверхности, тем самым увеличивая селективность и специфичность сенсора.
• Полиэлектролиты увеличивают адсорбцию первичных антител на субстрате, тем самым
увеличивая чувствительность анализа.
11

12.

Спасибо за внимание!