Быстрый количественный магнитный иммуноанализ для чувствительного обнаружения токсинов в продуктах питания: нековалентная функционализация нанометок по сравнению с ковалентной иммобилизацией
Быстрый количественный магнитный иммуноанализ для чувствительного обнаружения токсинов в продуктах питания: нековалентная функционализация нанометок по сравнению с ковалентной иммобилизацией
Пресс-релиз публикации: Orlov A.V., Znoyko S.L., Malkerov J.A., Skirda A.M., Novichikhin D.O., Rakitina A.S., Zaitseva Z.G., Nikitin P.I., Quantitative Rapid Magnetic Immunoassay for Sensitive Toxin Detection in Food: Non-Covalent Functionalization of Nanolabels vs. Covalent Immobilization. // Toxins. – 2024. – V. 16. – № 1 (January 2024). – P. 5. DOI: 10.3390/toxins16010005
Главным результатом работы является создание нового универсального подхода к получению нековалентнo биофукционализированных магнитных нанометок и его всестороннее сравнение со стратегией ковалентной иммобилизации биораспознающих рецепторных молекул на наночастицы.
В отличие от ковалентных методик, которые требуют длительных и сложных процедур с использованием химически нестабильных реагентов и промежуточных очисток, предложенный подход обеспечивает крайнюю простоту и универсальность создания биофункционализированных наноагентов. Установлено, что предложенный подход позволяет получить функционализированные нанообъекты, обеспечивающие возможность разработки тест-систем с аналитическими характеристиками, не имеющими мировых аналогов. Эффективность таких тест-систем продемонстрирована на примере обнаружения природных токсинов в продуктах питания, показаны ультранизкие пределы обнаружения, широкий динамический диапазон и возможность экспрессного детектирования.
В работе также предложены новые методы для измерения плотности сорбции макромолекул на поверхности наночастиц и для изучения кинетических характеристик их взаимодействия с целевыми биомолекулами. Данные методы основаны на регистрации специфически связавшихся на иммунохроматографических мембранах магнитных нанометок по их нелинейному перемагничиванию на комбинаторных частотах. Показано, что полученные функционализированные магнитные нанометки обладают константами взаимодействия с биологически активными низкомолекулярными соединениями, не уступающими реализуемым при традиционных ковалентных подходах. Однако, разработанные методы существенно проще, дешевле и не требуют труднодоступных реагентов.
Созданная в работе аналитическая система может использоваться для диагностики, мониторинга и борьбы с контаминацией микотоксинами, что является критически важным для контроля пищевых продуктов. Кроме того, предложенный в работе подход позволяет существенно упростить создание сверхчувствительных тест-систем в таких областях как медицинская диагностика, мониторинг распространения инфекционных заболеваний, контроль безопасности окружающей среды.
Работа была полностью выполнена на базе лаборатории «Биофотоника» ИОФ РАН. Все авторы являются сотрудниками ИОФ РАН.
Пресс-релиз подготовил старший научный сотрудник центра естественно-научных исследований ИОФ РАН, кандидат физико-математических наук А.В. Орлов.
Рис. 1. Схема ковалентного (a) и нековалентного (b) подходов к функционализации магнитных нанометок. (с) Процедура магнитного иммунохроматографического анализа. (Источник: Orlov A.V., Znoyko S.L., Malkerov J.A., Skirda A.M., Novichikhin D.O., Rakitina A.S., Zaitseva Z.G., Nikitin P.I., Quantitative Rapid Magnetic Immunoassay for Sensitive Toxin Detection in Food: Non-Covalent Functionalization of Nanolabels vs. Covalent Immobilization. // Toxins. – 2024. – V. 16. – № 1 (January 2024). – P. 5. DOI: 10.3390/toxins16010005)