Флуоресцентный биосенсор глюкозы - Fluorescent glucose biosensor

Флуоресцентные биосенсоры глюкозы находятся устройства которые измеряют концентрация из глюкоза в пациенты с диабетом с помощью чувствительных белок который передает концентрацию с помощью флуоресценция, альтернатива амперометрическое ощущение глюкозы. Из-за распространенности диабета это основной двигатель при создании флуоресцентных биосенсоров. Недавняя разработка была одобрена FDA, позволяя новый непрерывный мониторинг глюкозы система EverSense, которая представляет собой 90-дневный монитор глюкозы с использованием флуоресцентных биосенсоров.[1]

Заявление

Основная статья: Управление диабетом

Контроль уровня глюкозы имеет решающее значение для сведения к минимуму повреждений, вызванных диабетом.[2] Как следствие, в сочетании с введением инсулина основным требованием к пациентам с диабетом является регулярный мониторинг уровня глюкозы в крови.[2] Недостатком широко используемых в настоящее время систем мониторинга является количество считываний ниже оптимального из-за их зависимости от капли свежей крови. Некоторые мониторы непрерывного действия глюкозы коммерчески доступны, но страдают серьезным недостатком короткого срока службы зонда. Большинство из них работают амперометрически. В результате предпринимаются попытки создать датчик, основанный на другом механизме, например, с помощью внешней инфракрасной спектроскопии или с помощью флуоресцентных биосенсоров.[3]

Существуют различные стратегии для определения уровня глюкозы с помощью флуоресценции.[4] и чаще всего Лад анализ конкуренции между глюкозой и меченым полимером глюкозы за сайт связывания Конканавалин А.[4][5][6][7][8]На протяжении многих лет, используя комбинацию рационального дизайна и подходов к скринингу, многие возможные комбинации флуоресцентного сенсора на глюкозу изучались с разной степенью успеха: в большинстве подходов концентрация глюкозы преобразуется в изменение флуоресценции либо с помощью Лад пара[4][5][6][7][9][10][11][12] или используя экологически чистые (сольватохромные) красители[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 флуорофором, функционализированным бороновой кислотой[19][20] или белок, такой как глюкозооксидаза,[9][21] конканавалин А,[6][7][10][20] белок, связывающий глюкозу / галактозу,[8][11][12] глюкозодегидрогеназа[10] и глюкокиназа.[14][22]В общем, изменение, наблюдаемое с Лад конкурентов мало (см. ниже).

Теория флуоресценции

Спектры поглощения и излучения флуоресцеин
Основная статья: Флуоресценция в науках о жизни

Флуоресценция - это свойство некоторых молекул, называемое флуорофоры, в котором они испускают фотон вскоре после поглощения фотона с более высокой длиной волны.[23]

Чтобы быть более конкретным, для того, чтобы электрон на внешней орбитали молекулы перескочил с орбитали в основном состоянии на орбиталь возбужденного состояния, требуется фиксированное количество энергии, которое в случае хромофоров (молекул, поглощающих свет), можно получить, поглотив фотон 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 фотон и требуемая энергия возбуждения будут иметь меньшую энергию, чем поглощенный фотон, или, выражаясь в терминах длины волны, испускаемый фотон будет иметь более длинную волну. Разница между двумя длинами волн называется Смена Стокса.[23]

Это свойство можно найти в квантовые точки, определенный лантаноиды и некоторые Органические молекулы с делокализованные электроны.[23]

Эти возбужденные молекулы имеют увеличенный дипольный момент и в некоторых случаях могут претерпевать перестройку внутреннего 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 энергичное расположение, называемое релаксацией растворителя. При этом энергия возбужденного состояния уменьшается, а степень различия в энергии зависит от полярности растворителя, окружающего молекулу.[23]

Альтернативный подход - использовать сольватохромные красители,[13][14][15] которые меняют свои свойства (интенсивность, период полураспада, возбуждение и спектры излучения) в зависимости от полярности и заряда окружающей их среды. Следовательно, их иногда вольно 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 кармане связывания глюкозы, в результате чего замещение воды, присутствующей в глюкозе, снижает полярность.[23]

Еще одно свойство флуоресценции, которое нашло широкое применение: Фёрстеровский резонансный перенос энергии (Лад), в котором энергия возбужденного электрона одного флуорофора, называемого донором, передается ближайшему акцепторному красителю, либо тушителю темноты (неизлучающий хромофор), либо другому флуорофору, спектр возбуждения которого перекрывается со спектром возбуждения. спектр излучения донорного красителя, что приводит к снижению флуоресценции.[23]

Для сенсорных целей это свойство, как правило, используется либо в сочетании с биомолекулой, такой как белок, который претерпевает конформационные изменения 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. Следовательно Лад между сайтом связывания и конкурирующим лигандом уменьшается при увеличении концентрации аналита. В общем, в случае глюкозы конкурирующим лигандом является декстран, длинный полимер глюкозы, прикрепленный к каркасу или ферменту.

Фёрстеровский резонансный перенос энергии

Мультфильм FRET между двумя белками, взаимодействующими с белками, помеченными флуоресцеин и тетраметилродамин
Основная статья: Фёрстеровский резонансный перенос энергии

За прошедшие годы с использованием комбинации рационального дизайна и процедур скрининга с разной степенью успеха было создано множество возможных типологий флуоресцентных сенсоров для определения глюкозы. Как правило, эти датчики полагаются на Лад[4][5][6][7][9][10][11][12] или по чувствительности к смене полярности[13][14][15] чтобы перевести концентрацию глюкозы в интенсивность флуоресценции.

Помимо флуорофоров, эти сенсоры содержат молекулу, которая придает специфичность глюкозе, обычно это белок. Для этой цели использовались самые разные белки, часто разные лаборатории концентрировались на одном конкретном белке.

Первый биосенсор глюкозы, о котором сообщалось в литературе, был создан в 1982 году группой Шульца с использованием Лад анализ конкуренции между глюкозой и меченым полимером глюкозы за сайт связывания Конканавалина А, заключенного в полое диализное волокно.[21] В результате Con A широко использовался в последующих датчиках в нескольких лабораториях,[4][5][6][7][8][10][24] однако Con A имеет обратную сторону - высокую токсичность и низкую обратимость. В результате другие связывающие глюкозу белки исследуются и исследуются в нескольких лабораториях.

В компании Biotex Inc. (Хьюстон) Макниколс и Балластардт создали диализный волокно ConA. Лад сенсор, который в течение нескольких лет тестировался 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 при флуоресцентном зондировании либо просто как апофермент, либо как холофермент. Исключением из этой группы датчиков является группа Biocapacitor A Sode, которая вместо этого полагается на глюкозодегидрогеназу.[11]

Активность глюкозооксидазы также использовалась для создания флуоресцентных / фосфоресцентных датчиков 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 его коллегами в 1984 году.[20] а затем несколько групп.[27][28][29][30][31][32]

Чтобы быть конкретным, Эндо[31] и Пашич[32] использовали этот метод гашения кислорода на основе GOx для создания сенсора на основе волокна, в то время как МакШейн использует анализ гашения кислорода на основе GOx в микросферах, сделанных с целью подкожной инъекции, чтобы создать то, что группа придумала, «умная татуировка» ", датчик, работающий неинвазивно, передавая данные по коже, используя тот факт, что кожа проницаема для ближнего инфракрасного света. Кроме того, эта группа создала несколько Лад анализы завершения, сначала с использованием ConA (TRITC-Con A / FITC-декстран (500 кДа)),[24] но затем переход на апофермент GOx в 2004 году (TRITC-apo-GOx / FITC-декстран (500 кДа)),[9] и в 2009 году тестирование сенсоров (QSY-21-apo-GOx / Alexa647-декстран) в микросферах.[33] Несколько других групп создали умные татуировки и рассматриваются ниже.[34][35]

Один конкретный тест на гашение рутения кислородом GOx был использован в исследовании в группе Инго Климанта в полнофункциональном сенсоре для измерения уровня глюкозы у здорового добровольца. Сенсор был сконструирован путем функционализации кислородного сенсора глюкозооксидазой и введения его во внешнюю часть катетера, используемого для мониторинга.[32]

Апоферменты все еще могут связывать глюкозу, но из-за отсутствия кофакторов (in vitro) не могут катализировать свою реакцию, поэтому вероятность их повреждения снижается.

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

Большинство флуорофоров, используемых для сенсоров, представляют собой небольшие молекулы, хотя некоторые сенсоры были сделаны с использованием квантовых точек (КТ) или флуоресцентного белка.

Датчики изготовлены с использованием QD в качестве Лад доноры и небольшая молекула или наночастица золота (тушитель темноты) в качестве акцепторов. Примером первого является сенсил Леба, оптоволоконная система, в которой квантовая точка прикреплена к ConA, в то время как тетраметилродамин присоединен к циклодекстрану, который, в свою очередь, прикреплен к диакрилатному каркасу PEG.[7] Примером последнего является Tang с QDs-ConA-beta-CDs-AuNPs.[37]

Флуоресцентный белок может быть превращен в белок слияния с желаемым белком, минуя этапы мечения. Шульц сделал Ggbp молекула с двумя GFP на каждом конце. Об этом не сообщалось в литературе, но теоретически это можно улучшить, выполнив направленную эволюцию in vitro с использованием FACS. Это нелегко сделать с помощью маркировки, хотя компания Pitner попыталась провести скрининг.[38]

Флуоресценция - не единственный тип люминесценции, достижимый в биологических системах: хемилюминесценция, генерация света посредством химических реакций, вырабатывается некоторыми белками, такими как акеорин симбионта у медуз и люцифераза симбионта у светлячков. Они использовались для изготовления сенсоров глюкозы: Даунерт делает Ggbp-расколоть акеорин датчик[16] а в 2009 году Кодзи Содэ сделал Ggbp-люцифераза с Asp459Asn (Glc, а не Gal).[39]

В дополнение к низкомолекулярным красителям использовались флуоресцентные белки: одна группа создала ближний инфракрасный (NIR) Лад датчик обнаружен с помощью решенный во времени / нанотомография аллофикоцианин-ConA / малахитовый зеленый-декстран,[10][40][41][42] касательно Лад с аллофикоцианином, который рассмотрел Макколл.[43]

Помимо белка как глюкозосвязывающего фрагмента, бороновая кислота были использованы функционализированные молекулы. Бороновая кислота связывается с вицинальными группами, предпочтительно с гидроксилом; следовательно, он имеет высокое сродство к углеводам.[44] Использование группы бороновой кислоты для распознавания сахаридов широко изучалось Синкаем, Джеймс и их сотрудники.[45][46][47][48][49]Чтобы воспользоваться этим, было использовано несколько подходов.

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

Альтернативный подход заключается в фотоиндуцированном переносе электронов (ПЭТ), механизме тушения флуоресценции за счет богатой электронами третичной аминогруппы возле флуорофора, на которую влияет изменение заряда соседней боронатной группы при связывании глюкозы. . Это использовалось в сочетании со сроком службы одной группой.,[51][52] не только во флуоресценции, но и как агент ЯМР для визуализации с Европий (3+) краситель бороновая кислота.[53]

Красители, чувствительные к окружающей среде

Пример экологически чувствительного красителя, Бадан, который имеет третичный амин и кетон на противоположных концах, демонстрирует большое изменение дипольного момента при возбуждении (включая перенос внутреннего заряда), что, в свою очередь, приводит к значительному снижению энергии, когда происходит релаксация растворителя.
Основная статья: Флуоресценция в науках о жизни § Чувствительность к окружающей среде

Большинство датчиков, использующих экологически чувствительные красители, используют Ggbp, транспортный белок, который связывается с D-глюкозой и D-галактозой и транспортирует их к мембранно-связанному рецептору Trg, запускающему хемотаксис бактерии к этому источнику глюкозы.[54] Он принадлежит к семейству malG в Escherichia coli, которое включает белок, связывающий мальтозу,[55] которые, в зависимости от присутствия глюкозы, могут принимать две различные конформации[55] или, возможно, три[56] создание шарнирного движения на 31 ° между двумя глобулярными доменами, соединенными шарниром, который представляет собой карман для связывания глюкозы.[57] Его сродство к глюкозе K = 0,2 мкМ,[58] что намного ниже патофизиологического диапазона глюкозы, обнаруженного при диабете (1,7-33 мМ).[59] Как следствие, было проведено несколько исследований по снижению сродства Ggbp, что в противном случае привело бы к почти насыщению Ggbp на протяжении патофизиологических концентраций глюкозы. Связывающее сродство Ggbp изменяется, когда он мечен эндостерически или перистерически, поэтому было создано несколько мутантов, которые работают в диапазоне, близком к патофизиологическому уровню глюкозы.

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 автофлуоресценции при связывании глюкозы.[60]

Некоторые исследования с Ggbp а сольватохромные красители работают не для создания сенсора, а для выяснения химии, лежащей в основе конформационного изменения Ggbp. Примеры этого включают исследование с использованием L255C с акрилоданом и рутением на N-конце, показывающее три конформационных состояния: закрытый и скрученный,[56] флуоресценция и фосфоресценция триптофана W183 при нормальных условиях [52], при высоком давлении[61] и с кальцием или без него.[62]

Sode et al. сделал серию мутантов Ggbp для увеличения Kd в немеченой форме около физиологического диапазона (Phe16Ala) и устранения специфичности галактозы (Asp14Glu).[12]

Реакция чувствительного к окружающей среде красителя, прикрепленного к определенному остатку Ggbp зависит не только от участка мечения, в котором находится определенная среда, но и от природы красителя, который по-разному взаимодействует в зависимости от его геометрии. Взаимодействие между данным красителем и окружающей средой трудно предсказать in silico. В результате, чтобы получить работающий датчик, в нескольких независимых исследованиях был проведен скрининг набора экологически чувствительных красителей, прикрепленных к нескольким возможным участкам в связывающем кармане (эндостерический участок), рядом с ним (перистерический участок) или вдали от него (аллостерический участок). ).[63]

Одно преимущество Ggbp заключается в том, что в диком типе отсутствуют остатки цистеина, что делает введение этого остатка в конкретное место идеальным для мечения.

Команда под руководством Homme Hellinga[nb 1] провели два больших экрана. В первом (2002 г.) они создали серию (320 конструкций) меченых мутантов 11 бактериальных периплазматических связывающих белков, включая Ggbp для которых они создали девять мутантов, вводящих цистеин в конкретное пятно (Y10C, N15C, E93C, E149C, H152C, W183C, L255C, D257C, V296C), и протестировали ответ при пометке 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 составленных комбинаций, Ggbp меченный акрилоданом в положении W183C имел пятикратное изменение и kd = 5 мМ.[64]

В последующем исследовании (2007 г.) с использованием термостойкого Ggbp от Thermotoga maritima они проверили пять мутантов (Y13C, W14C, Y189C, S131C и M239C) с четырьмя красителями (Ianbd, Акрилодан, Cy5 и Cy3), идентифицирующий конъюгат Y13C-Cy5, который давал 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-ИАЭДАНЫ, MDCC и Ianbd эфир), идентифицирующий M182C-MDCC, который дал 30% изменение флуоресценции.[15] Совершенно иной подход был применен Питнером из BD, который использовал единственный краситель (Ianbd), прикрепленный к E149C, в качестве отправной точки для скрининга направленной эволюции, в котором библиотека мутантов создается и отбирается для «победителей», а именно мутантов, отвечающих критериям отбора. С помощью этого подхода они идентифицировали E149C / A213R / L238S с kd 10 мМ и восьмикратным увеличением флуоресценции;[38] этот мутант позже был использован для SPR.[65]

Независимо[nb 2] другая группа (J Pickup) тестировала два мутанта (H152C и M182C), меченные Бадан (6-бромацетил-2-диметиламинонафталин), связанный с тиольной группой цистеина, введенного в сайт 152 (мутант H152C). Это показало трехкратное увеличение (изменение 200%) после насыщения связывания глюкозы, что сделало его идеальным кандидатом в качестве сенсора. Более поздняя работа с использованием мутаций, выявленных Питнером (см. Выше),[38] создал Баданпомеченный Ggbp мутант (H152C / A213R / L238S) с константой диссоциации в диапазоне физиологической глюкозы человека (Km = 11 мМ) и двукратным увеличением флуоресценции (изменение 100%).

Автофлуоресценция тканей

Другая пара работ предполагает, что естественная флуоресценция (аутофлуоресценция) тканей может использоваться для отслеживания концентраций глюкозы. В этих исследованиях использовался тот факт, что НАД (P) H в восстановленной форме является автофлуоресцентным, и метаболиты, такие как глюкоза, вызывают предсказуемое увеличение НАД (P) H снижение.[66][67]

Зондирование in vivo

Альтернативный способ измерения изменения окружающей среды красителей - это изменение их срока службы, что может дать лучшие результаты в некоторых датчиках, использующих лантаноиды или, например, вышеупомянутый комплекс металл-лиганд рутения (Ru) либо с GOx, либо в виде Лад акцептор чувствительного к окружающей среде красителя, как в случае ANS26-Ggbp в кювете с рутениевым покрытием, которая показывает небольшое увеличение интенсивности, но значительное изменение срока службы.[68]

Конструирование флуоресцентного белка - это только одна подсистема клинически жизнеспособного устройства мониторинга: чувствительный белок должен быть иммобилизован, а его флуоресценция должна считываться подсистемой обнаружения, которая, в свою очередь, информирует пользователя.

В идеальной ситуации детектор может быть имплантирован с иммобилизованным белком и опрашиваться с помощью радиочастоты, однако в настоящее время это достигается только с помощью амперметрических 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 передают как возбуждающий, так и излучаемый свет, источник фильтрованного света (как правило, лазер) и фотодетектор с фильтром (ПЗС или ФЭУ). Собранная таким образом информация затем анализируется с помощью компьютера.[7][23]

Умная татуировка

Кожа проницаема для ближнего инфракрасного света (NIR). Как следствие, красители в ближнем инфракрасном диапазоне можно измерить по коже без необходимости использования оптического волокна; МакШейн назвал это «умной татуировкой», разработав метод 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. Как следствие, Питнер сделал реактивный краситель нильский красный,[70][71] но на сегодняшний день ни одного исследования с нильским краснымGgbp датчик был проведен.

Тем не менее, было проведено несколько исследований с красителями NIR. Пикап и Берч сделали НИР Лад датчик, измеряющий как счетчики с временным разрешением, так и нанотомографию аллофикоцианина-ConA / малахитового зеленого-декстрана,[10][40][41][42] где аллофикоцианин представляет собой флуоресцентный белок NIR.[43] В другом исследовании автофлуоресценция NAPH, энергоносителя в клетках, была оценена как косвенный индикатор.[66][67]

Группа BioTex Inc во главе с Макниколсом и Баллерштадтом создала NIR Лад датчик на основе ConA, с красителями NIR Alexa 647 и Alexa 750 (первоначально Alexa 647 и cy7), заключенный в диализное волокно, прикрепленное к концу оптического волокна, которое они назвали «FAS» (флуоресцентный). Для повышения стабильности они прикрепили белок к сефадексу, макропористому гидрогелю. Несмотря на изменение Лад только 35% в патофизиологическом диапазоне (возможно, максимальное изменение 40% от отсутствия глюкозы до насыщения), сенсор, как было показано, снижает функциональность только на 20% после 450 дней инкубации при 37 ° C (99 ° F) и для мониторинга глюкоза, а также датчик Medtronic / Minimed CGMS на животных моделях (мыши, свиньи и собаки); однако их заявленная цель - создать умную татуировку.[8][19][25][26][72]

Лаборатория Дрейпера также разрабатывает умные татуировки и в настоящее время тестирует их на животных. Работоспособность и идентичность датчика не раскрываются.[73]

Инкапсуляция в диализных мембранах

Несмотря на более высокую пользу смарт-татуировок по сравнению с трансдермальным оптическим волокном, еще не было продемонстрировано ни одной смарт-татуировки in vivo, в то время как волоконно-оптические системы могут быть потенциальными датчиками.[7][19][25][26][31][50][74][75]

Большинство сенсоров, упомянутых в предыдущих разделах, состояли из меченых белков в растворе. Единственные датчики, которые продвинулись к имплантируемому датчику, были либо датчиками GOx – рутениевого анализа кислородного тушения, либо Лад датчики соревновательного анализа; на сегодняшний день не опубликовано ни одного чувствительного к окружающей среде сенсора на основе красителя, прикрепляемого к концу волокна.

Чтобы биосенсоры на основе волокон работали, белок должен быть иммобилизован на волокне, которое может быть захвачено в полой трубке из диализной мембраны.[19][25][26][31][74] или заключенный в гидрогель.[7][50][75]

Полая диализная трубка - это трубка с субмиллиметровым диаметром, стенки которой состоят из пористой сшитой целлюлозы, предназначенной для пропускания небольших растворенных веществ, но не крупных биомолекул, таких как белок, с пределом отсечения от 0,5 до 20 кДа.[76] Как следствие, они хорошо подходят для сенсорных применений, когда аналит может свободно диффундировать, а белки - нет, как сенсорный белок внутри, так и протеазы крови / интерстициальной ткани. Фактически, датчик GlucoDay компании Menarini Diagnostics имеет увеличенный срок службы, поскольку вводимый зонд использует диализную мембрану, хотя для значительного увеличения скорости диффузии он соединен с насосом.[77]

Инкапсуляция в гидрогеле

Смотрите также: гидрогель

Что касается его применения для флуоресцентного определения глюкозы, первого биосенсора глюкозы по флуоресценции, который, как уже упоминалось, был создан в 1982 году с помощью Лад конкурентный анализ на сайт связывания ConA, заключенный в запечатанную пробирку для микродиализа,[21] в той же лаборатории, а именно Дж. Шульца, в 2001 году было опубликовано другое исследование с использованием микродиализных волокон с использованием Лад Датчик ConA, но с другими метками и с использованием сефадекса вместо декстрана (первый 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, в котором использовался тот же самый датчик. Лад система в диализной трубке.[8][19][25][26] Чтобы быть конкретным, меченый белок загружали наконечником P10 в диализную трубку шириной 200 мкм, которая была запечатана цианоакрилатом (суперклеем) на одном конце с концом оптического волокна, вставленным внутрь, или без него.

В области сенсоров аналитов сенсоры глюкозы были на переднем крае из-за большого количества исследований сенсоров 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 основанных на различных методах обнаружения (флуоресценция, поглощение, хемилюминесценция и рассеяние) и методах прикрепления (покрытие, гидрогели) , или мембраны).[78][79][80][81][82][83]

Однако большинство этих сенсоров полагается на захват белка гидрогелями, поскольку они более прочные и защищают белок больше, чем простое покрытие или мембрана. Гидрогель - это пористая сшитая полимерная матрица, заполненная 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 за счет физического захвата белка, имеющего поры меньше, чем у белков, либо путем химического связывания белка с матрицей. В физически захватывающих гелях белок должен добавляться, когда гель сшивается, поэтому используемые условия не должны повредить белок, за исключением гидрогеля, для которого требуются неводные растворители или агрессивные химические вещества.[88][89] примером является катализируемый TEMED персульфат (инициирование перекисного радикала) акриламид или акрилат, которые используются для SDS PAGE, но не для инкапсуляции белка.

Гидрогели широко изучались, в основном, для улавливания небольших молекул для доставки лекарств, включая случаи, когда наночастицы гидрогеля медленно высвобождают лекарство в целевой участок. Гидрогели можно классифицировать в соответствии с их полимерными составляющими, которые могут быть природными (гиалуронан, альгиновая кислота, пектин, каррагинан, хондроитинсульфат, декстран и декстрансульфат, хитозан, полилизин, коллаген, карбоксиметилхитин, фибрин, агароза, пуллулан) или синтетическими. (ПЭГ, PLA, PLGA, PCL, PHB, ПВА, ПНВП, П (HEMA),[требуется разъяснение ] p (бискарбоксифеноксифосфазен), p (GEMA-сульфат) и др.) или их гибрид. В дополнение к органическим гидрогелям существуют золь-гели, которые представляют собой силикаты с мостиковым мостиком (или оксид титана), которые полимеризуются в воде.[88] Дополнительной классификацией может быть метод полимеризации, который может быть физическим (замораживание или нагревание) или химическим (гамма-излучение, кислород или фотоиндуцированное). радикальная полимеризация в случае акрилатов, винилов и акриламидов).[89]

Все различные гидрогели имеют разные преимущества и недостатки, такие как биосовместимость, стабильность белка, токсичность или время жизни; например, условия гелеобразования для золь-гелей могут повредить белок, и в результате могут быть добавлены несколько сополимеров, таких как хитозан (получение гибридных гелей)[90] или альтернативные мономеры, такие как модифицированный гликолем тетраэтоксисилан, поскольку он более биосовместим, чем обычно используемый метокси- или этоксимодифицированный тетраэтоксисилан.[91]

Волокна с гидрогелем

Смотрите также: биосенсор

Что касается оптоволоконных биосенсоров, было использовано несколько гидрогелей, но в основном полимеры на основе акрилата и золь-гели, полученные путем химического или физического улавливания. В случае ацетилхолинэстеразы, мишени многих пестицидов, были созданы сенсоры, химически связывающие фермент с акрилатным гидрогелем.[92] или физически захват фермента в зольгеле.[84]

Биосенсор глюкозы на основе оптического волокна с улавливанием гидрогеля был изготовлен в лаборатории Леба (Ляо и его коллеги) и получил название Sencil. этот сенсор состоял из фото-сшитого гидрогеля PEG, модифицированного диакрилатом, содержащего тетрародамин (TRITC), помеченный Лад конкурирующий бетациклодекстрин и меченый квантовыми точками апофермент Конканавалин А. Функциональность этого сенсора тестировалась только in vitro; тем не менее, были проведены некоторые тесты, чтобы увидеть совместимость волокна, имплантированного трансдермально мышам. В частности, отслеживалось воспаление и измерялась энергия, необходимая для его удаления с помощью силы, что доказывало, что покрытое коллагеном волокно требовало большей силы, чем для удаления волос того же диаметра (200 мкл).[7]

Еще один волоконный датчик был создан в лаборатории Сингарам (Санта-Крус). При этом использовался гидрогель 2-гидроксиэтилметакрилата в качестве каркаса, на который были прикреплены два красителя: один флуоресцентный анионный краситель и катионный гаситель (точнее, виологен), функционализированный бороновой кислотой, которая принимает отрицательный заряд при связывании с глюкозой, в результате чего чистый заряд молекулы нейтрален и меньше привлекается флуорофором, следовательно, его интенсивность модулируется в зависимости от концентрации глюкозы.[50][93]

Большинство гидрогелей прикреплено к волокну, за исключением оптоволоконного датчика, созданного группой Ицубаяши для измерения уровня глюкозы в рыбе (индикатор здоровья), в котором в качестве опоры для гидрогеля использовалась диализная мембрана. Чтобы быть более конкретным, он основывался на анализе гашения кислородно-рутениевого кислорода GOx, в котором белок был смешан с AWP (поливиниловый спирт, функционализированный азидом, фото-сшиваемый полимер) и сшит с диализной мембраной, которая была намотана на предварительно изготовленный рутениевый кислородный зонд. (океанская оптика) и вставлен в иглу 18-го калибра с восемью отверстиями сбоку (как у самописца).[31] В такой установке целостность белка не влияет на датчик, если концентрация не ниже определенной. Как следствие, разрушение или недоступность фракции белка не является проблемой, в отличие от Лад или экологически чувствительное зондирование. Однако скорость отклика этого датчика мала и требует применения математического прогноза к измерениям.

Альтернативное использование бороновой кислоты в гидрогелях наблюдается в Стокке в Норвегии, где набухание акриламидного геля, функционализированного боронатом, из-за изменения заряда при связывании глюкозы измеряется интерферометром Фабри-Перо на другом конце волокна (обратите внимание, что это отличается от метода флуоресценции и основан на рассеянии).[75]

Исключение из использования трансдермального размещения оптического волокна наблюдается в ранее упомянутом волокне из группы Инго Климанта (тушение рутения кислородом, высвобождаемым глюкозно-катализированным GOx): датчик, по сути, был сконструирован путем функционализации предварительно изготовленного кислородного датчика. с глюкозооксидазой и вставив ее в устройство для определения глюкозы для амперометрических датчиков, в частности, катетер для микродиализа CMA 60, имплантированный трансдермально, и датчик, подключенный к его трубке Tygon. Этот датчик был протестирован на человеке-добровольце и показал результаты на уровне современных амперометрических систем.[32] Использование волокна было продиктовано его доступностью по сравнению с линзами с рутениевым покрытием, которые давали бы те же результаты, поэтому этот подход следует отнести к отдельной категории наряду с трансдермальными волокнами и умными татуировками. Однако цель группы - создать чувствительные к глюкозе наночастицы, которые можно исследовать с помощью трансдермального оптического волокна и контролировать магнитным способом. Как следствие, группа совершенствует датчик кислорода, исследуя новые чувствительные к кислороду фосфоресцентные материалы,[94][95][96] состав наночастиц[97][98][99] и создание магнитных наночастиц.[100][101]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Несмотря на споры вокруг Homme Hellinga (см. Споры вокруг Хеллинги расширяются ) эти результаты не исследуются.
  2. ^ Несмотря на присутствие того же мутанта, бумага[13] не цитирует[65] но получил мутант, исследуя вторичную структуру.

Рекомендации

  1. ^ Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (2018-07-24). «Система непрерывного контроля уровня глюкозы Eversense - P160048». Недавно одобренные FDA устройства. В архиве из оригинала на 2019-06-23. Получено 2019-06-23.
  2. ^ а б Влияние интенсивного лечения диабета на развитие и прогрессирование отдаленных осложнений инсулинозависимого сахарного диабета. Группа исследований по контролю диабета и его осложнениям. N Engl J Med, 1993. 329 (14): с. 977-86.
  3. ^ а б c Пикап, Дж. К. и др., Датчики глюкозы на основе флуоресценции. Биосенс ​​Биоэлектрон, 2005. 20 (12): с. 2555-65.
  4. ^ а б c d е Медоуз, Д. и Дж. Шульц, Разработка, производство и характеристика оптоволоконного сенсора сродства к глюкозе на основе гомогенной системы анализа передачи энергии флуоресценции. Analytica Chimica Acta, 1993. 280 (1): p. 21-30.
  5. ^ а б c d е Ballerstadt, R. и J.S. Шульц, датчик полого волокна сродства флуоресценции для непрерывного трансдермального мониторинга глюкозы. Анальный хим, 2000. 72 (17): с. 4185-92.
  6. ^ а б c d е Сато К. и Дж. Анзай, Флуорометрическое определение сахаров с использованием конъюгатов конканавалина А-гликогена, меченных флуоресцеином. Анальный Биоанал Химия, 2006. 384 (6): с. 1297-301.
  7. ^ а б c d е ж грамм час я j k Ляо, К.С. и др., Чрескожный волоконно-оптический датчик для хронического мониторинга уровня глюкозы in vivo. Биосенс ​​Биоэлектрон, 2008. 23 (10): с. 1458-65.
  8. ^ а б c d е ж Ballerstadt, R., et al., Оценка эффективности in vivo трансдермального датчика сродства к резонансному переносу энергии флуоресценции в ближней инфракрасной области для непрерывного мониторинга глюкозы. Диабет Технол Тер, 2006. 8 (3): с. 296-311.
  9. ^ а б c d Chinnayelka, S. и M.J. McShane, RET нанобиосенсоры, использующие сродство апофермента к его субстрату. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2004. 4: с. 2599-602.
  10. ^ а б c d е ж грамм час Маккартни, Л.Дж. и др., Анализ времени жизни флуоресценции в ближней инфракрасной области для сывороточной глюкозы на основе аллофикоцианина конканавалина А. Анальный биохим, 2001. 292 (2): с. 216-21.
  11. ^ а б c d Hanashi, T. и др., BioCapacitor - новая категория биосенсоров. Биосенс ​​Биоэлектрон, 2009.
  12. ^ а б c d Сакагучи-Миками, А. и др., Разработка лигандной специфичности периплазматического связывающего белка для определения глюкозы. Biotechnol Lett, 2008. 30 (8): с. 1453-60.
  13. ^ а б c d е Хан, Ф., Л. Гнуди, и Дж. К. Пикап, Зондирование глюкозы на основе флуоресценции с использованием сконструированного связывающего глюкозу / галактозу белка: сравнение резонансного переноса энергии флуоресценции и стратегий маркировки экологически чувствительными красителями. Biochem Biophys Res Commun, 2008. 365 (1): с. 102-6.
  14. ^ а б c d е Браун, Дж. К. и др., Ферментативные флуоресцентные сенсоры глюкозы в микросферах: оценка реакции в динамических условиях. Диабет Технол Тер, 2006. 8 (3): с. 288-95.
  15. ^ а б c d Салинс, Л.Л. и др., Новая безреагентная сенсорная система для измерения глюкозы на основе галактозы / связывающего глюкозу белка. Анальный биохим, 2001. 294 (1): с. 19-26.
  16. ^ а б Тизли Хаморски, К. и др., Биолюминесцентный молекулярный переключатель глюкозы. Angew Chem Int Ed Engl, 2008. 47 (20): с. 3718-21.
  17. ^ Ye, K. и J.S. Шульц, Генная инженерия аллостерического индикаторного белка глюкозы для непрерывного мониторинга глюкозы с помощью флуоресцентного резонансного переноса энергии. Анальный хим, 2003. 75 (14): с. 3451-9.
  18. ^ Тан Б. и др., Новый нанобиосенсор для глюкозы с высокой чувствительностью и селективностью в сыворотке на основе резонанса флуоресценции Перенос энергии ( Лад) между квантовыми точками CdTe и наночастицами Au. Химия, 2008. 14 (12): с. 3637-44.
  19. ^ а б c d е Ballerstadt, R., et al., Волоконно-связанный флуоресцентный аффинный датчик для 3-дневного определения глюкозы in vivo. J Диабет Sci Technol, 2007. 1 (3): с. 384-93.
  20. ^ а б c Uwira, N., N. Opitz, D.W. Любберс, Влияние концентрации ферментов и толщины ферментного слоя на калибровочную кривую оптода для непрерывного измерения глюкозы. Достижения экспериментальной медицины и биологии, 1984. 169: с. 913-921.
  21. ^ а б c Шульц, Дж. С., С. Мансури, И. Дж. Goldstein, Affinity sensor: новый метод разработки имплантируемых сенсоров для глюкозы и других метаболитов. Уход за диабетом, 1982. 5 (3): с. 245-53.
  22. ^ Schaffar, B.P.H. и О.С. Вольфбайс, Быстродействующий оптоволоконный глюкозный биосенсор на основе кислородного оптрода. Биосенсоры и биоэлектроника, 1990. 5 (2): с. 137-148
  23. ^ а б c d е ж грамм час Лакович, Дж. Р., Принципы флуоресцентной спектроскопии. 3-е изд. 2006, Нью-Йорк: Springer. xxvi, 954 с.
  24. ^ а б Рассел, Р.Дж. и др., Биосенсор глюкозы на основе флуоресценции, использующий конканавалин А и декстран, инкапсулированный в гидрогель полиэтиленгликоля. Анальный хим, 1999. 71 (15): p. 3126-32.
  25. ^ а б c d е Ballerstadt, R., A. Gowda и R. McNichols, Датчик флуоресценции в ближнем инфракрасном диапазоне на основе флуоресцентного резонансного переноса энергии для мониторинга глюкозы. Diabetes Technol Ther, 2004. 6 (2): с. 191-200.
  26. ^ а б c d е Датт-Баллерштадт, Р. и др., Доклиническое исследование in vivo сенсора сродства флуоресценции для краткосрочного непрерывного мониторинга глюкозы в моделях мелких и крупных животных. Диабет Технол Тер, 2008. 10 (6): с. 453-60.
  27. ^ Trettnak, W., M.J.P. Лейнер, О.С. Вольфбайс, Оптические датчики 34. Волоконно-оптический глюкозный биосенсор с кислородным оптродом в качестве преобразователя. Аналитик, 1988. 113 (10): с. 1519-1523.
  28. ^ Schaffar, B.P.H. и О.С. Вольфбайс, Быстрореагирующий оптоволоконный глюкозный биосенсор на основе кислородного оптрода. Биосенсоры и биоэлектроника, 1990. 5 (2): с. 137-148.
  29. ^ Розенцвейг, З. и Р. Копельман, Аналитические свойства и влияние размера сенсора на оптоволоконный биосенсор микрометрового размера. Аналитическая химия, 1996. 68 (8): p. 1408-1413.
  30. ^ Янг, Дж. С. и др., Оптоволоконные биосенсоры для мониторинга кислорода и глюкозы. 17-я Международная конференция по оптоволоконным датчикам, Pts 1 и 2, M. Voet, et al., Editors. 2005 г., Spie-Int Soc Optical Engineering: Bellingham. п. 431-434.
  31. ^ а б c d е Эндо, Х. и др., Система оптического ферментного сенсора игольчатого типа для определения уровня глюкозы в крови рыб. Анальный Chim Acta, 2006. 573-574: с. 117-24.
  32. ^ а б c d Pasic, A., et al., Волоконно-оптический проточный датчик для онлайн-мониторинга глюкозы. Анальный Биоанал Химия, 2006. 386 (5): с. 1293-302.
  33. ^ Chaudhary, A., et al., Оценка глюкозочувствительного анализа аффинного связывания, заключенного во флуоресцентно растворенных ядерных альгинатных микросферах. Биотехнология Биоенг, 2009.
  34. ^ Штейн, E.W. и др., Микромасштабные ферментативные оптические биосенсоры с использованием нанопленок, ограничивающих массоперенос. 1. Изготовление и характеристика с использованием глюкозы в качестве модельного аналита. Анальный хим, 2007. 79 (4): с. 1339-48.
  35. ^ Stein, E.W., S. Singh и M.J. McShane, Микромасштабные ферментативные оптические биосенсоры, использующие нанопленки, ограничивающие массоперенос. 2. Модуляция отклика за счет изменения транспортных свойств аналита. Анальный хим, 2008. 80 (5): с. 1408-17.
  36. ^ D'Auria, S., et al., Новый флуоресцентный конкурентный анализ для определения глюкозы с использованием термостабильной глюкокиназы из термофильного микроорганизма Bacillus stearothermophilus. Анальный биохим, 2002. 303 (2): с. 138-44.
  37. ^ Тан Б. и др., Новый нанобиосенсор глюкозы с высокой чувствительностью и селективностью в сыворотке на основе флуоресцентного резонанса Перенос энергии (FRET) между квантовыми точками CdTe и наночастицами Au. Химия, 2008. 14 (12): с. 3637-44.
  38. ^ а б c Amiss, T.J. и др., Разработка и быстрый выбор низкоаффинного связывающего глюкозу / галактозу белка для биосенсора глюкозы. Белковая наука, 2007. 16 (11): с. 2350-9.
  39. ^ Танеока, А. и др., Создание люциферазы, чувствительной к глюкозе. Биосенс ​​Биоэлектрон, 2009. 25 (1): с. 76-81.
  40. ^ а б Ролински, О.Дж. и др., Анализ флуоресценции глюкозы в ближней инфракрасной области с временным разрешением: возможности для трансдермального зондирования. J Photochem Photobiol B, 2000. 54 (1): с. 26-34.
  41. ^ а б Ролински, О.Дж. и др., Определение молекулярного распределения в анализе сродства к глюкозе на основе флуоресцентного резонансного переноса энергии. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc, 2001. 57 (11): с. 2245-54.
  42. ^ а б Ролински О.Дж. и др., Флуоресцентная нанотомография с использованием резонансной передачи энергии: демонстрация с использованием комплекса белок-сахар. Phys Med Biol, 2001. 46 (9): с. N221-6.
  43. ^ а б Макколл Р. Аллофикоцианин и перенос энергии. Biochim Biophys Acta, 2004. 1657 (2-3): с. 73-81.
  44. ^ Лоранд, Дж. П. и Дж. О. Эдвардс, Полиоловые комплексы и структура иона бензолбороната. Журнал органической химии, 1959. 24 (6): с. 769-774.
  45. ^ Саманкумара Санданаяке, К. Р. А., Джеймс, Т. Д., и Шинкаи, С. (1996) Pure Appl. Chem. 68(6), 1207–1212.
  46. ^ Джеймс, Т. Д., Саманкумара Санданаяке, К. Р. А., и Шинкаи, С. (1996) Энгью. Chem. Int. Эд. Англ. 35, 1910–1922.
  47. ^ Купер, К. Р., и Джеймс, Т. Д. (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 Шинкай, С. (1997) Тетраэдр 53(25), 8335–8348.
  50. ^ а б c d Гэмси, С. и др., Непрерывное обнаружение глюкозы с использованием виологенов, замещенных бороновой кислотой, во флуоресцентных гидрогелях: линкерные эффекты и распространение на волоконную оптику. Langmuir, 2006. 22 (21): с. 9067-74.
  51. ^ DiCesare, N. и J.R. Lakowicz, Оценка двух синтетических глюкозных зондов для определения времени жизни флуоресценции. Анальный биохим, 2001. 294 (2): с. 154-60.
  52. ^ Джин С., В.Дж., Ли М., Ван Б., Синтез, оценка и компьютерные исследования длинноволновых флуоресцентных репортеров бороновой кислоты на основе нафталимида. Химия, 2008. 14 (9): с. 2795-804, г.
  53. ^ Ren, J., et al., Отображение тканевого распределения глюкозы в печени с использованием датчика PARACEST. Магн Резон Мед, 2008. 60 (5): с. 1047-55.
  54. ^ Вяс, Н.К., М.Н. Вьяс и Ф.А.Киочо, Новый сайт связывания кальция в связывающем галактозу белке бактериального транспорта и хемотаксиса. Природа, 1987. 327 (6123): с. 635-8.
  55. ^ а б Боос, В. и А.С. Гордон, Транспортные свойства галактозосвязывающего белка Escherichia coli. Возникновение двух конформационных состояний. J Biol Chem, 1971. 246 (3): с. 621-8.
  56. ^ а б Мессина, Т. и Д.С. Талага, Свободные от белков энергетические ландшафты, реконструируемые связыванием лигандов. Biophys J, 2007. 93 (2): с. 579-85.
  57. ^ Боррок, М.Дж., Л.Л. Кисслинг, и К.Т. Форест, Конформационные изменения белка, связывающего глюкозу / галактозу, освещенного открытыми, не связанными с лигандом структурами сверхвысокого разрешения, связанными с лигандами. Белковая наука, 2007. 16 (6): с. 1032-41.
  58. ^ Вяс, Н.К., М.Н. Vyas и F.A. Quiocho, Сайты связывания сахара и сигнальных преобразователей хеморецепторного белка галактозы Escherichia coli. Наука, 1988. 242 (4883): с. 1290-5.
  59. ^ Sacks, D.B., et al., Руководство и рекомендации по лабораторному анализу в диагностике и лечении сахарного диабета. Clin Chem, 2002. 48 (3): с. 436-72.
  60. ^ D'Auria, S., et al., Исследования триптофановой фосфоресценции D-галактозы / D-глюкозосвязывающего белка из Escherichia coli позволяют получить молекулярный портрет со структурными и динамическими характеристиками белка. J Proteome Res, 2007. 6 (4): с. 1306-12.
  61. ^ Marabotti, A., et al., Давление влияет на структуру и динамику белка, связывающего D-галактозу / D-глюкозу, из Escherichia coli, нарушая С-концевой домен белка. Биохимия, 2006. 45 (39): с. 11885-94.
  62. ^ D'Auria, S. и др., Связывание глюкозы с D-галактозой / D-глюкозосвязывающим белком из Escherichia coli восстанавливает вторичную структуру нативного белка и термостабильность, которые теряются при истощении кальция. J Biochem, 2006. 139 (2): p. 213-21.
  63. ^ а б Тиан, Ю. и др., Конструирование на основе структуры надежных биосенсоров глюкозы с использованием периплазматического глюкозосвязывающего белка Thermotoga maritima. Белковая наука, 2007. 16 (10): с. 2240-50.
  64. ^ де Лоримье, Р.М. и др., Создание семейства флуоресцентных биосенсоров. Белковая наука, 2002. 11 (11): с. 2655-75.
  65. ^ а б Hsieh, H.V. и др., Прямое обнаружение глюкозы с помощью поверхностного плазмонного резонанса с бактериальным глюкозо / галактозосвязывающим белком. Биосенс ​​Биоэлектрон, 2004. 19 (7): с. 653-60.
  66. ^ а б Эванс, Н.Д. и др., Неинвазивный мониторинг глюкозы с помощью автофлуоресцентной спектроскопии NAD (P) H в фибробластах и ​​адипоцитах: модель для определения уровня глюкозы в коже. Диабет Технол Тер, 2003. 5 (5): с. 807-16.
  67. ^ а б Эванс, Н.Д. и др., Глюкозозависимые изменения времени жизни адипоцитов и фибробластов, связанных с NAD (P) H, флуоресценции in vitro: потенциал для неинвазивного определения глюкозы при сахарном диабете. J Photochem Photobiol B, 2005. 80 (2): с. 122-9.
  68. ^ Толоса, Л. и др., Сенсор глюкозы для недорогого определения на основе продолжительности жизни с использованием генно-инженерного белка. Анальный биохим, 1999. 267 (1): p. 114-20.
  69. ^ Янг, Ю.Л. и др., Миниатюрный биосенсор глюкозы для исследований in vitro и in vivo. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2008. 2008: с. 3162-5.
  70. ^ Шерман, Д. Б., и др., Синтез тиол-реактивных длинноволновых флуоресцентных производных феноксазина для биосенсорных приложений. Bioconjug Chem, 2006. 17 (2): с. 387-92.
  71. ^ Томас, К.Дж. и др., Длинноволновый флуоресцентный биосенсор глюкозы на основе биоконъюгатов галактозы / глюкозосвязывающего белка и производных нильского красного. Диабет Технол Тер, 2006. 8 (3): с. 261-8.
  72. ^ "BioTex, Inc. - Исследования и разработки". Biotexmedical.com. Архивировано из оригинал 10 сентября 2011 г.. Получено 18 октября, 2010.
  73. ^ Наносенсорные технологии в Draper В архиве 12 июня 2010 г. Wayback Machine
  74. ^ а б Хан, Х. и др., Клиническое определение глюкозы в сыворотке крови человека с помощью биосенсора кожи томата. Clin Chim Acta, 2008. 395 (1-2): с. 155-8.
  75. ^ а б c Тирни, С., С. Волден, Б.Т. Stokke, Датчики глюкозы на основе чувствительного геля, встроенные в полость Фабри-Перо на оптоволоконной считывающей платформе. Biosens Bioelectron, 2009. 24 (7): с. 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 2010-10-26.
  78. ^ Монк, Д.Дж. и Д. Уолт, Биосенсоры на основе оптического волокна. Anal Bioanal Chem, 2004. 379 (7-8): стр. 931-45.
  79. ^ Вольфбейс О.С. Волоконно-оптические химические сенсоры и биосенсоры. Anal Chem, 2000. 72 (12): с. 81Р-89Р.
  80. ^ Вольфбейс О.С. Волоконно-оптические химические сенсоры и биосенсоры. Anal Chem, 2002. 74 (12): с. 2663-77.
  81. ^ Вольфбейс О.С. Волоконно-оптические химические сенсоры и биосенсоры. Anal Chem, 2004. 76 (12): с. 3269-83.
  82. ^ Вольфбейс О.С. Волоконно-оптические химические сенсоры и биосенсоры. Anal Chem, 2006. 78 (12): с. 3859-74.
  83. ^ Вольфбейс О.С. Волоконно-оптические химические сенсоры и биосенсоры. Anal Chem, 2008. 80 (12): с. 4269-83.
  84. ^ а б Андреу, В. и Ю.Д. Clonis, портативный оптоволоконный биосенсор пестицидов, основанный на иммобилизованной холинэстеразе и золь-гель бромкрезоловом пурпурном для использования в полевых условиях. Биосенсоры и биоэлектроника, 2002. 17 (1-2): с. 61-69.
  85. ^ Дун, Р.А. и H.C. Цай, Иммобилизация и характеристика золь-гель-инкапсулированного ацетилхолинэстеразного волоконно-оптического биосенсора. Analytica Chimica Acta, 2001. 434 (2): с. 239-246.
  86. ^ Файн, Т. и др., Люминесцентные дрожжевые клетки, заключенные в гидрогели, для химического биодетектирования эстрогенной эндокринной системы. Biosens Bioelectron, 2006. 21 (12): с. 2263-9.
  87. ^ Иваск, А. и др., Оптоволоконные бактериальные биосенсоры и их применение для анализа биодоступной Hg и As в почвах и отложениях в районе добычи Азнальколлар в Испании. Biosens Bioelectron, 2007. 22 (7): с. 1396-402.
  88. ^ а б Гупта, Р. и Н.К. Чаудхури, Удержание биомолекул в золь-гель матрице для приложений в биосенсорах: проблемы и перспективы на будущее. Biosens Bioelectron, 2007. 22 (11): с. 2387-99.
  89. ^ а б Хамиди, М., А. Азади и П. Рафией, Наночастицы гидрогеля в доставке лекарств. Adv Drug Deliv Rev, 2008. 60 (15): p. 1638-49.
  90. ^ Ван, Г. и L.M. Zhang, Использование нового гибридного материала полисахарид-диоксид кремния для создания амперометрического биосенсора перекиси водорода. J. Phys Chem B, 2006. 110 (49): p. 24864-8.
  91. ^ Ван, Г. и L.M. Zhang, Биологически чистый силикагель для захвата белков in situ: образование с участием биополимеров и его кинетический механизм. J. Phys Chem B, 2009.
  92. ^ Issberner, J.P., et al., Комбинированная визуализация и химическое определение высвобождения L-глутамата из сплетения передней кишки чешуекрылых, Manduca sexta. J. Neurosci Methods, 2002. 120 (1): p. 1-10.
  93. ^ Тонийот П. и др., Непрерывное определение уровня глюкозы с помощью флуоресцентных тонкопленочных гидрогелей. 2. Изготовление оптоволоконных датчиков и испытания in vitro. Diabetes Technol Ther, 2006. 8 (3): с. 279-87.
  94. ^ Борисов, С. Климант И. Сверхяркие кислородные оптоды на основе циклометаллированных иридиевых (III) кумариновых комплексов. Anal Chem, 2007. 79 (19): с. 7501-9.
  95. ^ Борисов С.М., Зенкл Г., Климант И. Фосфоресцирующие комплексы платины (II) и палладия (II) с азатетрабензопорфиринами - новые красные лазерные диодно-совместимые индикаторы для оптического определения кислорода. Интерфейсы ACS Appl Mater. 2 (2): с. 366-374.
  96. ^ Борисов С.М., Нусс Г., Климант И. Возбудимые красным светом кислородочувствительные материалы на основе бензопорфиринов платины (II) и палладия (II). Anal Chem, 2008. 80 (24): с. 9435-42.
  97. ^ Зенкл, Г., Майр Т. и Климант И., Чувствительные к сахару флуоресцентные наносферы. Macromol Biosci, 2008. 8 (2): p. 146-52.
  98. ^ Борисов С.М., Майр Т., Климант И., Гранулы из поли (блок-стирола и винилпирролидона) как универсальный материал для простого изготовления оптических наносенсоров. Anal Chem, 2008. 80 (3): с. 573-82.
  99. ^ Борисов, С. и И. Климант, Оптические наносенсоры - интеллектуальные инструменты в биоаналитике. Аналитик, 2008. 133 (10): с. 1302-7.
  100. ^ Chojnacki, P., G. Mistlberger, I. Klimant, Раздельные магнитные датчики для оптического определения кислорода. Angew Chem Int Ed Engl, 2007. 46 (46): p. 8850-3.
  101. ^ Мистлбергер, Г. и др., Сферы оптических датчиков с магнитным дистанционным управлением для мониторинга кислорода или pH. Anal Chem. 82 (5): с. 2124-8.