Microbead (исследование) - Microbead (research)

Эта статья о микрогранулах различного состава, которые используются в исследованиях. Информацию о пластиковых микрошариках, обычно используемых в косметике, см. Микрошарики. Для использования в других целях см. Микросфера (значения).
Суперпарамагнитные микрошарики: моноразмерные шарики Dynabeads (изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа)

Микрошарики, также называемый Угельстадские частицы[1][2][3] после норвежского химик, профессор доктор филос. Джон Угельстад, который изобрел их в 1977 году и запатентовал метод в 1978 году,[4] находятся однородные полимерные частицы обычно диаметром от 0,5 до 500 мкм. Биореактивные молекулы могут абсорбироваться или связываться с их поверхностью и использоваться для разделения биологических материалов, таких как клетки, белки, или же нуклеиновые кислоты.

Микрошарики использовались для выделения и обращения с конкретным материалом или молекулами, а также для анализа чувствительных молекул или молекул, находящихся в небольшом количестве, например в миниатюрных и автоматизированных настройках.

Фон

Микрошарики были созданы, когда Джон Угельстад сумел сформировать полистирол бусинки одинаковых сферических размеров на Норвежский университет науки и технологий (NTNU)[5] в 1977 г.[4] Несколько лет спустя (см. Иллюстрацию) он создал суперпарамагнитный микрошарики (Dynabeads ), которые проявляют магнитные свойства в магнитном поле. Когда они удалены из магнитного поля, остаточных магнетизм, что привело к развитию технологии магнитной сепарации. Другие процессы, такие как центрифугирование, фильтрация, столбцы или осадки, не нужны.

Микрошарики имеют большую площадь поверхности на единицу объема. Это вместе с однородностью размера и формы обеспечивает очень хорошую доступность и быструю жидкофазную реакцию. кинетика, а также быстрое и эффективное связывание.

История «Угельстадских частиц» 1977–2006 гг. (Графика: NTNU / Мадс Нортведт)

Использовать

Черные полиэтиленовые микросферы могут иметь магнитные или проводящие функции и могут использоваться в электронных устройствах, в технологиях защиты от электромагнитных помех и микроскопии.[6][7]

Флуоресцентные полиэтиленовые микросферы обычно используются для запуска слепые тесты на лабораторные и производственные процессы, чтобы разработать надлежащие методы и минимизировать перекрестное загрязнение оборудования и материалов. Микросферы, которые кажутся невидимыми при дневном свете, могут быть освещены, чтобы отобразить яркий флуоресцентный ответ под УФ-излучение.[8]

Цветные полиэтиленовые микросферы используются для жидкости визуализация потока для наблюдения и определения характеристик потока частиц в устройстве или использования в качестве видимых маркеров в микроскопии и биотехнологии.[9]

Приложения

Микрошарики служат основным инструментом для биомагнитного разделения. На основе использования микрошариков в академических и промышленных исследованиях был разработан ряд запатентованных процессов и приложений. Микрошарики предварительно соединены с лиганд; а биомолекула Такие как антитело, стрептавидин, белок, антиген, ДНК /РНК или другая молекула. Процесс магнитной сепарации состоит из трех этапов:

  1. Связывание - микрошарики связываются с желаемой мишенью относительно конкретной близость из лиганд на поверхности бусинок.
  2. Промывка - микрошарики будут перемещаться в сторону пробирки в ответ на магнитный поле вместе со связанным материалом. Это происходит быстро и эффективно благодаря магнитному полю и микрочастицам. Несвязанный и нежелательный материал, оставшийся в образце, удаляется пипетированием / аспирацией. Связанный шариками материал промывают с помощью соответствующих буферов с применением магнита.
  3. Элюирование - после того, как связанная с шариками мишень изолирована и промыта, ее можно высвободить в соответствующем растворе и желаемом объеме. Затем его можно использовать для любого последующего применения напрямую, или микрогранулы могут быть выпущены и удалены.

Микрогранулы используются для выделения и размножения клеток. Белки и белковые комплексы можно разделить, например в иммунопреципитация протоколы. Для молекулярных исследований и диагностики также полезны микрогранулы (например, иммуноанализ IVD и нуклеиновая кислота IVD). Когда микрогранулы соединяются с стрептавидин, они предлагают очень эффективный способ изолировать любую биотинилированную молекулу. Это часто используется в ДНК /РНК исследования связывающих белков, последовательность действий, а также для подготовки однонитевых шаблонов. Экспрессия гена анализ также выигрывает от микрошариков, таких как изоляция мРНК для транскрипционного анализа.

Микрошарики находят множество применений, в основном для биотехнология и биомедицинские исследования. Технология микрогранул и магнитной сепарации позволила использовать ряд инновационных методов для исследований в области профилактики заболеваний, медицины и других областях для улучшения состояния человека.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ [1], «Монодисперсные субмикронные полимерные частицы», выпуск 2010-04-29 
  2. ^ Херк, А. ван (ред.) (2005). Химия и технология эмульсионной полимеризации. Блэквелл Паблишинг. п. 23. ISBN  9781405121132.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)
  3. ^ Андерсен, Отто; Andrae, Anders S.G .; Валнум, Ханс Якоб (2010). "Оценка жизненного цикла электроники. Матрица шариковых решеток Ugelstad-частиц и упаковка чипов". ResearchGate.
  4. ^ а б Рангнес 1997: 4–5
  5. ^ В 1977 году: Норвежский технологический институт (NTH). В 1996 году: NTH был объединен с Норвежским университетом науки и технологий (NTNU).
  6. ^ Гош, Сабьясачи; Гангулы, Саян; Реманан, Санджай; Мондал, Субхадип; Яна, Субходип; Maji, Pradip K .; Сингха, Нихил; Дас, Нараян Ч. (2018-06-01). «Сверхлегкий, водостойкий и гибкий пенополиуретан с высокой электропроводностью для превосходных материалов для защиты от электромагнитных помех». Журнал материаловедения: материалы в электронике. 29 (12): 10177–10189. Дои:10.1007 / s10854-018-9068-2. ISSN  1573-482X. S2CID  139201001.
  7. ^ "Парамагнитные частицы | Микросферы в Интернете". Получено 2020-08-20.
  8. ^ «Флуоресцентные микросферы, микрочастицы и сферические порошки - свойства и применение». www.cospifer.com. Получено 2020-08-20.
  9. ^ "Полиэтиленовые микросферы | Микросферы онлайн". Получено 2020-08-20.
  • Kemshead, JT, Ugelstad, J (1985). «Методы магнитной сепарации: их применение в медицине», Mol Cell Biochem, 67(1):11-8.
  • Vetvicka, V, Fornusek, L (1987). «Полимерные микрошарики в иммунологии», Биоматериалы, 8(5)341-5.
  • Аршады, Р. (1993). «Микросферы для биомедицинского применения: получение реактивных и меченых микросфер», Биоматериалы, 14(1):5-15.
  • Фоннум, Г., Йоханссон, К., Мольтеберг, А., Моруп, С., Акснес, Е. (2005). «Определение характеристик бусинок Dynabeads с помощью измерений намагниченности и мессбауэровской спектроскопии», Журнал магнетизма и магнитных материалов, 293:41-47.
  • Раннес, Пер (1997). Джон Угельстад: человек за бусами. Scandinavian University Press. ISBN  8200376737.

внешняя ссылка