Immobilization of protein probes on biochips with brush polymer cells

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The methods of obtaining a polymer coating from polyvinyl acetate on the surface of polyethylene terephthalate polymer substrates and subsequent production by photoinduced radical copolymerization of acrylate monomers of brush polymers have been studied. Cell matrices with numerous reactive chemical groups were formed by photolithography for subsequent immobilization of proteins. Methods of activation of carboxyl groups on brush polymers attached to the surface of polyethylene terephthalate have been tested. Immobilization of the streptavidin model protein labeled with fluorescent dye Cy3 was performed to test the activation method of carboxyl groups. A variant of immunofluorescence analysis in the format of a biological microchip was tested on the streptavidin – biotinylated immunoglobulin model. Streptavidin, immobilized in brush polymer cells, retains functionality and spatial accessibility for binding to biotinylated immunoglobulin and subsequent manifestation by antibodies fluorescently labeled with Cy5 dye, which opens up prospects for the use of biological microchips with brush polymer cells on polyethylene terephthalate substrates for immunofluorescence analysis of various protein targets.

Full Text

Restricted Access

About the authors

G. F. Shtylev

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: chud@eimb.ru
Russian Federation, ul. Vavilova 32, Moscow, 119991

I. Y. Shishkin

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: chud@eimb.ru
Russian Federation, ul. Vavilova 32, Moscow, 119991

V. E. Shershov

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: chud@eimb.ru
Russian Federation, ul. Vavilova 32, Moscow, 119991

V. E. Kuznetsova

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: chud@eimb.ru
Russian Federation, ul. Vavilova 32, Moscow, 119991

D. A. Kachulyak

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: chud@eimb.ru
Russian Federation, ul. Vavilova 32, Moscow, 119991

V. I. Butvilovskaya

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: chud@eimb.ru
Russian Federation, ul. Vavilova 32, Moscow, 119991

A. I. Levashova

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: chud@eimb.ru
Russian Federation, ul. Vavilova 32, Moscow, 119991

V. A. Vasiliskov

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: chud@eimb.ru
Russian Federation, ul. Vavilova 32, Moscow, 119991

O. A. Zasedateleva

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: chud@eimb.ru
Russian Federation, ul. Vavilova 32, Moscow, 119991

A. V. Chudinov

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: chud@eimb.ru
Russian Federation, ul. Vavilova 32, Moscow, 119991

References

  1. Yershov G., Barsky V., Belgovskiy A., Kirillov E., Kreindlin E., Ivanov I., Parinov S., Guschin D., Drobishev A., Dubiley S., Mirzabekov A. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. V. 93. P. 4913–4918. https://doi.org/10.1073/pnas.93.10.4913
  2. Brittain W.J., Brandstetter T., Prucker O., Rühe J. // ACS Appl. Mat. Int. 2019. V. 11. P. 39397–39409. https://doi.org/10.1021/acsami.9b06838
  3. Sangermano M., Razza N. // Express Polym. Lett. 2019. V. 13. P. 135–145. https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2019.13
  4. Mueller M., Bandl C., Kern W. // Polymers. 2022. V. 14. P. 608. https://doi.org/10.3390/ polym14030608
  5. Ma J., Luan S., Song L., Jin J., Yuan S., Yan S., Yang H., Shi H., Yin J. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014. V. 6. P. 1971−1978. https://doi.org/10.1021/am405017h
  6. Miftakhov R.A., Ikonnikova A.Yu., Vasiliskov V.A., Lapa S.A., Levashova A.I., Kuznetsova V.E., Shershov V.E., Zasedatelev A.S., Nasedkina T. .V., Chudinov A.V. // Russ. J. Bioorg. Chem. 2023. V. 49. P. 1143–1150. https://doi.org/10.1134/S1068162023050217
  7. Sim Y.J., Seo E.K. Choi G.J., Yoon S.J., Jang J. // J. Korean Soc. Dyers Finishers. 2009. V. 21. P. 33–38. https://doi.org/10.5764/TCF.2009.21.4.033
  8. Qu B.J., Xu Y.H., Ding L.H., Ranby B. // J. Polym. Sci. A Polym. Chem. 2000. V. 38. P. 999–1005. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-0518(20000315) 38:6<999::AID-POLA9>3.0.CO;2-1
  9. Miftakhov R.A., Lapa S.A., Shershov V.E., Zasedateleva O.A., Guseinov T.O., Spitsyn M.A., Kuznetsova V.E., Mamaev D.D., Lysov Yu.P., Barsky V.E., Timofeev E.N., Zasedatelev A.S., Chudinov A.V. // Biophysics. 2018. V. 63. P. 512–518. https://doi.org/10.1134/S0006350918040127
  10. Shtylev G.F., Shishkin I.Yu., Lapa S.A., Shershov V.E., Barsky V.E., Polyakov S.A., Vasiliskov V.A., Zasedateleva O.A., Kuznetsova A. .V., Chudinov A.V. // Russ. J. Bioorg. Chem. 2024. V. 50. P. 2050–2057. https://doi.org/10.1134/S106816202405039X
  11. Miftakhov R.A., Lapa S.A., Kuznetsova V.E., Zolotov A.M., Vasiliskov V.A., Shershov V.E., Surzhikov S.A., Zasedatelev A.S., Chudinov A.V. // Russ. J. Bioorg. Chem. 2021. V. 47. P. 1345–1347. https://doi.org/10.1134/S1068162021060182
  12. Zolotov A.M., Miftakhov R.A., Ikonnikova A.Y., Lapa S.A., Kuznetsova V.E., Vasiliskov V.A., Shershov V.E., Zasedatelev A.S., Nasedkina T.V., Chudinov A.V. // Russ. J. Bioorg. Chem. 2022. V. 48. Р. 858–863. https://doi.org/10.1134/S1068162022040203
  13. Spitsyn M.A., Kuznetsova V.E., Shershov V.E., Emelyanova M.A., Guseinov T.O., Lapa S.A., Nasedkina T.V., Zasedatelev A.S., Chudinov A.V. // Dyes Pigments. 2017. V. 147. P. 199–210. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2017.07.052
  14. Lysov Y., Barsky V., Urasov D., Urasov R., Cherepanov A., Mamaev D., Yegorov Y., Chudinov A., Surzhikov S., Rubina A., Smoldovskaya O., Zasedatelev A. // Biomed. Optics Express. 2017. V. 8. P. 4798– 4810. https://doi.org/10.1364/BOE.8.004798
  15. Zasedateleva O.A., Mikheikin A.L., Turygin A.Y., Prokopenko D.V., Chudinov A.V., Belobritskaya E.E., Chechetkin V.R., Zasedatelev A.S. // Nucleic Acids Res. 2008. V. 36. P. e61. https://doi.org/10.1093/nar/gkn246

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme for obtaining a biochip using photolithography (a), schematic representation of a cell made of brush polymers (b) and subsequent immobilization of streptavidin (Sav) and the Sav–Human IgG–Goat anti-Human-Сy5 ternary complex (c).

Download (64KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Fluorescent image of biochip cells in the light of Cy5 dye fluorescence after cell activation with various reagents and immobilization of Cy5-NH2 dye: 1 – cell activation with EDC/NHS in DMSO, 2 –TSTU/NHS in DMSO, 3 – HBTU/NHS in DMSO, 4 – COMU/NHS in DMSO, 5 – EDC/NHS in MES buffer.

Download (48KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Schematic diagram of the structure of fluorescent dyes.

Download (51KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Fluorescent pattern of the biochip in the light of the Cy3 dye fluorescence after immobilization of streptavidin (Sav) and streptavidin labeled with Cy3 (Sav-Cy3): 1 and 4 – Sav, 2 and 5 – Sav-Cy3, 3 – empty cells. The graph of the signal distribution along the drawn lines 2 and 5 on the fluorescent image is shown.

Download (263KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Fluorescent pattern of the biochip on the Cy5 channel with immobilized streptavidin (Sav) and streptavidin labeled with Cy3 (Sav-Cy3) after incubation with goat antibodies against human immunoglobulin labeled with biotin and Cy5 dye (Goat anti-Human IgG-Bio-Cy5). Rows 1 and 4 contain Sav, 2 and 5 – Sav-Cy3, 3 – empty cells. The graph of signal distribution along lines 4 and 5 on the fluorescent image is shown.

Download (235KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Fluorescent picture of the biochip in the light of the fluorescence of the Cy3 dye with immobilized streptavidin after incubation with human immunoglobulins labeled with biotin and the Cy3 dye (Human IgG-Bio-Cy3) – rows 1 and 3; row 2 – empty cells. The graph of the signal distribution along the drawn lines 1 and 3 on the fluorescent image is shown.

Download (176KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Fluorescent pattern of the biochip in the light of the fluorescence of the Cy5 dye with immobilized streptavidin after incubation with human immunoglobulins labeled with biotin and the Cy3 dye (Human IgG-Bio-Cy3) and development with goat antibodies against human immunoglobulins labeled with the Cy5 dye (Goat anti-Human IgG-Cy5) – rows 1 and 3; row 2 – empty cells. The graph of the signal distribution along the drawn lines 1 and 3 on the fluorescent image is shown.

Download (159KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».