ВЗАЄМОДІЯ НАНОЧАСТИНОК TIO2 ТА БІЛКІВ ІМУННОГО КОМПЛЕКСУ У БІОСЕНСОРІ НА ОСНОВІ ФОТОЛЮМІНЕСЦЕНЦІЇ

Автор(и)

  • А. Терещенко Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, Одеса, Ukraine
  • В. Сминтина Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, Одеса, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.18524/0235-2435.2021.30.262788

Ключові слова:

TiO2 наночастинки, фотолюмінесценція, біосенсор

Анотація

Досліджена взаємодія між тонкими наноструктурованими напівпровідниковими шарами та білками на основі імунних комплексів,  яка є фундаментальним питанням формування  нанобіоінтерфейсу в різних біосенсорах, зокрема,  в оптичних біосенсорах. В роботі обговорено  основні аспекти взаємодії фотолюмінесцентних  наночастинок TiO2 з білком gp51 вірусу лейкозу великої рогатої худоби (BLV), який використовується як модельний білок, під час  формування імуносенсора на основі  фотолюмінесценції. Антигени gp51 були іммобілізовані на поверхні наноструктурованої тонкої плівки TiO2, сформованої на скляних  підкладках. В результаті спостерігалося  збільшення інтенсивності сигналу  фотолюмінесценції (ФЛ) та зсув піку ФЛ з 517 нм  до 499 нм. Інкубація структури TiO2/gp51 у розчині, що містить антитіла до gp51, призвела до зсуву піку ФЛ у зворотному напрямку від 499 нм до 516 нм та зниження інтенсивності ФЛ. Основною причиною змін у спектрах ФЛ (тобто  зсувів максимумів ФЛ та зміни інтенсивності ФЛ) в результаті адсорбції білка BLV gp51 на поверхні тонкої плівки TiO2 є електростатична взаємодія між негативно зарядженою поверхнею TiO2 та  позитивно зарядженими атомами та групами адсорбованого білка gp51 через наявність часткових нескомпенсованих зарядів всередині  білків. 

Посилання

J. Preclíková, P. Galář, F. Trojánek, S. Daniš, B. Rezek, I. Gregora, Y. Němcová, P. Malý, Nanocrystalline titanium dioxide films: Influuence of ambient conditions on surface- and volume-related photoluminescence, Journal of Applied Physics 108, 2010, 113502.

A. Tereshchenko, R. Viter, I. Konup, V. Ivanitsa, S.A. Geveliuk, Yu. Ishkov, V. Smyntyna, TiO2 Optical Sensor for Amino Acid Detection, Proceedings of SPIE, The International Society for Optical Engineering 2013, 9032.

A. Tereschenko, A. Kusevitch, R. Viter, V. Smyntyna, J. Buk, J. M. Macak, A. Gurov, I. Konup, S. Gevuluk, Optical and structural properties of TiO2 Nanofibers prepared by the electrospinning method, Photoelectronics, 2011, 8-11.

S. Ramanavicius, A. Tereshchenko, R. Karpicz et.al., TiO2-x/TiO2-Structure Based ‘Self-Heated’ Sensor for the Determination of Some Reducing Gases, Sensors, 20, 2020, 74.

R. Viter, A. Tereshchenko, V. Smyntyna, J. Ogorodniichuk, N. Starodub, R. Yakimova, V. Khranovskyy, A. Ramanavicius, Toward development of optical biosensors based on photoluminescence of TiO2 nanoparticles for the detection of Salmonella, Sensors and Actuators B: Chemical, 252, 2017, 95.

A. Tereshchenko, M. Bechelany, R. Viter, V. Khranovskyy, V. Smyntyna, N. Starodub, R. Yakimova, Optical biosensors based on ZnO nanostructures: advantages and perspectives. A review, Sensors and Actuators B Chemical 229, 2016, 664.

A. Tereshchenko, V. Fedorenko, V. Smyntyna, I. Konup, A. Konup, M. Eriksson, R. Yakimova, A. Ramanavicius, S. Balme, M. Bechelany, ZnO films formed by atomic layer deposition as an optical biosensor platform for the detection of Grapevine virus A-type proteins, Biosensors and Bioelectronics 92, 2017, 763.

R. Viter, V. Smyntyna, N. Starodub, A. Tereshchenko, A. Kusevitch, I. Doycho, S. Geveluk, N. Slishik, J. Buk, J. Duchoslav, J. Lubchuk, I. Konup, A. Ubelis and J. Spigulis, Novel Immune TiO2 Photoluminescence Biosensors for Leucosis Detection, Procedia Engineering, 47, 2012, 338–341.

I. Sildos, A. Suisalu, V. Kiisk, M. Schuisky, H. Mandar, T. Uustare and J. Aarik, Effect of Structure Development on Self-Trapped Exciton Emission of TiO2 Thin Films, Proc. SPIE, 4086, 2000, 427–430.

A. Tereshchenko, V. Smyntyna, A. Ramanavicius, Model of interaction between TiO2 nanostructures and Bovine Leucosis proteins in photoluminescence based Immunosensors, Advanced Nanomaterials for Detection of CBRN, Chapter 14. NATO Science for Peace and Security Series A: Chemistry and Biology, Springer Nature B.V., 2020.

T. Ogawa, Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Volume ‘Protein Engineering-Technology and Application’ (ISBN 978-953-51-1138-2).

S. M. Gupta, M. Tripathi, A review of TiO2 nanoparticles, Chin. Sci. Bull., 56, 2011, 1639.

A. Tereshchenko, V. Smyntyna, A. Ramanavicius, “Interaction mechanism between TiO2 nanostructures and bovine leukemia virus proteins in photoluminescence-based immunosensors”, RSC Advances 8, 2018, pp. 37740.

V. Smyntyna, Electron and Molecular Phenomena on the Surface of Semiconductors, Nova Publishers, New York, 2013.

A. Tereshchenko, V. Smyntyna, U. Bubniene A. Ramanavicius, Optical immunosensor based on photoluminescent TiO2 nanostructures for determination of Bovine Leucosis proteins. Model of interaction mechanism, Chapter 25, Nanomaterials in Biomedical Application and Biosensors (NAP-2019), Springer Proceedings in Physics 244, Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2020.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-24

Номер

Розділ

Статті