Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2025, выпуск 11 » Статья стр. 1219
<<<
Оптимизация условий функционализации стекла флуоресцентно-меченными олигонуклеотидами для создания воспроизводимых ДНК-наносенсорных и фотонных устройств
Российский научный фонд, Конкурс 2025 года на получение грантов РНФ по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, 25-73-20100
Веселова В.В.1, Арабули К.В.2, Филатов П.В.2, Резник И.А.2, Зюзин М.В.2
1Факультет биотехнологий, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
2Физико-технический мегафакультет, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
Email: filatovpaul22@gmail.com
Поступила в редакцию: 30 октября 2025 г.
В окончательной редакции: 19 ноября 2025 г.
Принята к печати: 20 ноября 2025 г.
Выставление онлайн: 23 декабря 2025 г.
PDF версия
Проведено систематическое сравнительное исследование эффективности четырех протоколов активации стеклянной поверхности (двух химических и двух физико-химических) в комбинации с различными концентрациями (3-аминопропил)триэтоксисилана (APTES: 1%, 2% и 4% об.). Впервые на силанизированной стеклянной подложке в качестве иммобилизуемого олигонуклеотида использовался универсальный молекулярный маяк (UMB), меченный флуоресцеином (FAM). Эффективность методов оценивалась путем измерения краевого угла смачивания и флуоресцентного анализа с расчетом отношения сигнал/фон (S/B). Показано, что протоколы с использованием кислородной плазмы обеспечивают наибольшую гидрофильность поверхности (краевой угол 4.9o-5.5o), однако демонстрируют более низкое отношение S/B по сравнению с химическими методами. Наилучшие результаты достигнуты при использовании Протокола 1 (химическая активация раствором серной кислоты и перекиси водорода) с концентрацией APTES 2%, что обеспечило максимальное отношение S/B (5.2± 0.9). Таким образом, в результате работы был выбран оптимальный протокол иммобилизации UMB на поверхности стекла, который может лечь в основу создания перспективных ДНК-наносенсоров и фотонных устройств. Ключевые слова: функционализация стекла, иммобилизация олигонуклеотидов, ДНК-наносенсоры, ДНК-фотоника, активация поверхности.
  1. C. Zhou, Y. Song, X. Jin, B. Li, C. Pang. Nanoscale Horiz, 8, 176 (2023). DOI: 10.1039/D2NH00525E
  2. S. Julin, S. Nummelin, M.A. Kostiainen, V. Linko. J. Nanoparticle Res., 20, 119 (2018). DOI: 10.1007/s11051-018-4225-3
  3. T. Tian, Y. Li, Y. Lin. Bone Res., 10, 40 (2022). DOI: 10.1038/s41413-022-00212-1
  4. J. Zhou, J. Rossi. Nat. Rev. Drug Discov., 16, 181 (2017). DOI: 10.1038/nrd.2016.199
  5. Z. Suo, J. Chen, X. Hou, Z. Hu, F. Xing, L. Feng. RSC Adv., 9, 16479 (2019). DOI: 10.1039/C9RA01261C
  6. H. Wang, H. Zou, F. Wang, ChemBioChem, 25, e202400266 (2024). DOI: 10.1002/cbic.202400266
  7. S. Ghosal, S. Bag, S. Bhowmik, Polymers, 15, (2023). DOI: 10.3390/polym15081850
  8. X. Huang, N.T. Blum, J. Lin, J. Shi, C. Zhang, P. Huang, Mater Horiz, 8, 78 (2021). DOI: 10.1039/D0MH00715C
  9. J. Huang, A. Chakraborty, L.S. Tadepalli, A. Paul, ACS Pharmacol. Transl. Sci., 7, 2204 (2024). DOI: 10.1021/acsptsci.4c00308
  10. C.S. Huertas, M. Soler, M.-C. Estevez, L.M. Lechuga, Anal. Chem., 92, 12596 (2020). DOI: 10.1021/acs.analchem.0c02619
  11. A. Ligasova, I. Rosenberg, M. Bockov., J. Homola, K. Koberna, Open Biol., 11, 210136 (2021). DOI: 10.1098/rsob.210136
  12. F. Gao, X. Cai, H. Tanaka, Q. Zhu, F. Gao, Q. Wang. J. Electrochem. Soc., 162, B291 (2015). DOI: 10.1149/2.0011512jes
  13. D.K. Kannoujia, S. Ali, P. Nahar. Anal Methods, 2, 212 (2010). DOI: 10.1039/C001661F
  14. T. Strother, R.J. Hamers, L.M. Smith. Nucleic Acids Res., 28, 3535 (2000). DOI: 10.1093/nar/28.18.3535
  15. E.M. Heckman, J.G. Grote, P.P. Yaney, F.K. Hopkins. Nonlinear Opt. Transm. Multiphoton Process. Org. II. Еd. by A.T. Yeates (SPIE, 2004), p. 47-51. DOI: 10.1117/12.563071
  16. S. Sreeja, B. Nityaja, D. Swain, V.P.N. Nampoori, P. Radhakrishnan, S.V. Rao. Opt. Photonics J., 02, 135 (2012). DOI: 10.4236/opj.2012.23019
  17. V. Arasu, S.R. Dugasani, M.R. Kesama, H.K. Chung, S.H. Park. Sci. Rep., 7, 11567 (2017). DOI: 10.1038/s41598-017-11797-7
  18. A. Hajda, R. Guha, S.M. Copp, J. Olesiak-Banska. Chem. Sci., 16, 1737 (2025). DOI: 10.1039/D4SC05853D
  19. K. Wu, C. Ma, Y. Wang. Biosensors 13, (2023). DOI: 10.3390/bios13090836
  20. V. Glembockyte, L. Grabenhorst, K. Trofymchuk, P. Tinnefeld. Acc. Chem. Res., 54, 3338 (2021). DOI: 10.1021/acs.accounts.1c00307
  21. J. Malicka, I. Gryczynski, J. Fang, J.R. Lakowicz. Anal. Biochem., 317, 136 (2003) DOI: 10.1016/S0003-2697(03)00005-8
  22. R. Khazaeinezhad, S. Hosseinzadeh Kassani, B. Paulson, H. Jeong, J. Gwak, F. Rotermund, D.-I. Yeom, K. Oh. Sci. Rep., 7, 41480 (2017). DOI: 10.1038/srep41480
  23. A. Kuzyk, R. Jungmann, G.P. Acuna, N. Liu. ACS Photonics, 5, 1151 (2018) DOI: 10.1021/acsphotonics.7b01580
  24. I.V. Martynenko, E. Erber, V. Ruider, M. Dass, G. Posnjak, X. Yin, P. Altpeter, T. Liedl. Nat. Nanotechnol., 18, 1456 (2023) DOI: 10.1038/s41565-023-01487-z
  25. L. Liu, X. Zhou, J.S. Wilkinson, P. Hua, B. Song, H. Shi. Sci. Rep., 7, 3655 (2017) DOI: 10.1038/s41598-017-03939-8
  26. I. Titov, N. Rutschke, F.A. Kraft, M. Köpke, E. Nebling, M. Gerken, Biomed Opt Express, 13, 6300 (2022). DOI: 10.1364/BOE.475358
  27. H. Schröder, J. Schwietering, G. Böttger, V. Zamora. J. Opt. Microsyst. 1, 033501 (2021). DOI: 10.1117/1.JOM.1.3.033501
  28. H.A. Ki, M.J. Kim, S. Pal, J.M. Song. J. Pharm. Biomed. Anal., 49, 562 (2009). DOI: 10.1016/j.jpba.2008.11.031
  29. J. Li, H. Wang, Y. Zhao, L. Cheng, N. He, Z. Lu. Sensors, 1, 53 (2001). DOI: 10.3390/s10100053
  30. G.C. Righini, A. Chiappini, Opt. Eng., 53, 071819 (2014). DOI: 10.1117/1.OE.53.7.071819
  31. A. Camposeo, P. Del Carro, L. Persano, K. Cyprych, A. Szukalski, L. Sznitko, J. Mysliwiec, D. Pisignano. ACS Nano, 8, 10893 (2014). DOI: 10.1021/nn504720b
  32. L. Ding, B. Liu, A. Peil, S. Fan, J. Chao, N. Liu, Adv. Mater. 2500086 (Early view) DOI: 10.1002/adma.202500086
  33. C.R. Sabanayagam, J.R. Lakowicz. Nucleic Acids Res. 35, e13 (2006). DOI: 10.1093/nar/gkl1054
  34. J. Sobek, C. Aquino, R. Schlapbach. Microarrays Vol. 2 Appl. Data Anal., ed. by J.B. Rampal (Humana Press, Totowa, NJ, 2007), p. 53-66. DOI: 10.1007/978-1-59745-304-2_4
  35. D.M. Mills, M.V. Foguel, C.P. Martin, T.T. Trieu, O. Kamar, P. Calvo-Marzal, D.M. Kolpashchikov, K.Y. Chumbimuni-Torres. Sens. Actuators B Chem., 293, 11 (2019). DOI: 10.1016/j.snb.2019.04.149
  36. A.R. Yadav, R. Sriram, J.A. Carter, B.L. Miller. Mater. Sci. Eng. C, 35, 283 (2014). DOI: 10.1016/j.msec.2013.11.017
  37. . Syga, D. Spakman, C.M. Punter, B. Poolman. Sci. Rep. 8, 13789 (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-32166-y
  38. M. Castano-Alvarez, D.F.P. Ayuso, M.G. Granda, M.T. Fernandez-Abedul, J.R. Garcia, A. Costa-Garcia. Sens. Actuators B: Chem., 130 (1), 436-448 (2008) DOI: 10.1016/j.snb.2007.09.043
  39. M. Sypabekova, A. Hagemann, D. Rho, S. Kim. Biosensors 13, (2023). DOI: 10.3390/bios13010036
  40. W.F. Paxton, P.T. McAninch, S.H.R. Shin, M.T. Brumbach. Soft Matter, 14, 8112 (2018). DOI: 10.1039/C8SM00343B
  41. A.U. Alam, M.M.R. Howlader, M.J. Deen. ECS J. Solid State Sci. Technol., 2, P515 (2013). DOI: 10.1149/2.007312jss
  42. A.U. Alam, M. Howlader, M.J. Deen. J. Micromechanics Microengineering, 24, 035010 (2014). DOI: 10.1088/0960-1317/24/3/035010
  43. K. Shoda, M. Tanaka, K. Mino, Y. Kazoe, Micromachines, 11, 804 (2020) DOI: 10.3390/mi11090804
  44. F. Lamberti, C. Luni, A. Zambon, P. Andrea Serra, M. Giomo, N. Elvassore, Biomicrofluidics, 6 (2), (2012). DOI: 10.1063/1.4705368
  45. Y. Liao, X. Chen, Y. Jiang, C. Qu, X. Liu, A. Zhao, P. Yang, N. Huang. J. Chen. Front. Bioeng. Biotechnol., 11, 1166334 (2023). DOI: 10.3389/fbioe.2023.1166334
  46. A. Afrin, A. Jayaraj, M.S. Gayathri, Chinna Ayya Swamy P. Sensors and Diagnostics, 2, 988 (2023). DOI: 10.1039/D3SD00110E
  47. A. Lake, S. Shang, D.M. Kolpashchikov. Angew. Chem. Int. Ed., 49, 4459 (2010). DOI: 10.1002/anie.200907135
  48. S.-C. Sun, H.-Y. Dou, M.-C. Chuang, D.M. Kolpashchikov. Sens. Actuators B Chem., 287, 569 (2019). DOI: 10.1016/j.snb.2019.02.073

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme