Библиографическое описание:КНИ-биосенсор новой топологии для детекции маркера острого инфаркта миокарда - тропонина I : научное издание / А. А. Черемискина [и др.]. - Текст : непосредственный // Современные технологии в медицине. - 2024. - Т.16, №1. - С. 37-44. - Работа выполнена в рамках Государственного задания Роспотребнадзора ГЗ-21/21 и Государственного задания бюджетной темы «Изучение молекулярно-генетических и молекулярно-биологических механизмов развития распространенных терапевтических заболеваний в Сибири для совершенствования подходов к их ранней диагностике и профилактике», 2024-2028 гг. (FWNR-2024-0002), а также в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ (проект №FWES-2022-0002). - ISSN 2076-4243. - ISSN 2309-995X, DOI 10.17691/stm2024.16.1.04.
Аннотация:A biosensor based on field-effect transistors on silicon-on-insulator structures (SOI-biosensor) is a high-potential device for detection of biological molecules, for instance, such as troponin I; the biosensor allows conducting label-free real-time analysis. The aim of the study is the development of SOI-biosensor design for detection of acute myocardial infarction marker - troponin I. A notable feature of this design was the integration of two grounding electrodes directly onto the biosensor surface, which effectively nullified the static potential of the liquid sample and minimized physical breakdowns of biosensor elements. Materials and Methods. The highly specific anti-troponin I DNA aptamer was used as a receptor for specific detection of protein marker. Aptamer immobilization on the biosensor surface was carried out by physical adsorption. The analyzed range of target troponin I molecules concentration in the sample varied within 10-11 to 10-9 mol/L, mirroring clinical levels observed in myocardial infarction cases. During the experiment, a constant voltage of Vds=0.15 V was maintained. Results. The developed SOI-biosensor successfully detected target troponin I molecules at a concentration of 10-11 mol/L. The detection process exhibited an effective time of approximately 200-300 s per sample. Moreover, analysis of the detection process revealed a noticeable decrease in current within the source-drain circuit, indicative of the negatively charged complex formed by troponin I and anti-troponin I DNA-aptamer at the “liquid sample-nanowire” phase interface.
Перспективным устройством для детекции биологических молекул, в частности таких как тропонин I, является биосенсор на основе полевых транзисторов на структурах кремний-на-изоляторе (КНИ-биосенсор), который позволяет проводить анализ в режиме реального времени без использования меток. Цель исследования - разработка конструкции КНИ-биосенсора для детекции маркера острого инфаркта миокарда - тропонина I. Особенность биосенсора состояла в интеграции двух электродов заземления непосредственно на поверхность биосенсора, что эффективно уменьшало статический потенциал жидкого образца, а также сводило к минимуму физические поломки конструктивных элементов устройства. Материалы и методы. Для специфической детекции маркера в качестве рецепторов использовали высокоспецифичный анти-тропонин I ДНК-аптамер. Иммобилизацию аптамера на поверхность биосенсора проводили методом физической адсорбции. Анализируемый диапазон целевого тропонина I составил 10-11-10-9 моль/л, что соответствует клиническому уровню белка в биологической пробе при остром инфаркте миокарда. В течение эксперимента поддерживалось постоянное напряжение - Vds=0,15 В. Результаты. КНИ-биосенсор успешно обнаружил целевые молекулы тропонина I в концентрации 10-11 моль/л, время анализа занимало примерно 200-300 с на одну пробу. В процессе детекции выявлено заметное снижение тока биосенсора. Это свидетельствует о том, что образующийся комплекс «тропонин I + анти-тропонин I ДНК-аптамер» обладает отрицательным эффективным электрическим зарядом на границе раздела фаз «жидкая проба-нанопроволока».
