|
|
New technique on a chip for rapid detection of biological materials
Pejović Simeunović, Jelena ; Foret,, František (oponent) ; Táborský,, Petr (oponent) ; Hubálek, Jaromír (vedoucí práce)
This work proposes a technique for on-chip separation and detection of quantum dots (QDs) conjugated with various proteins in order to study the inuence of the coupling agent on a quenching of QD uorescence intensity caused by conjugation to a protein and to perform multi-analyte immunoassay to identify small amounts of the protein. Under optimal conditions, bioconjugated QDs were successfully separated from free QDs within 10 minutes. Particles and target solutions were mixed, and on-chip detection was performed using a device developed in our laboratory. Only one excitation light source was used in combination with several filters for different emission wavelengths. Fluorescence emitted by the two types of conjugated QDs could then be recorded simultaneously since the QDs emitted light at different wavelengths while being excited at the same wavelength. By mixing two types of QDs bioconjugated with two kinds of proteins and antibodies we were able to detect immunocomplex peaks with varying areas. The peak area depended on concentration of QDs and antigens, on the progress of antibody-antigen reaction and proved to be linearly correlated with the antigen concentration. We showed that on-chip capillary electrophoresis of QDs can be used as a sensitive technique for detection of biological molecules. The main benefits of this method are simplicity, small sample and reagent volume requirements, and high efciency of separation.
|
|
|
Syntéza self-immolativních spojek vhodných pro biokonjugace
Taraj, Lukáš ; Baszczyňski, Ondřej (vedoucí práce) ; Jindřich, Jindřich (oponent)
Self-immolativní (SI) spojky jsou chemickými konstrukty, které podléhají řízené sebe- fragmentaci na základě vhodného podnětu např. aktivace světlem nebo chemickým činidlem. SI spojky nacházejí uplatnění v cíleném doručení léčiv, v konstrukci prób pro biochemii, nebo také v různých polymerech. Cílem diplomové práce je syntéza nových SI spojek na bázi fosforu, které obsahují reaktivní chemickou funkci vhodnou pro konjugaci s thioly. Takovou funkcí bude např. vinylfosfonátová nebo alkynylfosfonátová skupina. Cílem práce bude prověřit syntézu, self- immolaci, stabilitu a možnost konjugovatelnosti takovýchto spojek s thioly např. cystein, glutation apod. Náplní práce studenta bude syntéza SI spojek, analýza získaných dat, plánování a monitorování chemických experimentů, a psaní diplomové práce. Klíčová slova: self-immolativní, biokonjugace, fosfor, doručení léčiv
|
|
|
Modification of nucleic acids by reactive groups for bioconjugations and cross-linking with lysine-containing peptides and proteins
Ivancová, Ivana
V první části dizertační práce jsem vyvinula reaktivní DNA sondu pro selektivní cross- linkování s lysinovými zbytky DNA vazebních proteinů. Připravila jsem 2'-deoxycytidin 5'-O- monofosfát a trifosfát nesoucí v poloze 5 squramátovou skupinu navázanou přes propargylaminovou spojku. Monofosfát byl použit jako modelová sloučenina na testování reaktivity tohoto smíšeného squaramátu v cross-linkových reakcích s lysinem a krátkými peptidy obsahujícími lysin. Squaramátem modifikovaný 2'-deoxycytidin 5'-O-trifosfát byl dobrým substrátem pro KOD XL polymerázu pro enzymovou syntézu DNA metodou extenze primeru (PEX) a taky metodou polymerázové řetězové reakce (PCR). Squaramátem modifikovaná DNA tvoří stabilní diamidové vazby s primárními aminy. Reaktivitu modifikované DNA jsem testovala v biokonjugačních reakcích se sulfo-Cy5- aminem a s peptidy obsahujícími lysin. Poté byla squaramátem modifikovaná DNA úspěšně kovalentně připojena k histonovým proteinům bohatým na lysin. Reaktivní, squaramátem modifikovaný nukleotid vykazoval potenciál pro další biokonjugační reakce nukleových kyselin s aminy nebo lysin obsahujícími peptidy a proteiny bez potřeby externího činidla. Na základě pozitivních výsledků experimentů se squaramátem modifikovanou DNA, jsem v druhé části práce vyvinula a připravila squaramátem...
|
|
|
Modification of nucleic acids by reactive groups for bioconjugations and cross-linking with lysine-containing peptides and proteins
Ivancová, Ivana ; Hocek, Michal (vedoucí práce) ; Míšek, Jiří (oponent) ; Urban, Milan (oponent)
V první části dizertační práce jsem vyvinula reaktivní DNA sondu pro selektivní cross- linkování s lysinovými zbytky DNA vazebních proteinů. Připravila jsem 2'-deoxycytidin 5'-O- monofosfát a trifosfát nesoucí v poloze 5 squramátovou skupinu navázanou přes propargylaminovou spojku. Monofosfát byl použit jako modelová sloučenina na testování reaktivity tohoto smíšeného squaramátu v cross-linkových reakcích s lysinem a krátkými peptidy obsahujícími lysin. Squaramátem modifikovaný 2'-deoxycytidin 5'-O-trifosfát byl dobrým substrátem pro KOD XL polymerázu pro enzymovou syntézu DNA metodou extenze primeru (PEX) a taky metodou polymerázové řetězové reakce (PCR). Squaramátem modifikovaná DNA tvoří stabilní diamidové vazby s primárními aminy. Reaktivitu modifikované DNA jsem testovala v biokonjugačních reakcích se sulfo-Cy5- aminem a s peptidy obsahujícími lysin. Poté byla squaramátem modifikovaná DNA úspěšně kovalentně připojena k histonovým proteinům bohatým na lysin. Reaktivní, squaramátem modifikovaný nukleotid vykazoval potenciál pro další biokonjugační reakce nukleových kyselin s aminy nebo lysin obsahujícími peptidy a proteiny bez potřeby externího činidla. Na základě pozitivních výsledků experimentů se squaramátem modifikovanou DNA, jsem v druhé části práce vyvinula a připravila squaramátem...
|
|
|
Synthesis of chelators for use in diagnostic imaging
Kretschmer, Jan ; Polášek, Miloslav (vedoucí práce) ; Kubíček, Vojtěch (oponent) ; Hrubý, Martin (oponent)
Sloučeniny kovů mají v medicíně zásadní roli jako součást léčebných nebo diagnostických přípravků. V naprosté většině případů však jejich vlastnosti nelze zcela využít v jejich volné iontové formě. K využití jejich plného potenciálu se používají organické molekuly schopné jejich zabudování. Tyto molekuly se nazývají chelátory a jsou hlavním tématem této disertační práce. Jejich nejdůležitější funkcí je samozřejmě chelatace, koordinace kovu, ale chelátory mohou poskytovat i další užitečné funkce. Z tohoto důvodu se práce zabývá návrhem, syntézou a použitím polyfunkčních chelátorů. Předkládaná práce se skládá ze dvou částí: DO3A-Hyp První část práce se zabývá chelátory, které lze použít jako aminokyseliny pro inkorporaci lanthanoidů do peptidů. Tyto chelátory zajišťují krátké a rigidní zabudování lanthanoidů do peptidového řetězce. Pro demonstraci schopností připravených stavebních bloků byly syntetizovány tripeptidy obsahující dva chelátory s centrální aminokyselinou nesoucí CF3 skupinu. V tripeptidu byly následně kombinovány dva paramagnetické kovy a bylo ukázáno, že takovýto rigidní systém poskytující blízké připojení lze použít pro kombinaci tenzorů magnetické susceptibility přítomných paramagnetických kovů. Tenzory magnetické susceptibility byly následně použity pro manipulaci s 19 F NMR posunem...
|
|
|
Application of fluoroalkyl hypervalent iodine reagents in C-H functionalization of small molecules and aromatic amino acid residues
Rahimidashaghoul, Kheironnesae ; Beier, Petr (vedoucí práce) ; Kvíčala, Jaroslav (oponent) ; Urban, Milan (oponent)
SOUHRN Chemie fluoralkylových činidel hypervalentního jódu dosáhla v posledních letech velkého uplatnění. Jak je nastíněno v úvodu práce, tyto sloučeniny jsou vysoce atraktivní jako potenciální léčiva, pokročilé materiály a agrochemikálie. Navzdory tomuto širokému využití fluoralkylových činidel hypervalentního jódu, jejich aplikace v biologických studiích není příliš rozvinutá. Cílem této práce je vývoj nových metod probíhajících za mírných podmínek a bez využití kovů, které by vedly k aplikaci v biologických studiích. V této práci byly prozkoumány dva druhy využití fluoralkylových činidel hypervalentního jódu pro značení biomolekul. První část práce se zabývá využitím již dříve zmíněných Togniho CF3 činidel a jejich tetrafluorethylových analogů při radikálových fluoralkylacích elektronově bohatých substrátů jako jsou deriváty indolu a pyrrolu s využitím askorbátu sodného jako redukčního činidla. Tato transformace poskytuje trifluormethylované a 1,1,2,2-tetrafluorethylované produkty ve středně dobrých až vysokých výtěžcích. Tato činidla byla také použita pro značení několika peptidů a proteinů obsahujících aromatické aminokyseliny. Pomocí výše zmíněné reakce byly tyto peptidy a proteiny obsahující elektronově bohaté aromatické řetězce jako Trp, Phe, Tyr a His fluoralkylovány s vysokou selektivitou vůči...
|
|
|
Photon-upconversion nanoparticles for single-molecule immunosensing of cancer biomarkers and bacteria
Farka, Z. ; Mickert, M. J. ; Hlaváček, Antonín ; Poláchová, V. ; Kostiv, Uliana ; Pastucha, M. ; Horák, Daniel ; Gorris, H. H. ; Skládal, P.
The recent progress in the field of immunoassays has been driven by introduction of various kinds of nanomaterials. In particular, photon-upconversion nanoparticles (UCNPs) proved to be excellent immunoassay labels due to their ability to emit light of shorter wavelengths under near-infrared excitation (anti-Stokes emission), which prevents autofluorescence, minimizes light scattering, and thus reduces the optical background interference. These unique photoluminescent properties allow counting of individual biomolecules labeled with UCNPs by conventional wide-field epiluminescence microscopy and enable the development of single-molecule (digital) immunoassays. We have introduced a novel label based on UCNPs conjugated with streptavidin via poly(ethylene glycol) and applied it in a digital upconversion-linked immunosorbent assay (ULISA) for the detection of a cancer biomarker prostate specific antigen (PSA). The digital readout based on counting of individual immunocomplexes improved the sensitivity 16× compared to conventional analog readout and allowed to reach a limit of detection (LOD) of 23 fg·mL−1 (800 aM). Human serum samples were successfully analyzed achieving an excellent correlation with electrochemiluminescence reference method. The conjugates of UCNPs with streptavidin are also suitable for the detection of pathogenic bacterium Melissococcus plutonius, the causative agent of honeybee disease European foulbrood. The ULISA assay provided an LOD of 340 CFU·mL−1 and successfully analyzed real samples of bees, larvae and bottom hive debris. Due to the high reliability and relatively simple detection scheme, the digital ULISA can pave the way for a new generation of digital immunoassays with a strong potential for commercialization.
|
|
|
New technique on a chip for rapid detection of biological materials
Pejović Simeunović, Jelena ; Foret,, František (oponent) ; Táborský,, Petr (oponent) ; Hubálek, Jaromír (vedoucí práce)
This work proposes a technique for on-chip separation and detection of quantum dots (QDs) conjugated with various proteins in order to study the inuence of the coupling agent on a quenching of QD uorescence intensity caused by conjugation to a protein and to perform multi-analyte immunoassay to identify small amounts of the protein. Under optimal conditions, bioconjugated QDs were successfully separated from free QDs within 10 minutes. Particles and target solutions were mixed, and on-chip detection was performed using a device developed in our laboratory. Only one excitation light source was used in combination with several filters for different emission wavelengths. Fluorescence emitted by the two types of conjugated QDs could then be recorded simultaneously since the QDs emitted light at different wavelengths while being excited at the same wavelength. By mixing two types of QDs bioconjugated with two kinds of proteins and antibodies we were able to detect immunocomplex peaks with varying areas. The peak area depended on concentration of QDs and antigens, on the progress of antibody-antigen reaction and proved to be linearly correlated with the antigen concentration. We showed that on-chip capillary electrophoresis of QDs can be used as a sensitive technique for detection of biological molecules. The main benefits of this method are simplicity, small sample and reagent volume requirements, and high efciency of separation.
|
|
|
Photon-upconverting nanoparticles as a novel background-free label in immunoassays
Farka, Z. ; Hlaváček, Antonín ; Mickert, M. J. ; Skládal, P. ; Gorris, H. H.
Photon-upconverting nanoparticles (UCNPs) have become an attractive label in immunoassays because their anti-Stokes luminescence can be excited by the NIR laser and detected in the VIS region without optical background interference. Further advantages of UCNPs include good photostability, large anti-Stokes shifts, and multiple narrow emission bands that can be used for multiplexed detection. We have developed a competitive upconversion-linked immunosorbent assay (ULISA) for detection of the pharmaceutical diclofenac (DCF) in surface waters. Silica-coated UCNPs (50 nm in diameter) with carboxyl groups on the surface were synthesized and conjugated with the secondary anti-IgG antibody. The structure and monodispersity of the nanoconjugates was studied by TEM and agarose gel electrophoresis. Using a highly affine anti-DCF primary antibody, the optimized ULISA provided a detection limit of 50 pg·mL−1.
|
|
|
Separation and Detection of Bioconjugated Quantum Dots Using on a Chip Electrophoresis
Pejović, Jelena
Semiconductor nanocrystals, quantum dots (QDs), are nanoscale particles that have been attract a lot of attention due to their unique optic and electronic properties. Due to very diverse and numerous applications, it is really important to make a tool for precise and controlled detection of QDs. In this study, we investigate on a chip detection and separation of QDs bioconjugated with BSA (bovine serum albumin) using homemade equipment based on principle of capillary electrophoresis (CE) and optical detection. Quenching effect of different concentration of BSA on fluorescence intensity of QDs was monitored. It was found that with increasing concentration of BSA fluorescence intensity of QDs is decreasing. This research can lead to a better understanding of interaction between different size QDs and biomolecules.
|
host ::
RSS.