Микрогранулы (исследования)
Микрошарики, также называемые частицами Угельстада. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] в честь норвежского химика , профессора Джона Угельстада , который изобрел их в 1977 году и запатентовал метод в 1978 году, [ 4 ] представляют собой однородные полимерные частицы , обычно диаметром от 0,5 до 500 микрон. Биореактивные молекулы могут абсорбироваться или связываться со своей поверхностью и использоваться для разделения биологических материалов, таких как клетки , белки или нуклеиновые кислоты .
Микрогранулы использовались для выделения и обработки конкретного материала или молекул, а также для анализа чувствительных молекул или молекул, которые находятся в небольшом количестве, например, в миниатюрных и автоматизированных условиях.
Фон
[ редактировать ]Микрошарики были созданы, когда Джону Угельстаду удалось сформировать шарики из полистирола одинаковых сферических размеров в Норвежском университете науки и технологий (NTNU). [ 5 ] в 1977 году. [ 4 ] Несколько лет спустя он создал суперпарамагнитные микрошарики ( Dynabeads ), которые проявляют магнитные свойства при помещении в магнитное поле. отсутствует При их удалении из магнитного поля остаточный магнетизм , что привело к разработке технологии магнитной сепарации. Другие процессы, такие как центрифугирование , фильтрация , колонки или осаждение , не нужны.
Микрогранулы имеют большую площадь поверхности на объем. жидкофазной реакции Это, вместе с однородностью размера и формы, обеспечивает очень хорошую доступность и быструю кинетику , а также быстрое и эффективное связывание.
Использовать
[ редактировать ]Черные полиэтиленовые микросферы могут обладать магнитными или проводящими свойствами и использоваться в электронных устройствах, защите от электромагнитных помех и в методах микроскопии. [ 6 ] [ 7 ]
Флуоресцентные полиэтиленовые микросферы обычно используются для проведения слепых испытаний лабораторных и промышленных процессов с целью разработки правильных методов и минимизации перекрестного загрязнения оборудования и материалов. Микросферы, которые кажутся невидимыми при дневном свете, можно подсветить, чтобы продемонстрировать яркую флуоресцентную реакцию под УФ-светом . [ 8 ]
Цветные полиэтиленовые микросферы используются для визуализации потока жидкости , чтобы обеспечить возможность наблюдения и определения характеристик потока частиц в устройстве, или используются в качестве видимых маркеров в микроскопии и биотехнологии. [ 9 ]
Приложения
[ редактировать ]Микрошарики служат основным инструментом для биомагнитного разделения. На основе использования микрошариков в академических и промышленных исследованиях был разработан ряд запатентованных процессов и приложений. Микрогранулы предварительно связаны с лигандом ; биомолекула , такая как антитело , стрептавидин , белок , антиген , ДНК / РНК или другая молекула. Процесс магнитной сепарации состоит из трех этапов:
- желаемой мишенью в зависимости от специфического сродства лиганда Связывание – микрогранулы связываются с на поверхности гранул.
- Промывка – микрогранулы будут перемещаться в сторону пробирки под действием магнитного поля вместе со связанным материалом. Это происходит быстро и эффективно благодаря магнитному полю и частицам микроразмера. Несвязанный и нежелательный материал, оставшийся в образце, удаляется путем пипетирования/аспирации. Связанный с шариками материал промывают с помощью соответствующих буферов с помощью магнита.
- Элюируйте – после того как мишень, связанная с гранулами, выделена и промыта, ее можно высвободить в соответствующем растворе и желаемом объеме. Затем его можно использовать непосредственно для любого последующего применения, или же можно высвободить и удалить микрогранулы.
Микрогранулы используются для изоляции клеток и их размножения. Белки и белковые комплексы можно разделить; например, в иммунопреципитации протоколах . Микрогранулы также полезны для молекулярных исследований и диагностики (например, IVD для иммуноанализа и IVD для нуклеиновых кислот ). Когда микрогранулы соединяются со стрептавидином , они предлагают очень эффективный способ изолировать любую биотинилированную молекулу. Это часто используется в исследованиях ДНК / РНК- связывающих белков, секвенировании и для приготовления одноцепочечных матриц. Анализ экспрессии генов также полезен при использовании микрогранул, например, при выделении мРНК для транскрипционного анализа.
Микрогранулы имеют множество применений, в основном для биотехнологий и биомедицинских исследований . Микрошарики и технология магнитной сепарации позволили использовать ряд инновационных методов, которые могут принести пользу исследованиям в области профилактики заболеваний, медицины и других областей, направленных на улучшение состояния человека.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ EP 2424901 , Модаль, Грета Ирен; Фоннум, Гейр и Молтеберг, Астрид и др., «Монодисперсные субмикронные полимерные частицы», опубликовано 31 мая 2017 г., передано Life Technologies A/S.
- ^ Херк, AM ван, изд. (2005). Химия и технология эмульсионной полимеризации . Издательство Блэквелл. п. 23. ISBN 9781405121132 .
- ^ Андерсен, Отто; Андре, Андерс С.Г.; Валнум, Ганс Якоб (2010). «Оценка жизненного цикла [ sic ] электроники. Массив шариковых сеток из частиц Угельстада и упаковка в масштабе чипа» . Исследовательские ворота .
- ^ Jump up to: а б Рангнес 1997: 4–5.
- ^ В 1977 году: Норвежский технологический институт (NTH). В 1996 году NTH был объединен с Норвежским университетом науки и технологий (NTNU).
- ^ Гош, Сабьясачи; Гангулы, Саяны; Реманан, Санджай; Мондал, Субхадип; Джана, Субходип; Маджи, Прадип К.; Сингха, Нихил; Дас, Нараян Ч. (01.06.2018). «Сверхлегкий, водостойкий и гибкий пенополиуретан с высокой электропроводностью для превосходных материалов, защищающих от электромагнитных помех». Журнал материаловедения: Материалы в электронике . 29 (12): 10177–10189. дои : 10.1007/s10854-018-9068-2 . ISSN 1573-482X . S2CID 139201001 .
- ^ «Парамагнитные частицы | Микросферы онлайн» . Проверено 20 августа 2020 г.
- ^ «Флуоресцентные микросферы, микрочастицы и сферические порошки – свойства и применение» . www.cosphery.com . Проверено 20 августа 2020 г.
- ^ «Полиэтиленовые микросферы | Микросферы онлайн» . Проверено 20 августа 2020 г.
- Кемсхед, Дж. Т., Угельстад, Дж. (1985). «Методы магнитной сепарации: их применение в медицине», Mol Cell Biochem , 67(1):11-8.
- Ветвицка В., Форнусек Л. (1987). «Полимерные микрошарики в иммунологии», Биоматериалы , 8(5)341-5.
- Аршади, Р. (1993). «Микросферы для биомедицинского применения: приготовление реактивных и меченых микросфер», Биоматериалы , 14(1):5-15.
- Фоннум, Г., Йоханссон, К., Молтеберг, А., Моруп, С., Акснес, Е (2005). «Характеристика Dynabeads с помощью измерений намагниченности и мессбауэровской спектроскопии», Журнал магнетизма и магнитных материалов , 293:41-47.
- Рангнес, Пер (1997). Джон Угельстад: человек за бусами . Издательство Скандинавского университета. ISBN 8200376737 .