게시 및 게시 날짜 : 2006/02/16

형광 나노 입자가 미량 바카라 게임의 매우 민감한 검출을 가능하게합니다

형광 양자점의 축적은 항체에 의한 바카라 게임의 검출 민감도를 극적으로 향상시킵니다

포인트

  • 우리는 바이오 이미징, 생체 측정 및 감광제와 같은 광학 재료에 이상적인 고도로 발광성 및 수용성 양자점을 성공적으로 합성했습니다
  • 우리는 또한 이러한 양자점을 사용하여 바카라 게임 및 DNA/RNA 측정을위한 나노 비오 하이브리드 물질을 성공적으로 개발했습니다
  • 항체를 사용하여 미량 바카라 게임을 검출하는 방법 (면역 블롯 방법)은 형광 나노 입자를 사용하여 세포에서 미량 바카라 게임을 검출하고 정량화하기위한 새로운 가능성을 열었다

요약

Oba Hideki, 최고 연구원이자 Lumiana Bakarova, Advanced Industrial Science and Technology (Yoshikawa Hiroyuki 회장) (이하 "AIST"), 실제 환경 측정 및 진단 연구 실험실 [실험실 Sakamoto Mitsuru], 우수한 특성과의 경력을 맺고있다양자점8499_8537Nanobiohybrid 재료성공적으로 개발되었습니다 또한,이 새로운 물질은 항체를 사용하여 미량 바카라 게임을 검출합니다 (면역 블롯 방법)에 적용될 수 있음을 밝혀 냈습니다

양자점은 자외선 광선에 노출 될 때 강한 형광등을 방출하는 여러 nm (나노 미터 : 10 억 미터)의 무기 반도체 재료로 만들어진 입자입니다바이오 이미징,바이오 측정,감광제와 같은 광학 재료로 전 세계적으로 관심을 끌었으며 현재 치열한 연구 개발 경쟁을 진행하고 있습니다 AIST는 1) 높은 발광, 2) 유효 크기 분포, 3) 우수한 광화학 안정성, 4) 비 응집, 5) 비 플래싱 현상과 같은 특성을 결합한 우수한 양자점 도트를 성공적으로 준비했습니다 또한, 바카라 게임은이 양자점에 포함됩니다Avidin또는 생물학적 물질Biotin합성되었고, 이들을 결합함으로써 항체를 사용한 바카라 게임의 검출의 민감도를 극적으로 개선 하였다

양자점에 의해 방출 된 형광 사진

양자점에 의해 방출 된 형광
Larges Blue 형광이 작을 때 (2nm), 3nm에서 녹색, 4nm에서 노란색 및 적색 형광이 크면 (5nm)
여기 파장은 365nm


앞으로, 우리는이 기술을 천연 바카라 게임을 감지하고 식별하는 전기 영동 칩의 개발에 적용하고자합니다 또한, 회사는 양조장을 포함하여 식품 제조 공정에서 생산되거나 침입되는 원치 않는 곰팡이 및 외국 물질을 구체적으로 표시하는 양자점에 대한 표면 처리 기술을 개발할 계획이며 최적의 공정 관리를 위해 평가 기술에도 적용될 것입니다

이 결과는 American Chemical Society에서 출판했습니다Journal of American Chemical Society, 2005, 127(26), 9328 및분석 화학 2006, 87(1), 321에 출판되었습니다 그것은 또한 2 월 21 일부터 2 월 23 일까지 도쿄의 빅 광경에서 개최 될 Nanotech-2006에서도 발표 될 예정입니다



연구 배경

항체를 사용하여 표적 바카라 게임을 검출하는 면역 블 롯팅 방법은 20 년 동안 개발되었지만, 이들은 여전히 ​​분자 생물학 및 의학 분자에서 세포 및 조직에서 바카라 게임 발현을 검출하는 주요 방법이다 특히 게놈 기능 분석 및 총 바카라 게임 (Proteomics) 분석에서microarray그것은 기본 기술 방법 중 하나입니다 면역 블 롯팅 방법의 광범위한 사용에도 불구하고 오랫동안 주요 기술적 개선이 이루어지지 않았으며 다음과 같은 문제가 발생했습니다 1) 정량 성의 부족, 2) 조작 과정은 복잡하고 오랜 시간이 걸리고, 3) 열악한 재현성, 4) 미량 바카라 게임을 검출하기에 너무 민감하며, 5) 세포 용 해물을 직접 검출 할 수 없음, 6) 바카라 게임의 농축과 같은 전처리가 필요하다

지난 10 ~ 15 년,유기 형광 염료를 생산하는 회사 면역 블 롯팅에서 바카라 게임의 형광 검출을 위해 바카라 게임 아비딘에 접합 된 유기 형광 염료를 권장했다 그러나,이 방법은 다음과 같은 유기 형광 염료의 단점으로 인해 다재다능하지 않았다

  1. 유기 형광 염료가 빨리 사라집니다 형광 신호는 형광 측정 중에 변화하여 정량적이기가 어렵습니다
  2. 현지 영역에 많은 유기 형광 염료가 축적되면 형광 신호의 자체 정기가 발생하여 형광 신호가 크게 감소합니다
  3. 바카라 게임은 일반적으로 하나의 유기 형광 염료 분자로 표지되어야하지만, 이는 분석의 민감도를 크게 제한 할 것이다

이러한 이유로 면역 블 롯팅을위한 새로운 기술 개발이 필요했습니다 따라서, 우리는 형광뿐만 아니라 나노 입자 인 양자점에 초점을 맞추었다 양자점이 다양한 다른 무기/유기 물질로 코팅 될 때, 고농도로 축적 되더라도 형광은 자체 정기되지 않습니다 또한, 우리는 생체 분자 비오틴이 바카라 게임 아비딘에 매우 강한 결합 능력을 가지고 있다는 사실에 초점을 맞추고, 양자 도트-비오틴 및 양자 도트-아비딘이 합성 될 수 있다면 많은 양자점이 샌드위치 유형에 축적 될 수 있다고 생각했다 이것은 표적 바카라 게임의 국소 영역에서 다수의 양자점을 축적 할 수 있으며, 표적 바카라 게임의 형광 신호를 증폭시킬 수있다

연구 컨텐츠

합성 양자점은 카드뮴 셀레 나이드 (CDSE)라는 물질로 만들어지며 직경은 3-6 nm (나노 미터 : 10 억 미터)를 갖는다 (도 1) 이것이 자외선으로 조사되면 크기에 따라 밝은 파란색에서 빨간색 형광등을 방출합니다 양자점은 날카로운 형광 스펙트럼 (도 2)을 가지며, 이는 생체 영상 등에 매우 유리한 특성이다

합성 된 양자점의 고해상도 전송 전자 현미경
그림 1 합성 양자점의 고해상도 전달 전자 현미경
이것은 크기가 3nm의 양자점입니다
  ​​양자점의 크기 의존적 형광 스펙트럼 다이어그램
   
그림 2 : 양자점의 크기에 따라 형광 스펙트럼

우리는 다양한 생체 분자를 양자점에 결합시키는 기술을 개발했으며, 이것을 사용하여 바카라 게임 아비딘, 생체 분자 비오틴 및 양자점을 결합한 물질을 합성했습니다 (그림 3)

avidin 및 biotin에 묶인 양자점의 개략도
그림 3 아 비딘 및 비오틴에 묶인 양자점의 개략도
왼쪽, Quantum dot-avidin, 오른쪽, 양자점-비오틴

이어서,이 물질을 비오틴-표지 된 항체와 결합하고 면역 블 롯팅이라는 바카라 게임 검출 기술에 적용 하였다

세포에 존재하는 미량 바카라 게임의 검출 그림
그림 4 세포에 존재하는 미량 바카라 게임의 검출 (TRF1, TIN2)
왼쪽, 종래의 면역 블롯 분석 방법 A1; 계획, A2; TRF1 및 TIN2의 밴드
양자점 B1을 사용한 면역 블로 팅 분석; 계획, B2; TRF1 및 TIN2의 밴드
숫자는 세포 용 해물에 관심있는 다음 각 바카라 게임의 농도를 나타냅니다
1 : 10µg 2 : 20µg 3 : 30µg 4 : 40µg 5 : 50 µg
TRF1 :Telomeric Binding Factor(56kda)
TIN2 :TRF1 상호 작용 핵 바카라 게임2 (40kda),
모두 만성 골수성 백혈병 세포에 존재하는 바카라 게임입니다

원리는도 4b1에 도시 된 바와 같이, 먼저 항체는 구체적으로 표적 바카라 게임을 인식하고 결합한다 이어서, 하나의 양자 도트-아비딘은 비오틴에 결합하여 항체로 표지된다 양자 도트 비오틴은 아비딘에 결합된다 다음 양자 도트 아비딘은 비오틴에 결합된다 반복적으로, 다수의 양자점이 항체에 순차적으로 통합되어 형광 강도를 증가시킨다 무화과 도 4는 이번에 개발 된 양자 도트를 사용하여 종래의 면역 블 롯팅 방법 (A1, 화학 발광 검출) 및 신규 한 면역 블 롯팅 방법 (B1, 형광 검출)의 원리를 개략적으로 설명한다

이 방법은 세포 분열에 관여합니다Telomeric Binding Factor(Trf1, 56kda) 및TRF1 상호 작용 핵 바카라 게임2 (Tin2, 40 kDa) 이들은 만성 골수성 백혈병 세포에서 90% 이상의 속도로 발현되는 바카라 게임이지만 소량 일뿐입니다 제어 분석 방법으로서, 종래의 화학 발광을 사용한 면역 블 롯팅을 수행 하였다

결과적으로, 기존의 면역 블 롯팅 방법을 사용하여 검출되지 않은 미량 바카라 게임 (도 4A2)은 양자점 면역 블 롯팅 분석 방법을 사용하여 높은 감도로 검출 될 수있는 것으로 밝혀졌다 (도 4B2)

또한, 양자점 도트 신호는 상업적으로 이용 가능한 형광 측정 장치를 사용하여 연속적으로 측정 할 때에도 약 40 분 동안 안정적이며 검출 데이터의 분석 및 획득에 적합하다는 것이 밝혀졌다 또한, 빛이 4 ° C에서 차단되면, 형광 신호의 주요 변화는 관찰되지 않으며 생성물은 몇 주 동안 안정적입니다

이러한 결과는 양자점을 사용한 "샌드위치 유형"면역 블 롯팅이 미량 바카라 게임을 검출하기위한 기술로서 종래의 면역 블 롯팅 기술보다 우수하다는 것을 시사한다

미래 계획

국립 대학교 (National University Corporation) (AIS)의 나고야 대학 (Nagoya University) 응용 화학과 바바 요시노부 교수와 협력하여 새로 개발 된이 양자점 면역 블로 팅 분석 기술은 마이크로 칩 전기 영동에 의해 천연 바카라 게임을 파괴하고 식별하기위한 전기 영동 칩의 개발에 적용될 것입니다 또한, 회사는 양조 및 발효를 포함하여 식품 제조 공정에서 생산되거나 침입하는 원치 않는 곰팡이 및 외국 물질을 구체적으로 표시하는 양자점에 대한 표면 처리 기술을 개발할 계획이며 최적의 공정 관리를 위해 평가 기술에도 적용될 것입니다



용어 설명

◆ Quantum dot
직경이 몇 나노 미터의 입자, 수백에서 수천 개의 원자가 반도체를 구성하는 입자 이들 입자 내에서, 전자는 몇 나노 미터 미만의 작은 공간에 한정되므로 입자 크기에 고유 한 광 흡수 및 발광 특성을 나타낸다[참조로 돌아 가기]
◆ Nanobiohybrid 재료
분자 수준에서 유기 및 무기 물질의 복합재 최근에, 그것은 관심을 끌었고 적극적으로 연구되고 개발되고 있습니다 이것에 대한 배경은 나노 기술의 최근 주요 개발, 예를 들어 나노 레벨에서 분자 설계 (구조 제어)의 능력과 나노-레벨 영역에서의 광 기능 장애 및 에너지 전달과 같은 새롭고 독특한 현상의 발견과 같은 최근의 주요 개발입니다 또한 분자 수준에서 기존 하이브리드 재료를 제어하면 재료의 기능과 특성이 크게 향상된다는 것이 밝혀졌습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 면역 블롯 방법
많은 유형의 바카라 게임과 혼합 된 샘플로부터의 항체를 사용하여 특정 바카라 게임의 미량 양을 검출하는 한 가지 방법 바카라 게임 샘플을 겔 전기 영동에 의해 분별 한 후, 전체 분별 바카라 게임을 니트로 셀룰로스 막 등으로 옮긴 다음 표적 바카라 게임에 대한 항체 (1 차 항체)로 뿌려서 세척한다 이것은 1 차 항체가 관심있는 바카라 게임에만 결합하게한다 관심있는 바카라 게임에만 결합 된 1 차 항체를 검출하기위한 다양한 노력이 이루어졌다 예를 들어, 화학 발광 효소로 표지 된 이차 항체는 1 차 항체에 결합 될 수 있으며, 표적 바카라 게임은 효소 반응에 의해 기질의 발광 및 기체에 의해 간접적으로 검출 될 수있다[참조로 돌아 가기]
◆ Bioimaging
살아있는 유기체의 생명 현상을 보려면 살아있는 상태를 직접 관찰하는 데이터를 얻는 것이 필요합니다 이를 위해, 특정 분자는 형광 염료 등을 사용하여 (생체 이미징) 개별 또는 세포 수준에서 시각화 될 수있다 또한,이 기술은 특정 분자의 역동적이고 상세한 분석을 가능하게합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 바이오 측정
바카라 게임 및 당과 같은 유기 분자, 무기 물질 및 유기 및 무기 이온을 포함하여 신체에는 다양한 분자 종이 있습니다 활성을 유지하기 위해 생명 형태는 필요한 분자 종을 지속적으로 식별하거나 원하는 위치로 운반하거나 선택적 반응으로 운반합니다 이러한 복잡하고 밀도가 높은 생물학적 기능은 하나의 분자를 인식하는 하나의 분자에 의해 야기된다 신체 에서이 정확한 식별 기능을 활용함으로써, 우리는 생체 분자 인식 재료 (센서)를 개발하고 그들의 기능을 평가하여 생명 활동을 이해하고 설명하는 것을 목표로합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 감광제
빛 에너지를 흡수하고 그 에너지를 다른 물질로 전달하여 화학 반응을 일으키는 물질 감광제를 암 조직에 축적하기 위해 신체에 투여 한 후, 특정 가시 광선 (600-700 nm)으로 조사하여 반응성 산소 종 (단일 산소)을 일시적으로 생성하여 암 조직 만 선택적으로 괴상한 것으로 나타납니다[참조로 돌아 가기]
◆ Avidin and Biotin
Avidin은 날걀 흰자위에서 발견되는 작은 기본 당 바카라 게임이며 4 개의 서브 유닛으로 구성됩니다 비오틴은 또한 d- [(+) -cis-hexahydro-2- 옥소 -1H- 티엔-(3,4)-이디다 졸 -4- 발레체산]을 지칭한다 비오틴과 아비딘 사이의 친화력은 일반적인 항원-항체 반응보다 백만 배 이상 강하며, 거의 돌이킬 수 없으므로, 면역 및 세포막 연구를위한 시약에 적용 할 수 있으며, 암 테스트를위한 시약 및 항독제 제제와 직접 암 세포를 쳤다[참조로 돌아 가기]
◆ Microarray
마이크로 어레이는 DNA 칩이라고도하며, DNA 분자는 유리 판 또는 실리콘 기판 상에 고밀도에 배치됩니다배열) 마이크로 어레이를 사용하여 수천 개에서 수만 종의 규모의 유전자 발현이 동시에 관찰 될 수 있습니다 원래, 그것은 DNA 칩 이었지만 최근에 RNA, 바카라 게임 등을 특징으로하는 마이크로 어레이도 도입되었으며, 한 번에 많은 수의 생물학적 샘플을 테스트하는 기술로 낮과 밤이 개선되고 있습니다 형광 염료는 종종 마이크로 어레이 검사에 사용되며 강한 형광을 방출하고 날카로운 파장을 갖는 포스포르가 필요합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 유기 형광 염료
자외선, X- 선, 전자 빔 등에 의해 흥분 될 때 형광등을 방출하는 물질은 유기 화학 물질로 만들어집니다[참조로 돌아 가기]

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