Разработка электрохимического иммуносенсора для определения антигена вируса клещевого энцефалита

Шевелева, Полина Геннадьевна Отделение химической инженерии (ОХИ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Научно-исследовательская работа связана с получением и исследованием конъюгатов на основе наночастиц серебра, которые в дальнейшем были использованы при разработке электрохимического иммуносенсора для определения антигена вируса клещевого энцефалита. В результате исследования были подобраны оптимальные рабочие условия для регистрации электрохимического сигнала от наночастиц серебра и их конъюгатов методом анодной инверсионной вольтамперометрии, разработан электрохимический иммуносенсор для определения антигена вируса клещевого энцефалита в вакцине.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 15
Глава 1 Литературный обзор ………………………………………………………………….. 18
1.1 Способы получения конъюгатов и их характеристики ………………………. 18
1.2 Нековалентная конъюгация НЧ с биомолекулами …………………………….. 19
1.3 Ковалентная конъюгация наночастиц с биомолекулами ………………………. 20
1.4 Характеристика конъюгатов физико-химическими методами анализа .. 23
1.4.1 Взаимодействие с хлоридом натрия …………………………………………… 23
1.4.2 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия………………………….. 24
1.4.3 Спектрофотометрический метод анализа ……………………………………. 26
1.4.4 Просвечивающая электронная микроскопия ………………………………. 28
1.4.5 Регистрация электрохимического сигнала от НЧ серебра ……………….. 30
Глава 2 Материалы и методы исследования …………………………………………… 32
2.1 Приборы и оборудование…………………………………………………………………… 32
2.2 Реактивы ………………………………………………………………………………………….. 34
2.3 Объекты исследования …………………………………………………………………… 35
2.4 Методы исследования ……………………………………………………………………….. 35
2.4.1 Синтез наночастиц серебра и их концентрирование ……………………….. 35
2.4.2 Подбор соотношения наночастиц серебра – белок …………………………. 36
2.4.3 Получение серебряных конъюгатов с бычьим сывороточным
альбумином (БСА) ………………………………………………………………………………. 37
2.4.4 Получение конъюгатов антивидовых моноклональных антител против
ВКЭ с меткой НЧ серебра (Сантител=1600 ед/мл) ……………………………………… 38
2.4.5 Методика очистки конъюгатов от несвязанного белка ……………………. 39
2.4.6 Методика записи вольтамперограмм …………………………………………….. 39
2.4.7 Методика десорбции антигена ВКЭ с алюминием гидроксида………… 40
2.4.8 Методика определения антигена вируса клещевого энцефалита в
образцах ……………………………………………………………………………………………… 40
Глава 3 Результаты и обсуждения …………………………………………………………… 43
3.1 Характеристика наночастиц серебра…………………………………………………… 44
3.2 Характеристика конъюгатов наночастиц серебра с бычьим сывороточным
альбумином (БСА) …………………………………………………………………………………. 50
3.3 Сборка тест-системы и усиление сигнала серебра ……………………………….. 55
3.3.1 Характеристика конъюгатов НЧ серебра с антивидовыми
моноклональными противоклещевыми антителами ……………………………….. 55
3.3.2 Усиление сигнала серебра ……………………………………………………………. 57
3.3.3 Апробация электрохимического иммуносенсора по определению
рекомбинантного белка в вакцине ЭнцеВир ………………………………………….. 59
Глава 4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение…………………………………………………………………………………… 62
4.1 Предпроектный анализ …………………………………………………………………… 62
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………. 62
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ………………………………………… 63
4.2 SWOT-анализ ……………………………………………………………………………………. 64
4.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации………………………………… 66
4.4 Метод коммерциализации результатов научно-технического исследования
……………………………………………………………………………………………………………… 68
4.5 Инициация проекта …………………………………………………………………………… 68
4.6 Ограничения и допущения проекта…………………………………………………….. 69
4.7 Планирование управления научно-техническим проектом …………………… 70
4.7.1 Организационная структура проекта …………………………………………….. 70
4.7.2 План проекта……………………………………………………………………………….. 70
4.8 Бюджет научного исследования …………………………………………………………. 72
4.8.1 Специальное оборудование для научных (экспериментальных) работ 73
4.8.2 Основная заработная плата исполнителей темы …………………………….. 75
4.8.3 Отчисления на социальные нужды ……………………………………………….. 77
4.9 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования ……………………… 78
4.9.1 Оценка сравнительной эффективности исследования …………………….. 78
Глава 5 Социальная ответственность……………………………………………………… 82
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………. 82
5.1.1 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны)
правовые нормы трудового законодательства ……………………………………….. 84
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ………. 86
5.2 Производственная безопасность ………………………………………………………… 87
5.2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов, которые
могут возникнуть в лаборатории при проведении исследования и
обоснование мероприятий по их устранению ………………………………………… 88
5.2.1.1 Работа с вредными химическими веществами …………………………….. 88
5.2.1.2 Отклонение показателей микроклимата ……………………………………… 89
5.2.1.3 Превышение уровня шума …………………………………………………………. 91
5.2.1.4 Освещенность рабочей зоны………………………………………………………. 91
5.2.1.5 Электробезопасность ………………………………………………………………… 92
5.3 Экологическая безопасность ……………………………………………………………… 94
5.3.1 Анализ влияния объекта и процесса исследования на окружающую
среду ………………………………………………………………………………………………….. 94
5.3.2 Мероприятия по защите окружающей среды …………………………………. 94
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………. 95
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в лаборатории при
проведении исследований ……………………………………………………………………. 95
5.4.2 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС ……………………………………….. 95
Заключение …………………………………………………………………………………………….. 99
Список публикаций ………………………………………………………………………………. 100
Список используемых источников ………………………………………………………… 101
ПРИЛОЖЕНИЕ А …………………………………………………………………………………. 108

Научно исследовательская работа (НИР) связана получением и
исследованием конъюгатов на основе наночастиц (НЧ) серебра, которые в
дальнейшем были использованы при разработке электрохимического
иммуносенсора для определения антигена вируса клещевого энцефалита (ВКЭ).
Распространенным сезонным инфекционным заболеванием в нашей
стране, особенно в Сибирском регионе, является клещевой энцефалит, который
вызывается вирусом из рода Flavivirus и обычно вызывает лихорадку и
поражение ЦНС (центральной нервной системы), а в некоторых случаях
приводит к летальным исходам. В связи с этим ВКЭ требует постоянного
внимания к его профилактике, лечению и ранней диагностики.
Среди самых распространённых методов определения ВКЭ и коммерчески
доступных является метод ИФА формата «сэндвич». В качестве твердой фазы
используют полистироловые планшеты для титрования, а в качестве маркера
используют фермент – пероксидаза хрена или золи металлов и красителей
(наиболее часто коллоидное золото).
Использование ферментного маркера пероксидазы хрена имеет ряд
недостатков: относительно сложная процедура выделения и очистки
функционально активного фермента и обусловленная этим значительная
стоимость полученного маркёра; необходимость в хранении фермента при
низких температурах или в консерванте и периодической оценке его активности;
потеря активности фермента и иммуноглобулинов в процессе получения
коньюгата путем ковалентного связывания этих реагентов.
Введение маркера на основе золей серебра имеют перед ферментными
маркерами ряд преимуществ такие, как получение НЧ серебра предельно просто;
связывание НЧ серебра с иммуноглобулинами производится щадящим
сорбционным способом с минимальными потерями биологического материала,
полученные конъюгаты с НЧ серебра стабильны в относительно широком
диапазоне физико-химических условий, НЧ серебра в качестве маркера более
дешевы, чем ферменты.
Таким образом, работа направлена на получение и исследование физико-
химических свойств конъюгата противоклещевых иммуноглобулинов с НЧ
серебра, где серебро является электрохимической меткой. Использование метода
вольтамперометрии для регистрации сигнала от НЧ серебра позволит в будущим
удешевить тест-систему определения ВКЭ, повысить чувствительность и
сократить время анализа.
Объектами исследования в данной работе являются НЧ серебра и их
конъюгаты на основе антивидовых моноклональных антител против ВКЭ.
Цель исследования: разработать электрохимический иммуносенсор для
определения антигена ВКЭ с использованием конъюгатов антивидовых
моноклональных антител, меченных НЧ серебра (Ab@Ag).
Задачи исследования:
1. Синтезировать НЧ серебра; охарактеризовать их инструментальными
методами анализа (ПЭМ, УФ-вид спектроскопия, вольтамперометрия);
2. Получить конъюгаты антивидовых моноклональных антител против
ВКЭ с меткой НЧ серебра (Ab@Ag) ;
3. Исследовать физико-химические свойства конъюгатов Ab@Ag
инструментальными методами анализа (ПЭМ, УФ-вид спектроскопия,
вольтамперометрия);
4. Подобрать рабочие вольтамперометрические условия регистрации
аналитического сигнала от НЧ серебра конъюгатов Ab@Ag;
5. Разработать электрохимический иммуносенсор для определения
антигена ВКЭ с использованием конъюгатов Ab@Ag;
6. Апробировать электрохимический иммуносенсор для качественного
определения антигена ВКЭ в вакцине ЭнцеВир.
Научная значимость и новизна результатов
Впервые был подобран эффективный растворитель, который бы позволил
растворить конъюгат с антителами, высвобождая из него ионное серебро. Был
собран и апробирован модельный электрохимический иммуносенсор для
определения антигена ВКЭ.

По результатам проведенного исследования
1) Получены НЧ серебра сферической формы со средним размером 14 – 16
нм, путем химического восстановления нитрата серебра боргидридом натрия.
2) Методом пассивной адсорбции получены конъюгаты на основе
антивидовых моноклональных антител против ВКЭ с меткой НЧ серебра. Было
выявлено, что на синтез конъюгатов влияет соотношение антител (1600 ед/мл) к
НЧ серебра, которое в нашем случае составило 18:1.
3) Конъюгаты были охарактеризованы инсрументальными методами
анализа.
4) Эффективным растворителем конъюгата Ab@Ag является смесь
уксусной и азотной кислот. Рабочими вольтамперометрическими условиями
регистрации сигнала от серебра конъюгатов являются: метод анодной
инверсионной вольтамперометрии с Енак= минус 0,600 В; tнак=80с, скорость
развертки 40 мВ/с; фоновый электролит: KNO3 0,040 M + HNO3 0,15 M.
5) Разработан модельный электрохимический иммуносенсор для
определения антигена ВКЭ.
6) Электрохимический иммуносенсор для определения антигена ВКЭ
апробирован на вакцине ЭнцеВир.
Список публикаций

1. XХ Международная научно-практическая конференция студентов и
молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» имени
профессора Л.П. Кулёва. Раздел: Теоретические и прикладные аспекты
физической и аналитической химии.
Тезис на тему «Подбор стабилизаторов для наночастиц серебра,
применяемых в качестве меток для электрохимических сенсоров».
2. XХI Международная научно-практическая конференция студентов и
молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке» имени
профессора Л.П. Кулёва. Раздел: Теоретические и прикладные аспекты
физической и аналитической химии.
Тезис на тему «Определение антигена вируса клещевого энцефалита
методом вольтамперометрии» (печать).

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Математическое моделирование процесса производства автомобильных бензинов
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Модификация атактического полипропилена
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Исследование золы Северской ТЭЦ как наполнителя в серные композиционные материалы
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)