Использование квантовых точек в качестве флуорофоров для детекции и анализа НК.

Использование квантовых точек в качестве
флуорофоров для детекции и анализа НК.
Спетрофлуорометрический контроль ПЦР
Докладчик: н.с. ФГУП «НИИПА» Дежуров С.В.
Руководитель: к.х.н. Вакштейн М.С.
Дубна, 2010 г.
• Квантовые точки (КТ) – полупроводниковые
кристаллы размером несколько нанометров.
Из-за малого размера КТ обладают
свойствами, отличными от объемных
полупроводников. Пространственное
ограничение движения носителей заряда
приводит к квантово-размерному эффекту,
выражающемуся в дискретной структуре
электронных уровней, из-за чего КТ иногда
называют «искусственными атомами».
Квантовые точки на
основе халькогенидов
кадмия в зависимости
от своего размера флуоресцируют
разными цветами
Спектры оптического поглощения
и эмиссии КТ
Общие принципы создания
коллоидных КТ с заданными
свойствами
Оболочка
О
р
г
а
н
и
Ядро
ч еск о е
к
о
п
е
и
т
ы
р
КТ состоят из ядра (CdS, CdSe), оболочки (CdS/ZnS, ZnS) и органического
покрытия, свойства которого определяют физико-химические
характеристики КТ
КТ покрытые 3меркаптопропионовой
кислотой (МРА)
Kat+
Kat+
Kat+
Kat+
O
O
O
-O
Kat+
S
O
S
O
CdS
O
S
S
ZnS
S
S
-O
O
Kat+
O
O
O
Kat+
Kat+
O
S
S
O
Kat+
O
S
S
O
-O
Kat+
O
O
O
Kat+
Kat+
Kat+
Смена лиганда КТ на MPA приводит к
формированию частиц с
гидрофильными –COOH группами на
поверхности. Данный тип КТ легко
образует комплексы с белками
(самоорганизация за счет
электростатических и
координационных взаимодействий с
остатками аминокислот). Размер
частиц примерно соответствует
размеру исходных гидрофобных КТ (210нм)
КТ с несколькими
покрытиями
X
Гидрофобный лиганд
Полимер с гидрофильными
группами
KT
X – химическая группа
(-NH2, -COOH, -OH и др.)
Контроль формирования комплекса КТбелок методом динамического
светорассеяния
Представлены данные измерений
частиц КТ, флуоресцирующего
белка и их комплекса методом
динамического светорассеяния.
При формировании комплекса
размер частиц увеличивается в
соответствии с теоретическим
расчетом.
CdSeZnSMPA pH=8
Средний размер
6,32 нм
TagRFP pH=8
Комлекс КТ и TagRFP pH=8
Средний размер
6,94 нм
Средний размер
21,19 нм
Расчетный размер
комплекса
dк= dкт+2* dбелка =20,2нм
Системы с FRET
эффектом
6
Квантовые точки (КТ)
в качестве флуорофоров в
системах с FRET
•
•
•
•
1. Возможность подбора требуемой λem КТ
2. Широкий спектр поглощения
3. Возможность создания фотостабильных КТ
4. Возможность создания КТ с высоким
квантовым выходом
• 5. Возможность создания мультидентатных
систем на основе КТ
• 6. Возможность создания нетоксичных
биосовместимых КТ
Формирование комплекса КТфлуоресцирующий белок приводит к
возникновению FRET
Титрование TagRFP раствором CdSe/ZnS/MPA; рН=8, 0.2М фосфатный буфер
Нормированная флуоресценция, у.е.
А – Увеличение интенсивности
флуоресценции TagRFP при
А
титровании раствором КТ
CdSe/ZnS/MPA. Насыщение
Происходит при соотношении
белка к КТ 2 : 1
Добавление 1,3-диаминопропана
вызывает диссоциацию
комплекса и сдвиг максимума
Б
эмиссии в синюю область
Б- Фотографии растворов
в кюветах при облучении
УФ-лампой на 312нм
демонстрируют наглядность
эксперимента
Молярное соотношение
КТ:TagRFP
1.0
0:1
0.021:1
0.034:1
0.069:1
0.138:1
0.28:1
0.38:1
0.51:1
0.51:0
0.51:1; 1,5М 1,3-диаминопропан
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
450
500
550
600
650
700
Длина волны, нм
1 - TagRFP, lem=582нм
2 - Комплекс CdSe/ZnS/MPA
и TagRFP , lem=576нм,
значительное увеличение
интенсивности флуоресценции
за счет FRET
3 - Диссоциация комплекса в
присутствии 1,3-диаминопропана
приводит к исчезновению FRET,
lem=550нм
Использование
коллоидных квантовых точек
для создания конъюгатов и
детекции НК (литературные
данные)
sequence:5′-HS-(CH2)6TTTTTTAATCCGTCGAGCAGAGTT-3′
Наши контакты:
Дежуров Сергей Валерьевич, e-mail:
sergey.dezhurov@niipa.ru
Вакштейн Максим Сергеевич, e-mail:
maxim.wakstein@niipa.ru
Адреса сайтов интернете:
http://niipa.ru/ - сайт ФГУП НИИПА с общей информацией
http://www.nanotech-dubna.ru/ - сайт с информацией по нашим
продуктам
http://melben.ru/ - сайт с информацией по нашим продуктам и
возможностью оформления заказа КТ
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ