Fluorescenční biosenzor glukózy - Fluorescent glucose biosensor

Fluorescenční biosenzory glukózy jsou zařízení které měří koncentrace z glukóza v diabetičtí pacienti pomocí citlivých protein který přenáší koncentraci pomocí fluorescence, alternativa k amperometrické napětí glukózy. Vzhledem k prevalenci diabetu je hlavní hnací silou při konstrukci fluorescenčních biosenzorů. Nedávný vývoj byl schválen FDA, který umožňuje nový nepřetržité monitorování glukózy systém zvaný EverSense, což je 90denní monitor glukózy využívající fluorescenční biosenzory.[1]

aplikace

Hlavní článek: Řízení diabetu

Udržování hladiny glukózy pod kontrolou je zásadní pro minimalizaci vzniku škod způsobených cukrovkou.[2] V důsledku toho je ve spojení s podáváním inzulínu hlavním požadavkem pro diabetické pacienty pravidelné sledování jejich hladin glukózy v krvi.[2] Monitorovací systémy, které se v současné době obecně používají, mají nevýhodu pod optimálním počtem odečtů kvůli jejich závislosti na kapce čerstvé krve. Některé kontinuální monitory glukózy jsou komerčně dostupné, ale trpí závažnou nevýhodou krátké provozní životnosti sondy. Většina z nich pracuje amperometricky. Výsledkem je snaha vytvořit senzor, který se spoléhá na jiný mechanismus, například pomocí externí infračervené spektroskopie nebo pomocí fluorescenčních biosenzorů.[3]

K detekci hladin glukózy pomocí fluorescence existují různé strategie, první[4] a nejběžnější bytí a Pražec kompetiční test mezi glukózou a značeným glukózovým polymerem o vazebné místo Concanavalin A.[4][5][6][7][8]Za ta léta, s využitím kombinace racionálního designu a screeningových přístupů, bylo s různým stupněm úspěchu studováno mnoho možných kombinací fluorescenčního senzoru pro glukózu: U většiny přístupů je koncentrace glukózy převedena do změny fluorescence buď použitím Pražec pár[4][5][6][7][9][10][11][12] nebo pomocí barviva citlivá na prostředí (solvatochromní)[13][14][15] v různých kombinacích fluorescenční malá molekula,[3][13] protein[10][16][17] nebo kvantová tečka[7][18] byly použity ve spojení s částí vázající glukózu buď s fluoroforem funkcionalizovaným kyselinou boritou[19][20] nebo protein, jako je glukózooxidáza,[9][21] concanavalin A,[6][7][10][20] protein vázající glukózu / galaktózu,[8][11][12] glukóza dehydrogenáza[10] a glukokináza.[14][22]Obecně platí, že změna vidět s Pražec soutěžní testy jsou malé (viz níže).

Teorie fluorescence

Absorpční a emisní spektra fluorescein
Hlavní článek: Fluorescence v biologických vědách

Fluorescence je vlastnost přítomná v určitých molekulách, tzv fluorofory, ve kterém emitují foton krátce po absorpci fotonu s vyšší vlnovou délkou energie.[23]

Přesněji řečeno, k tomu, aby elektron ve vnější oběžné dráze molekuly skočil z orbitálu základního stavu do orbitálu excitovaného stavu, vyžaduje pevné množství energie, která v případě chromoforů (molekul, které absorbují světlo), lze získat absorpcí fotonu s energií rovnou nebo mírně vyšší. Tento stav je krátkodobý a elektron se vrací na oběžnou dráhu přízemní a ztrácí energii buď jako teplo, nebo v případě fluoroforů emitováním fotonu, který v důsledku ztráty rozdílu mezi energií absorbovaného foton a požadovaná excitační energie budou mít nižší energii než absorbovaný foton, nebo, vyjádřeno vlnovou délkou, bude mít emitovaný foton delší vlnovou délku. Rozdíl mezi těmito dvěma vlnovými délkami se nazývá Stokesova směna.[23]

Tuto nemovitost najdete v kvantové tečky jisté lanthanoidy a jisté organické molekuly s delokalizované elektrony.[23]

Tyto excitované molekuly mají nárůst hybnosti dipólu a v některých případech mohou podstoupit přeskupení vnitřního náboje. Když mají skupinu odvádějící elektrony a skupinu darující elektrony na opačných koncích rezonanční struktury, mají velký posun v distribuci náboje napříč molekulou, což způsobuje, že se molekuly rozpouštědla přeorientují na méně energetické uspořádání, které se nazývá relaxace rozpouštědla. Tím se sníží energie excitovaného stavu a rozsah rozdílu v energii závisí na polaritě rozpouštědla obklopujícího molekulu.[23]

Alternativním přístupem je použití solvatochromních barviv,[13][14][15] které mění své vlastnosti (intenzita, poločas a excitační a emisní spektra) v závislosti na polaritě a náboji jejich prostředí. Proto se někdy volně označují jako ekologicky citlivá barviva. Ty mohou být umístěny na specifické zbytky, které buď mění své prostorové uspořádání v důsledku konformační změny vyvolané glukózou, nebo jsou umístěny v kapse vázající glukózu, čímž posunutí vody přítomné glukózou snižuje polaritu.[23]

Další vlastnost fluorescence, která našla velké využití, je Försterův přenos rezonanční energie (Pražec), ve kterém je energie excitovaného elektronu jednoho fluoroforu, nazývaného donor, předávána na blízké akceptorové barvivo, buď temné zhášedlo (nevyzařující chromofor) nebo jiný fluorofor, který má excitační spektrum, které se překrývá s emisní spektrum dárcovského barviva, což má za následek sníženou fluorescenci.[23]

Pro účely snímání se tato vlastnost obecně používá buď v kombinaci s biomolekulou, jako je protein, která prochází konformační změnou po navázání ligandu, změnou vzdálenosti mezi dvěma značkami na tomto proteinu, nebo v kompetičním testu, ve kterém analyt musí soutěžit se známou koncentrací fixovaného značeného ligandu o značené vazebné místo proteinu. Proto Pražec mezi vazebným místem a kompetujícím ligandem klesá, když se zvyšuje koncentrace analytu. Obecně platí, že konkurenční ligand v případě glukózy je dextran, dlouhý polymer glukózy připojený k lešení nebo k enzymu.

Försterův přenos rezonanční energie

Kreslený film FRET mezi dvěma proteiny interagujícími s proteinem, označený fluorescein a tetramethylrodamin
Hlavní článek: Försterův přenos rezonanční energie

Za ta léta, s využitím kombinace racionálního designu a screeningových postupů, bylo s různým stupněm úspěchu vytvořeno mnoho možných typologií fluorescenčních senzorů pro glukózu. Obecně se tyto senzory spoléhají buď na Pražec[4][5][6][7][9][10][11][12] nebo na citlivost na změny polarity[13][14][15] převést koncentraci glukózy na fluorescenční intenzitu.

Kromě fluoroforů obsahují tyto senzory molekulu, která propůjčuje glukózovou specificitu, obvykle protein. Pro tento účel byla použita celá řada proteinů, často s různými laboratořemi soustředěnými na jeden konkrétní protein.

První biosenzor glukózy uváděný v literatuře byl vyroben v roce 1982 Schultzovou skupinou pomocí a Pražec kompetiční test mezi glukózou a značeným glukózovým polymerem o vazebné místo Concanavalin A zachyceného v dutém dialyzačním vláknu.[21] Výsledkem bylo, že Con A byl široce používán v následujících senzorech v několika laboratořích,[4][5][6][7][8][10][24] Con A však trpí nevýhodou vysoké toxicity a nízké reverzibility. Ve výsledku byly a jsou zkoumány další proteiny vázající glukózu v několika laboratořích.

V Biotex Inc. (Houston) vytvořili McNichols a Ballastardt ConA uzavřená na dialýze Pražec senzor, který několik let prošel zkouškami na zvířecích modelech.[8][25][26]

Amperometrické biosenzory naopak mohou využívat jako protein pouze glukózooxidázu, protože jde o redoxní enzym. Tento protein byl také použit při fluorescenčním snímání buď jednoduše jako apoenzym nebo jako holoenzym. Výjimkou z této skupiny senzorů je skupina Biocapacitor A Sode, která se místo toho spoléhá na glukóza dehydrogenázu.[11]

Aktivita glukózooxidázy se také použila k výrobě celoživotních fluorescenčních / fosforeskujících senzorů, přičemž se využívá skutečnosti, že protein oxiduje glukózu s využitím molekulárního kyslíku a tento kyslík uhasí fluorescenci ruthenia. To bylo provedeno Uwirou a kolegy v roce 1984[20] a následovalo několik skupin.[27][28][29][30][31][32]

Abych byl konkrétní, Endo[31] a Pasic[32] použili tento test na kalení na bázi kyslíku na bázi GOx k výrobě senzoru na bázi vláken, zatímco McShane používá test na kalení na bázi kyslíku na bázi GOx v mikrokuličkách vyrobených s cílem subkutánní injekce k vytvoření toho, co skupina vytvořila „inteligentní tetování „, snímač pracující neinvazivně hlášeními přes kůži, přičemž využívá skutečnosti, že pokožka je propustná pro blízké infračervené světlo. Kromě toho tato skupina vytvořila několik Pražec testy dokončení, nejprve s použitím ConA (TRITC-Con A / FITC-dextran (500 kDa)),[24] ale poté přechod na apoenzym GOx v roce 2004 (TRITC-apo-GOx / FITC-dextran (500 kDa)),[9] a v roce 2009 testování senzorů (QSY-21-apo-GOx / Alexa647-dextran) v mikrokuličkách.[33] Několik dalších skupin vytvořilo inteligentní tetování a je uvedeno níže.[34][35]

Jeden konkrétní test na zhášení ruthenia kyslíkem pomocí kyslíku byl použit ve studii ve skupině Inga Klimanta, v plně funkčním senzoru pro měření hladin glukózy u zdravého dobrovolníka. Senzor byl zkonstruován funkcionalizací kyslíkového senzoru glukózooxidázou a jeho vložením do vnější části katétru používaného pro monitorování.[32]

Apoenzymy mohou stále vázat glukózu, ale kvůli nedostatku kofaktorů (in vitro) nemohou katalyzovat jejich reakci, takže je méně pravděpodobné, že se poškodí.

Dalšími bílkovinami, které byly použity, jsou glukokináza z termofilu ve skupině D'auria[3][36] a protein vázající glukózu-galaktózu (Ggbp), což není enzym, ale periplazmatický protein zapojený do chemotaxe, který prochází velkou konformační změnou.

Většina fluoroforů používaných pro senzory jsou malé molekuly, ačkoli některé senzory byly vyrobeny pomocí kvantových teček (QD) nebo fluorescenčního proteinu.

Senzory byly vyrobeny pomocí QD as Pražec dárci a malá molekula nebo nanočástice zlata (temný zhášeč) jako akceptory. Příkladem toho prvního je Loebův sensil, systém optických vláken, ve kterém je kvantová tečka připojena k ConA, zatímco tetramethylrhodamin je připojen k cyklodextranu, který je zase připojen k PEG diacrylátovému lešení.[7] Příkladem posledně jmenovaného je Tang s QDs-ConA-beta-CDs-AuNP.[37]

Z fluorescenčního proteinu lze vytvořit fúzní protein s požadovaným proteinem, čímž se obejdou kroky značení. Shultz udělal Ggbp molekula se dvěma GFP na každém konci. V literatuře to nebylo popsáno, ale teoreticky je možné to zlepšit provedením řízené in vitro evoluce pomocí FACS. To není snadné pomocí označení, ačkoli Pitner se pokusil o screening.[38]

Fluorescence není jediným typem luminiscence dosažitelnou v biologických systémech: Chemiluminiscence, generování světla pomocí chemických reakcí, je produkována některými proteiny, jako je Aqueorin ze symbiontu u medúz a luciferáza ze symbiontu u světlušek. Ty byly použity k výrobě senzorů glukózy: Daunert vyrábí a Ggbp-rozdělit aqueorin senzor[16] a v roce 2009 vyrobil Koji Sode Ggbp-luciferáza s Asp459Asn (Glc není Gal).[39]

Kromě barviv s malou molekulou byly použity fluorescenční proteiny: Jedna skupina vyrobila infračervený paprsek (NIR) Pražec senzor detekován pomocí časově vyřešeno / nanotomografie allophycocyanin-ConA / malachitová zeleň-dextran,[10][40][41][42] ohledně Pražec s alophycocyaninem, který MacColl přezkoumala.[43]

Kromě bílkoviny jako skupiny vázající glukózu kyselina boritá byly použity funkcionalizované molekuly. Kyselina boritá se váže na vicinální skupiny, výhodně na hydroxylovou skupinu; proto má vysokou afinitu k sacharidům.[44] Shinkai široce studoval použití skupiny kyseliny borité pro rozpoznávání sacharidů, James a jejich spolupracovníky.[45][46][47][48][49]Abychom toho mohli využít, bylo přijato několik přístupů.

Jeden přístup je Pražec kalení, při kterém systém může pracovat prostřednictvím modulace kalení barviva funkcionalizovaným viologenem s kyselinou boritou.[50]

Alternativním přístupem je fotoindukovaný přenos elektronů (PET), mechanismus zhášení fluorescence v důsledku terciární aminoskupiny bohaté na elektrony poblíž fluoroforu, která je ovlivněna změnou náboje blízké boronátové skupiny, když je vázána glukóza . To bylo použito v kombinaci s doživotí jednou skupinou.,[51][52] nejen ve fluorescenci, ale také jako NMR činidlo pro zobrazování a Europium (3+) barvivo na bázi kyseliny borité.[53]

Barviva snímající prostředí

Příklad barviva citlivého na životní prostředí, Badan, který má terciární amin a keton na opačných koncích, vykazuje velkou změnu hybnosti dipólu při excitaci (včetně přenosu vnitřního náboje), což vede k výraznému snížení energie, když dojde k relaxaci rozpouštědla
Hlavní článek: Fluorescence ve vědách o živé přírodě § Citlivost na životní prostředí

Většina senzorů přijímajících ekologicky citlivá barviva to využila Ggbp, transportní protein, který se váže na D-glukózu a D-galaktózu a transportuje je na membránově vázaný Trg receptor, čímž spouští chemotaxi bakterie směrem ke zdroji glukózy.[54] Patří do rodiny malG v Escherichia coli, která zahrnuje protein vázající maltózu,[55] které v závislosti na přítomnosti glukózy mohou přijímat dvě odlišné konformace[55] nebo možná tři[56] generování pohybu pantu o 31 ° mezi dvěma kulovitými doménami spojenými pantem, což je kapsa vázající glukózu.[57] Jeho afinita k glukóze je K = 0,2 μM,[58] což je mnohem nižší než patofyziologický rozsah glukózy zjištěný u cukrovky (1,7-33 mM).[59] V důsledku toho bylo provedeno několik studií ke snížení afinity k Ggbp, které by jinak vedly k téměř nasycení Ggbp během patofyziologických koncentrací glukózy. Vazebná afinita Ggbp se mění, když je označen endostericky nebo peristeristicky, takže bylo vytvořeno několik mutantů, které pracují v rozmezí blízkém patofyziologické glukóze.

Ggbp obsahuje pět tryptofanových zbytků, z nichž dva, W183 ve vazebném místě a W284 v N-terminální doméně (která může vázat vápník), ovlivňují autofluorescenční spektra po navázání glukózy.[60]

Některé studie s Ggbp a solvatochromní barviva nefungují k vytvoření senzoru, ale k objasnění chemie za konformační změnou Ggbp. Mezi příklady patří studie využívající L255C s akrylodanem a rutheniem na N-konci, která odhaluje tři konformační stavy uzavřené a zkroucené,[56] fluorescence a fosforescence tryptofanu W183 za normálních podmínek [52] za vysokého tlaku[61] a bez vápníku.[62]

Sode a kol. vytvořil řadu mutantů z Ggbp zvýšit Kd v neznačené formě blízko fyziologického rozmezí (Phe16Ala) a odstranit galaktózovou specificitu (Asp14Glu).[12]

Reakce barviva citlivého na životní prostředí připojeného ke konkrétnímu zbytku Ggbp závisí nejen na místě značení, které má určité prostředí, ale také na povaze barviva, které interaguje odlišně v závislosti na jeho geometrii. Interakce mezi daným barvivem a jeho prostředím je v silicu těžko předvídatelná. Výsledkem je, že za účelem získání funkčního snímače několik nezávislých studií prověřilo sadu ekologicky citlivých barviv připojených k několika možným místům ve vazebné kapse (endosterické místo), v jeho blízkosti (peristerické místo) nebo od něj (alosterické místo) ).[63]

Jedna výhoda Ggbp je to, že v divokém typu nejsou žádné cysteinové zbytky, takže zavedení tohoto zbytku na specifické místo je ideální pro značení.

Tým vedený Homme Hellingou[poznámka 1] provedl dvě velké obrazovky. V prvním (2002) vyrobili sérii (320 konstruktů) značených mutantů 11 bakteriálních periplazmatických vazebných proteinů včetně Ggbp pro které vyrobili devět mutant zavádějících cystein na specifické místo (Y10C, N15C, E93C, E149C, H152C, W183C, L255C, D257C, V296C) a testovali reakci, když byli označeni jedním z osmi barviv (pyren (340, 390) ); akrylodan (390, 500); fluorescein (485, 520); NBD (490, 540); NBDE (490, 530); JPW4039 (485, 590); JPW4042 (470, 640); a JPW4045 (470, 640) )). Ze 72 vyrobených kombinací Ggbp značený akrylodanem v poloze W183C měl pětinásobnou změnu a kd = 5 mM.[64]

V následné studii (2007) s použitím tepelně stabilní Ggbp z Thermotoga maritima vyšetřili pět mutantů (Y13C, W14C, Y189C, S131C a M239C) se čtyřmi barvivy (Ianbd, Akrylodan, Cy5 a Cy3) identifikující konjugát Y13C-Cy5, který poskytl maximální nárůst o 50% a afinitu při 15 mM.[63]

Skupina vedená Daunertem použila tři endosterické mutanty (G148C, H152C a M182C) v kombinaci se čtyřmi barvivy (akrylodan, 1,5-IAEDANS, MDCC a Ianbd ester) identifikující M182C – MDCC, která poskytla 30% změnu fluorescence.[15] Velmi odlišný přístup zvolil Pitner v BD, který použil jediné barvivo (Ianbd) připojený k E149C jako výchozí bod pro obrazovku řízené evoluce, ve které je vytvořena knihovna mutantů a vybrána pro „vítěze“, konkrétně mutanty, které splňují kritéria výběru. S tímto přístupem identifikovali E149C / A213R / L238S s kd 10 mM a osminásobným zvýšením fluorescence;[38] tento mutant byl později použit pro SPR.[65]

Nezávisle[pozn. 2] další skupina (J Pickup) testovala dva mutanty (H152C a M182C) označené Badan (6-bromacetyl-2-dimethylaminonaftalen) navázaný na thiolovou skupinu cisteinu zavedeného v místě 152 (mutant H152C). To ukázalo trojnásobné zvýšení (200% změna) po nasycení vazby glukózy, což z něj dělá ideálního kandidáta na senzor. Pozdější práce, přijetí mutací identifikovaných Pitnerem (výše),[38] vygeneroval a Badan- označené Ggbp mutant (H152C / A213R / L238S) s disociační konstantou v humánním fyziologickém rozmezí glukózy (Km = 11 mM) a dvojnásobným zvýšením fluorescence (100% změna).

Autofluorescence tkáně

Další pár článků naznačuje, že pro sledování koncentrací glukózy může být využita přirozená fluorescence (autofluorescence) tkání. Tyto studie využily skutečnosti, že NAD (P) H, ve své redukované formě, je autofluorescenční a že metabolity, jako je glukóza, způsobují předvídatelné zvýšení NAD (P) H snížení.[66][67]

Snímání in vivo

Alternativním způsobem měření změny prostředí barviv v životním prostředí je jejich změna v životnosti, která může poskytnout lepší výsledky u některých senzorů pomocí lanthanoidů nebo např. výše zmíněný komplex ruthenium (Ru) kov-ligand, buď s GOx, nebo jako Pražec akceptor barviva citlivého na životní prostředí jako v případě ANS26-Ggbp v kyvetě potažené rutheniem, která vykazuje malé zvýšení intenzity, ale podstatnou změnu v životnosti.[68]

Konstrukce fluorescenčního proteinu je pouze jedním subsystémem klinicky životaschopného monitorovacího zařízení: snímací protein musí být imobilizován a jeho fluorescence musí být čtena detekčním subsystémem, který naopak informuje uživatele.

V ideální situaci by detektor mohl být implantován imobilizovaným proteinem a dotazován vysokofrekvenční frekvencí, ale v současné době toho bylo dosaženo pouze pomocí amperormetrických senzorů.[69] Obecným přístupem pro fluorescenční senzory je připojení proteinu k jednomu konci optického vlákna implantovaného pod kůži, zatímco druhý konec je připojen k detekčnímu subsystému, který zahrnuje rozdělovač dráhy (řezané vlákno nebo dichroické zrcadlo), aby vlákno mohlo přenášet jak buzení, tak i emitované světlo, filtrovaný světelný zdroj (obecně laser) a filtrovaný fotodetektor (CCD nebo PMT). Takto shromážděné informace jsou poté analyzovány pomocí počítače.[7][23]

Chytré tetování

Kůže je propustná pro blízké infračervené světlo (NIR). V důsledku toho lze barviva blízkého infračerveného záření měřit přes kůži bez potřeby optického vlákna; toto bylo nazváno „chytrým tetováním“ McShaneem, který vytvořil test na zhášení kyslíku v blízké infračervené oblasti obsažený v mikrokuličkách.[14]

Existuje však omezené množství komerčně dostupných fluorescenčních barviv a omezené množství barviv citlivých na životní prostředí, jako je kyanin cy7. V důsledku toho Pitner vyrobil reaktivní nilské červené barvivo,[70][71] ale doposud žádná studie s nilským červeno-Ggbp byl proveden senzor.

Přesto bylo provedeno několik studií s barvivy NIR. Pickup a Birch vytvořili NIR Pražec senzor měřící časově rozlišené počty nebo nanotomografií alophycocyanin-ConA / malachitová zeleň-Dextran,[10][40][41][42] kde alophycocyanin je NIR fluorescenční protein.[43] V jiné studii byla autofluorescence NAPH, nosiče energie v buňkách, hodnocena jako nepřímý indikátor.[66][67]

Skupina společnosti BioTex Inc, vedená McNicholsem a Ballerstadtem, vytvořila NIR Pražec senzor založený na ConA, s barvivy NIR Alexa 647 a Alexa 750 (původně Alexa 647 a cy7) uzavřenými v dialyzačním vláknu připojeném ke konci optického vlákna, které nazvali „FAS“ (fluorescenční). Ke zlepšení stability připojili protein k sephadexu, makroporéznímu hydrogelu. Přes změnu v Pražec pouze 35% v patofyziologickém rozmezí (možná 40% maximální změna bez glukózy do nasycení), bylo prokázáno, že senzor snižuje funkčnost pouze o 20% po 450 dnech inkubace při 37 ° C (99 ° F) a monitoruje glukóza stejně jako senzor Medtronic / Minimed CGMS na zvířecích modelech (myš, prase a pes); jejich stanoveným cílem je však vytvořit chytré tetování.[8][19][25][26][72]

Laboratoř Draper také vyvíjí chytré tetování a v současné době testuje zvířata. Výkon a identita snímače nebyly zveřejněny.[73]

Zapouzdření v dialyzačních membránách

Navzdory vyšší výhodě inteligentních tetování ve srovnání s transdermálním optickým vláknem dosud nebylo prokázáno žádné inteligentní tetování in vivo, zatímco systémy založené na vláknech se ukázaly jako potenciální senzory.[7][19][25][26][31][50][74][75]

Většina senzorů zmíněných v předchozích částech sestávala ze značených proteinů v roztoku. Jedinými senzory, které pokročily směrem k implantovatelnému senzoru, byly buď senzory GOx – rutheniové kyslíkové kalicí testy nebo Pražec senzory kompetičního testu; dosud nebyly publikovány žádné senzory na bázi barviv citlivé na prostředí připojené na konci vlákna.

Aby biosenzory na bázi vláken fungovaly, musí být protein imobilizován na vlákno, které se může zachytit v duté trubici vyrobené z dialyzační membrány[19][25][26][31][74] nebo uvězněni v hydrogelu.[7][50][75]

Dutá dialyzační zkumavka je zkumavka s průměrem menším než milimetr, jejíž stěny jsou složeny z porézní zesítěné celulózy navržené tak, aby umožňovaly procházet malými rozpuštěnými látkami, ale ne velkými biomolekulami, jako je protein, s mezní hodnotou v rozmezí od 0,5 do 20 kDa.[76] V důsledku toho jsou vhodné pro senzorické aplikace, kde analyt může volně difundovat, zatímco proteiny nemohou, jak senzorový protein uvnitř, tak proteázy krve / intersticiální tkáně. Senzor GlucoDay společnosti Menarini Diagnostics má ve skutečnosti delší životnost, protože injektovaná sonda používá dialyzační membránu, i když je drasticky zvýšena rychlost difúze, je spojena s pumpou.[77]

Zapouzdření v hydrogelu

Viz také: hydrogel

Pokud jde o jeho použití při fluorescenčním snímání glukózy, první biosenzor glukózy pomocí fluorescence, který, jak již bylo zmíněno, byl vyroben v roce 1982 pomocí Pražec kompetiční test na vazebné místo ConA, byl zachycen v uzavřené mikrodialyzační zkumavce,[21] ve stejné laboratoři, jmenovitě J. Schultze, byla v roce 2001 publikována další studie používající mikrodialyzační vlákna s použitím a Pražec Senzor ConA, ale s různými štítky a používající sephadex místo dextranu (první je o několik řádů větší).[5] Poté se Dr. Ballastardt připojil k BioTexu jako vedoucí vědecký pracovník pod vedením Dr. Rogera McNicholse, hlavního vědce, kde posledních sedm let testovali dříve zmíněný senzor FAS, který používal stejný Pražec systém v dialyzační trubici.[8][19][25][26] Přesněji řečeno, značený protein byl vložen špičkou P10 do dialyzační zkumavky široké 200 μm, která byla na jednom konci uzavřena kyanoakrylátem (superlepidlo) s vnitřním koncem z optického vlákna nebo bez něj.

V oblasti senzorů analytů byly senzory glukózy v popředí kvůli velkému množství výzkumu senzorů glukózy v důsledku prevalence cukrovky,[23] nicméně široká šíře biosenzorů na bázi optických vláken, využívajících hlavně enzymy, imunotesty, nukleové kyseliny, celé buňky nebo biomimetické materiály a spoléhající se na různé metody detekce (fluorescence, absorbance, chemiluminiscence a rozptyl) a metody připojení (potahování, hydrogely nebo membrány).[78][79][80][81][82][83]

Většina těchto senzorů se však spoléhá na zachycení proteinu v hydrogelech, protože jsou robustnější a chrání protein více než jednoduchý povlak nebo membrána. Hydrogel je porézní zesítěná polymerní matrice naplněná vodou. Existuje několik typů hydrogelu, které se používají k zachycení malých molekul, jako jsou barviva,[84] biomolekuly, jako jsou enzymy[85] nebo celé buňky.[86][87] V případě proteinu mohou pracovat buď fyzickým zachycením proteinu s póry menšími než proteiny, nebo chemickou vazbou proteinu na matrici. Ve fyzicky zachycujících gelech musí být protein přidán, když je gel zesítěn, takže použité podmínky nesmí protein poškodit, kromě hydrogelu, který vyžaduje nevodná rozpouštědla nebo agresivní chemikálie,[88][89] příkladem je TEMED-persíranem katalyzovaný (iniciace peroxidových radikálů) akrylamid nebo akrylát, který se používá pro SDS PAGE, ale nikoli pro zapouzdření proteinu.

Hydrogely byly rozsáhle studovány, zejména v zachycení malých molekul pro dodávání léčiva, včetně případů, kdy hydrogelové nanočástice pomalu uvolňují léčivo na cílové místo. Hydrogely lze klasifikovat podle jejich polymerních složek, které mohou být přírodní (hyaluronan, kyselina alginová, pektin, karagenan, chondroitin sulfát, dextran a dextran sulfát, chitosan, polylysin, kolagen, karboxymethylchitin, fibrin, agaróza, pullulan) nebo syntetické (KOLÍK, PLA, PLGA, PCL, PHB, PVA, PNVP, P (HEMA),[je zapotřebí objasnění ] p (biskarboxyfenoxyfosfazen), p (GEMA-sulfát) a další) nebo hybrid těchto dvou látek. Kromě organických hydrogelů existují sol-gely, což jsou kyslíkem přemostěné křemičitany (nebo oxid titaničitý), které polymerují ve vodě.[88] Další klasifikaci lze provést metodou polymerace, která může být fyzikální (zmrazení nebo zahřátí) nebo chemická (y-paprsek, kyslík nebo fotoindukovaná) radikální polymerace v případě akrylátů, vinylů a akrylamidů).[89]

Všechny různé hydrogely mají různé výhody a nevýhody, jako je biokompatibilita, stabilita proteinu, toxicita nebo životnost; například podmínky gelovatění sol-gelů mohou poškodit protein a v důsledku toho lze přidat několik kopolymerů, jako je chitosan (výroba hybridních gelů)[90] nebo alternativní monomery, jako je glykolem modifikovaný tetraethoxysilan, protože je více biokompatibilní než běžně používaný methoxy- nebo ethoxy-modifikovaný tetraethoxysilan.[91]

Vlákna s hydrogelem

Viz také: biosenzor

Pokud jde o biosenzory na bázi optických vláken, bylo použito několik hydrogelů, ale hlavně polymerů a sol-gelů na bázi akrylátu, ať už chemickým nebo fyzikálním zachycením. V případě acetylcholinesterázy, cíle mnoha pesticidů, byly vyrobeny senzory chemicky spojující enzym s akrylátovým hydrogelem[92] nebo fyzicky zachytit enzym v solgelu.[84]

V laboratoři Loeba (Liao a kolegové) byl vyroben biosenzor glukózy zachycený na hydrogelu z optických vláken a byl pojmenován Sencil. tento senzor byl složen z fotosíťovaného diacrylátem modifikovaného PEG hydrogelu obsahujícího tetra-rhodamin (TRITC), značený Pražec konkurenční betacyklodextrin a kvantově tečkovaný apoenzym Concanavalin A. Tento senzor byl testován pouze in vitro na funkčnost; byly však provedeny některé testy, aby se zjistila kompatibilita vlákna implantovaného transdermálně myším. Zejména byl monitorován zánět a byla měřena energie potřebná k jeho odstranění silou, což dokazuje, že vlákno potažené kolagenem vyžaduje větší sílu než odstranění chloupku, který má stejný průměr (200 μl).[7]

Další senzor na bázi vláken byl proveden v laboratoři Singaram (Santa Cruz). To používalo 2-hydroxyethylmethakrylátový hydrogel jako lešení, na které byla připojena dvě barviva, jedno fluorescenční aniontové barvivo a kationtové zhášeč (konkrétně viologen) funkcionalizovaný kyselinou boritou, která po navázání na glukózu předpokládá negativní náboj čistý náboj molekuly neutrální a méně přitahovaný k fluoroforu, a proto moduluje jeho intenzitu na základě koncentrace glukózy.[50][93]

Většina hydrogelů je připojena k vláknu, jedinou výjimkou je senzor na bázi optických vláken vyrobený skupinou Itsubayashi pro měření glukózy v rybách (indikátor zdraví), který jako podporu pro hydrogel používal dialyzační membránu. Abychom byli konkrétnější, spoléhali jsme se na zkoušku kalení GOx kyslíkem a rutheniem, kde byl protein smíchán s AWP (azidem funkcionalizovaný polyvinylalkohol, fotosíťovatelný polymer) a zesítěn na dialyzační membránu, která byla navinuta kolem předem připravené sondy na ruthenium (oceánská optika) a zasunutá do jehly o průměru 18 s osmi otvory na boku (podobně jako zapisovač).[31] Při takovém nastavení nemá integrita proteinu žádný vliv na senzor, pokud nedosáhne určité koncentrace. V důsledku toho není destrukce nebo nedostupnost části proteinu problematická, což je na rozdíl od Pražec nebo snímání citlivé na životní prostředí. Rychlost odezvy tohoto snímače je však pomalá a vyžaduje, aby byla na měření použita matematická predikce.

Alternativní použití kyseliny borité v hydrogelech je vidět v norském Stokke, kde se bobtnání boronátem funkcionalizovaného akrylamidového gelu v důsledku změny náboje po navázání glukózy měří interferometrem Fabry-Pérot na druhém konci vlákna (všimněte si, že jiná metoda než fluorescence a spoléhá na rozptyl).[75]

Výjimku z použití transdermálního umístění optického vlákna lze pozorovat u dříve zmíněného vlákna ze skupiny Inga Klimanta (kalení rutheniem kyslíkem uvolňovaným glukózou katalyzovaným GOx): Senzor byl ve skutečnosti konstruován funkcionalizací předem připraveného kyslíkového senzoru s Glukóza oxydázou a vložením do zařízení pro snímání glukózy pro amperometrické senzory, zejména transdermálně implantovaný mikrodialyzační katétr CMA 60 a senzor připojený k jeho tygonové hadičce. Tento senzor byl testován na lidském dobrovolníkovi a vykazoval výsledky srovnatelné se současnými amperometrickými systémy.[32] Použití vlákna bylo diktováno jeho předběžnou dostupností ve srovnání s čočkou potaženou rutheniem, která by dosáhla stejných výsledků, takže tento přístup by měl být zařazen do vlastní kategorie vedle transdermálních vláken a inteligentních tetování. Cílem skupiny je však vytvořit nanočástice citlivé na glukózu, které budou vyslýchány transdermálním optickým vláknem a magneticky řízeny. V důsledku toho skupina zdokonaluje sondu pro snímání kyslíku vyšetřováním nových fosforeskujících materiálů citlivých na kyslík,[94][95][96] formulace nanočástic[97][98][99] a vytváření magnetických nanočástic.[100][101]

Viz také

Poznámky

  1. ^ Navzdory kontroverzi kolem Homme Hellinga (viz Hellinga kontroverze se rozšiřuje ) tyto výsledky nejsou předmětem šetření.
  2. ^ I přes přítomnost stejného mutanta[13] necituje[65] ale získal mutanta zkoumáním sekundární struktury.

Reference

  1. ^ US Food and Drug Administration (2018-07-24). „Systém kontinuálního montáže glukózy Eversense - P160048“. Nedávno schválená zařízení FDA. Archivováno od originálu 23. 6. 2019. Citováno 2019-06-23.
  2. ^ A b Vliv intenzivní léčby cukrovky na vývoj a progresi dlouhodobých komplikací u inzulín-dependentního diabetes mellitus. Zkušební skupina pro kontrolu diabetu a komplikace. N Engl J Med, 1993. 329 (14): str. 977-86.
  3. ^ A b C Pickup, J.C. a kol., Fluorescenční senzory glukózy. Biosens Bioelectron, 2005. 20 (12): str. 2555-65.
  4. ^ A b C d E Meadows, D.L. a J.S. Schultz, Design, výroba a charakterizace senzoru afinity glukózy s optickým vláknem na základě homogenního systému pro přenos fluorescenční energie. Analytica Chimica Acta, 1993. 280 (1): str. 21-30.
  5. ^ A b C d E Ballerstadt, R. a J.S. Schultz, fluorescenční afinitní senzor z dutých vláken pro kontinuální transdermální monitorování glukózy. Anal Chem, 2000. 72 (17): str. 4185-92.
  6. ^ A b C d E Sato, K. a J. Anzai, Fluorometrické stanovení cukrů za použití fluoresceinem značených konkanavalin A-glykogenových konjugátů. Anal Bioanal Chem, 2006. 384 (6): str. 1297-301.
  7. ^ A b C d E F G h i j k Liao, K.C. a kol., Perkutánní optický senzor pro chronické monitorování glukózy in vivo. Biosens Bioelectron, 2008. 23(10): p. 1458-65.
  8. ^ A b C d E F Ballerstadt, R., et al., In vivo performance evaluation of a transdermal near-infrared fluorescence resonance energy transfer affinity sensor for continuous glucose monitoring. Diabetes Technol Ther, 2006. 8(3): p. 296-311.
  9. ^ A b C d Chinnayelka, S. and M.J. McShane, RET nanobiosensors using affinity of an apo-enzyme toward its substrate. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2004. 4: p. 2599-602.
  10. ^ A b C d E F G h McCartney, L.J., et al., Near-infrared fluorescence lifetime assay for serum glucose-based on allophycocyanin-labeled concanavalin A. Anal Biochem, 2001. 292(2): p. 216-21.
  11. ^ A b C d Hanashi, T., et al., BioCapacitor-A novel category of biosensor. Biosens Bioelectron, 2009.
  12. ^ A b C d Sakaguchi-Mikami, A., et al., Engineering of ligand specificity of periplasmic binding protein for glucose sensing. Biotechnol Lett, 2008. 30(8): p. 1453-60.
  13. ^ A b C d E Khan, F., L. Gnudi, and J.C. Pickup, Fluorescence-based sensing of glucose using engineered glucose/galactose-binding protein: a comparison of fluorescence resonance energy transfer and environmentally sensitive dye labelling strategies. Biochem Biophys Res Commun, 2008. 365(1): p. 102-6.
  14. ^ A b C d E Brown, J.Q., et al., Enzymatic fluorescent microsphere glucose sensors:evaluation of response under dynamic conditions. Diabetes Technol Ther, 2006. 8(3): p. 288-95.
  15. ^ A b C d Salins, L.L., et al., A novel reagentless sensing system for measuring glucose-based on the galactose/glucose-binding protein. Anal Biochem, 2001. 294(1): p. 19-26.
  16. ^ A b Teasley Hamorsky, K., et al., A bioluminescent molecular switch for glucose. Angew Chem Int Ed Engl, 2008. 47(20): p. 3718-21.
  17. ^ Ye, K. and J.S. Schultz, Genetic engineering of an allosterically based glucose indicator protein for continuous glucose monitoring by fluorescence resonance energy transfer. Anal Chem, 2003. 75(14): p. 3451-9.
  18. ^ Tang, B., et al., A new nanobiosensor for glucose with high sensitivity and selectivity in serum-based on fluorescence resonance Energy transfer ( Pražec) between CdTe quantum dots and Au nanoparticles. Chemie, 2008. 14(12): p. 3637-44.
  19. ^ A b C d E Ballerstadt, R., et al., Fiber-coupled fluorescence affinity sensor for 3-day in vivo glucose sensing. J Diabetes Sci Technol, 2007. 1(3): p. 384-93.
  20. ^ A b C Uwira, N., N. Opitz, and D.W. Lubbers, Influence of Enzyme Concentration and Thickness of the Enzyme Layer on the Calibration Curve of the Continuously Measuring Glucose Optode. Pokroky v experimentální medicíně a biologii, 1984. 169: p. 913-921.
  21. ^ A b C Schultz, J.S., S. Mansouri, and I.J. Goldstein, Affinity sensor: a new technique for developing implantable sensors for glucose and other metabolites. Péče o cukrovku, 1982. 5(3): p. 245-53.
  22. ^ Schaffar, B.P.H. a OS Wolfbeis, A Fast Responding Fiber Optic Glucose Biosensor Based on an Oxygen Optrode. Biosenzory a bioelektronika, 1990. 5(2): p. 137-148
  23. ^ A b C d E F G h Lakowicz, J.R., Principles of Fluorescence Spectroscopy. 3. vyd. 2006, New York: Springer. xxvi, 954 p.
  24. ^ A b Russell, R.J., et al., A fluorescence-based glucose biosensor using concanavalin A and dextran encapsulated in a poly(ethylene glycol) hydrogel. Anal Chem, 1999. 71(15): p. 3126-32.
  25. ^ A b C d E Ballerstadt, R., A. Gowda, and R. McNichols, Fluorescence resonance energy transfer-based near-infrared fluorescence sensor for glucose monitoring. Diabetes Technol Ther, 2004. 6(2): p. 191-200.
  26. ^ A b C d E Dutt-Ballerstadt, R., et al., Preclinical in vivo study of a fluorescence affinity sensor for short-term continuous glucose monitoring in a small and large animal model. Diabetes Technol Ther, 2008. 10(6): p. 453-60.
  27. ^ Trettnak, W., M.J.P. Leiner, and O.S. Wolfbeis, Optical Sensors .34. Fiber Optic Glucose Biosensor with an Oxygen Optrode as the Transducer. Analytik, 1988. 113(10): p. 1519-1523.
  28. ^ Schaffar, B.P.H. a OS Wolfbeis, A Fast Responding Fiber Optic Glucose Biosensor Based on an Oxygen Optrode. Biosenzory a bioelektronika, 1990. 5(2): p. 137-148.
  29. ^ Rosenzweig, Z. and R. Kopelman, Analytical properties and sensor size effects of a micrometer-sized optical fiber glucose biosensor. Analytická chemie, 1996. 68(8): p. 1408-1413.
  30. ^ Young, J.S., et al., Optical fibre biosensors for oxygen and glucose monitoring, in 17th International Conference on Optical Fibre Sensors, Pts 1 and 2, M. Voet, et al., Editors. 2005, Spie-Int Soc Optical Engineering: Bellingham. p. 431-434.
  31. ^ A b C d E Endo, H., et al., A needle-type optical enzyme sensor system for determining glucose levels in fish blood. Anal Chim Acta, 2006. 573-574: p. 117-24.
  32. ^ A b C d Pasic, A., et al., Fiber-optic flow-through sensor for online monitoring of glucose. Anal Bioanal Chem, 2006. 386(5): p. 1293-302.
  33. ^ Chaudhary, A., et al., Evaluation of glucose-sensitive affinity-binding assay entrapped in fluorescent-dissolved core alginate microspheres. Biotechnol Bioeng, 2009.
  34. ^ Stein, E.W., et al., Microscale enzymatic optical biosensors using mass transport-limiting nanofilms. 1. Fabrication and characterization using glucose as a model analyte. Anal Chem, 2007. 79(4): p. 1339-48.
  35. ^ Stein, E.W., S. Singh, and M.J. McShane, Microscale enzymatic optical biosensors using mass transport limiting nanofilms. 2. Response modulation by varying analyte transport properties. Anal Chem, 2008. 80(5): p. 1408-17.
  36. ^ D'Auria, S., et al., A novel fluorescence competitive assay for glucose determinations by using a thermostable glucokinase from the thermophilic microorganism Bacillus stearothermophilus. Anal Biochem, 2002. 303(2): p. 138-44.
  37. ^ Tang, B., et al., A new nanobiosensor for glucose with high sensitivity and selectivity in serum based on fluorescence resonance Energy transfer (FRET) between CdTe quantum dots and Au nanoparticles. Chemie, 2008. 14(12): p. 3637-44.
  38. ^ A b C Amiss, T.J., et al., Engineering and rapid selection of a low-affinity glucose/galactose-binding protein for a glucose biosensor. Protein Sci, 2007. 16(11): p. 2350-9.
  39. ^ Taneoka, A., et al., The construction of a glucose-sensing luciferase. Biosens Bioelectron, 2009. 25(1): p. 76-81.
  40. ^ A b Rolinski, O.J., et al., A time-resolved near-infrared fluorescence assay for glucose: opportunities for trans-dermal sensing. J Photochem Photobiol B, 2000. 54(1): p. 26-34.
  41. ^ A b Rolinski, O.J., et al., Molecular distribution sensing in a fluorescence resonance energy transfer-based affinity assay for glucose. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc, 2001. 57(11): p. 2245-54.
  42. ^ A b Rolinski, O.J., et al., Fluorescence nanotomography using resonance energy transfer: demonstration with a protein-sugar complex. Phys Med Biol, 2001. 46(9): p. N221-6.
  43. ^ A b MacColl, R., Allophycocyanin and energy transfer. Biochim Biophys Acta, 2004. 1657(2-3): p. 73-81.
  44. ^ Lorand, J.P. and J.O. Edwards, Polyol Complexes and Structure of the Benzeneboronate Ion. Journal of Organic Chemistry, 1959. 24(6): p. 769-774.
  45. ^ Samankumara Sandanayake, K. R. A., James, T. D., and Shinkai, S. (1996) Pure Appl. Chem. 68(6), 1207–1212.
  46. ^ James, T. D., Samankumara Sandanayake, K. R. A., and Shinkai, S. (1996) Angew. Chem. Int. Vyd. Engl. 35, 1910–1922.
  47. ^ Cooper, C. R., and James, T. D. (2000) J. Chem. Soc., Perkin Trans. I, 963–969.
  48. ^ Yamamoto, M., Takeuchi, M., and Shinkai, S. (1998) Čtyřstěn 54, 3125–3140
  49. ^ Takeuchi, M., Yoda, S., Imada, T., and Shinkai, S. (1997) Čtyřstěn 53(25), 8335–8348.
  50. ^ A b C d Gamsey, S., et al., Continuous glucose detection using boronic acid-substituted viologens in fluorescent hydrogels: linker effects and extension to fiber optics. Langmuir, 2006. 22(21): p. 9067-74.
  51. ^ DiCesare, N. and J.R. Lakowicz, Evaluation of two synthetic glucose probes for fluorescence-lifetime-based sensing. Anal Biochem, 2001. 294(2): p. 154-60.
  52. ^ Jin S, W.J., Li M, Wang B, Synthesis, evaluation, and computational studies of naphthalimide-based long-wavelength fluorescent boronic acid reporters. Chemie, 2008. 14(9): p. 2795-804,
  53. ^ Ren, J., et al., Imaging the tissue distribution of glucose in livers using a PARACEST sensor. Magn Reson Med, 2008. 60(5): p. 1047-55.
  54. ^ Vyas, N.K., M.N. Vyas, and F.A. Quiocho, A novel calcium-binding site in the galactose-binding protein of bacterial transport and chemotaxis. Příroda, 1987. 327(6123): p. 635-8.
  55. ^ A b Boos, W. and A.S. Gordon, Transport properties of the galactose-binding protein of Escherichia coli. Occurrence of two conformational states. J Biol Chem, 1971. 246(3): p. 621-8.
  56. ^ A b Messina, T.C. and D.S. Talaga, Protein free energy landscapes remodeled by ligand binding. Biophys J., 2007. 93(2): p. 579-85.
  57. ^ Borrok, M.J., L.L. Kiessling, and K.T. Forest, Conformational changes of glucose/galactose-binding protein illuminated by open, unliganded, and ultra-high-resolution ligand-bound structures. Protein Sci, 2007. 16(6): p. 1032-41.
  58. ^ Vyas, N.K., M.N. Vyas, and F.A. Quiocho, Sugar and signal-transducer binding sites of the Escherichia coli galactose chemoreceptor protein. Věda, 1988. 242(4883): p. 1290-5.
  59. ^ Sacks, D.B., et al., Guidelines and recommendations for laboratory analysis in the diagnosis and management of diabetes mellitus. Clin Chem, 2002. 48(3): p. 436-72.
  60. ^ D'Auria, S., et al., Tryptophan phosphorescence studies of the D-galactose/D-glucose-binding protein from Escherichia coli provide a molecular portrait with structural and dynamics features of the protein. J Proteome Res, 2007. 6(4): p. 1306-12.
  61. ^ Marabotti, A., et al., Pressure affects the structure and the dynamics of the D-galactose/D-glucose-binding protein from Escherichia coli by perturbing the C-terminal domain of the protein. Biochemie, 2006. 45(39): p. 11885-94.
  62. ^ D'Auria, S., et al., Binding of glucose to the D-galactose/D-glucose-binding protein from Escherichia coli restores the native protein secondary structure and thermostability that are lost upon calcium depletion. J. Biochem, 2006. 139(2): p. 213-21.
  63. ^ A b Tian, Y., et al., Structure-based design of robust glucose biosensors using a Thermotoga maritima periplasmic glucose-binding protein. Protein Sci, 2007. 16(10): p. 2240-50.
  64. ^ de Lorimier, R.M., et al., Construction of a fluorescent biosensor family. Protein Sci, 2002. 11(11): p. 2655-75.
  65. ^ A b Hsieh, H.V., et al., Direct detection of glucose by surface plasmon resonance with bacterial glucose/galactose-binding protein. Biosens Bioelectron, 2004. 19(7): p. 653-60.
  66. ^ A b Evans, N.D., et al., Non-invasive glucose monitoring by NAD(P)H autofluorescence spectroscopy in fibroblasts and adipocytes: a model for skin glucose sensing. Diabetes Technol Ther, 2003. 5(5): p. 807-16.
  67. ^ A b Evans, N.D., et al., Glucose-dependent changes in NAD(P)H-related fluorescence lifetime of adipocytes and fibroblasts in vitro: potential for non-invasive glucose sensing in diabetes mellitus. J Photochem Photobiol B, 2005. 80(2): p. 122-9.
  68. ^ Tolosa, L., et al., Glucose sensor for low-cost lifetime-based sensing using a genetically engineered protein. Anal Biochem, 1999. 267(1): p. 114-20.
  69. ^ Yang, Y.L., et al., A miniaturized glucose biosensor for in vitro and in vivo studies. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2008. 2008: p. 3162-5.
  70. ^ Sherman, D.B., et al., Synthesis of thiol-reactive, long-wavelength fluorescent phenoxazine derivatives for biosensor applications. Bioconjug Chem, 2006. 17(2): p. 387-92.
  71. ^ Thomas, K.J., et al., A long-wavelength fluorescent glucose biosensor based on bioconjugates of galactose/glucose-binding protein and Nile Red derivatives. Diabetes Technol Ther, 2006. 8(3): p. 261-8.
  72. ^ "BioTex, Inc. - Research & Development". Biotexmedical.com. Archivovány od originál 10. září 2011. Citováno 18. října 2010.
  73. ^ Nanosensor Technology at Draper Archivováno 12. června 2010, v Wayback Machine
  74. ^ A b Han, H., et al., Clinical determination of glucose in human serum by a tomato skin biosensor. Clin Chim Acta, 2008. 395(1-2): p. 155-8.
  75. ^ A b C Tierney, S., S. Volden, and B.T. Stokke, Glucose sensors based on a responsive gel incorporated as a Fabry-Perot cavity on a fiber-optic readout platform. Biosens Bioelectron, 2009. 24(7): p. 2034-9.
  76. ^ "in vivo MicroDialysis Hollow Fibers". Spectrumlabs.com. Citováno 2010-10-26.
  77. ^ "System Description / Continuous Glucose Monitoring / Products / UK - Menarini Diagnostics". Menarinidiag.co.uk. Citováno 2010-10-26.
  78. ^ Monk, D.J. and D.R. Walt, Optical fiber-based biosensors. Anal Bioanal Chem, 2004. 379(7-8): p. 931-45.
  79. ^ Wolfbeis, O.S., Fiber-optic chemical sensors and biosensors. Anal Chem, 2000. 72(12): p. 81R-89R.
  80. ^ Wolfbeis, O.S., Fiber-optic chemical sensors and biosensors. Anal Chem, 2002. 74(12): p. 2663-77.
  81. ^ Wolfbeis, O.S., Fiber-optic chemical sensors and biosensors. Anal Chem, 2004. 76(12): p. 3269-83.
  82. ^ Wolfbeis, O.S., Fiber-optic chemical sensors and biosensors. Anal Chem, 2006. 78(12): p. 3859-74.
  83. ^ Wolfbeis, O.S., Fiber-optic chemical sensors and biosensors. Anal Chem, 2008. 80(12): p. 4269-83.
  84. ^ A b Andreou, V.G. and Y.D. Clonis, A portable fiber-optic pesticide biosensor based on immobilized cholinesterase and sol-gel entrapped bromcresol purple for in-field use. Biosensors & Bioelectronics, 2002. 17(1-2): p. 61-69.
  85. ^ Doong, R.A. a H.C. Tsai, Immobilization and characterization of sol-gel-encapsulated acetylcholinesterase fiber-optic biosensor. Analytica Chimica Acta, 2001. 434(2): p. 239-246.
  86. ^ Fine, T., et al., Luminescent yeast cells entrapped in hydrogels for estrogenic endocrine disrupting chemical biodetection. Biosens Bioelectron, 2006. 21(12): p. 2263-9.
  87. ^ Ivask, A., et al., Fibre-optic bacterial biosensors and their application for the analysis of bioavailable Hg and As in soils and sediments from Aznalcollar mining area in Spain. Biosens Bioelectron, 2007. 22(7): p. 1396-402.
  88. ^ A b Gupta, R. and N.K. Chaudhury, Entrapment of biomolecules in sol-gel matrix for applications in biosensors: problems and future prospects. Biosens Bioelectron, 2007. 22(11): p. 2387-99.
  89. ^ A b Hamidi, M., A. Azadi, and P. Rafiei, Hydrogel nanoparticles in drug delivery. Adv Drug Deliv Rev, 2008. 60(15): p. 1638-49.
  90. ^ Wang, G.H. and L.M. Zhang, Using novel polysaccharide-silica hybrid material to construct an amperometric biosensor for hydrogen peroxide. J Phys Chem B, 2006. 110(49): p. 24864-8.
  91. ^ Wang, G.H. and L.M. Zhang, A Biofriendly Silica Gel for in Situ Protein Entrapment: Biopolymer-Assisted Formation and Its Kinetic Mechanism. J Phys Chem B, 2009.
  92. ^ Issberner, J.P., et al., Combined imaging and chemical sensing of L-glutamate release from the foregut plexus of the lepidopteran, Manduca sexta. J Neurosci Methods, 2002. 120(1): p. 1-10.
  93. ^ Thoniyot, P., et al., Continuous glucose sensing with fluorescent thin-film hydrogels. 2. Fiber optic sensor fabrication and in vitro testing. Diabetes Technol Ther, 2006. 8(3): p. 279-87.
  94. ^ Borisov, S.M. and I. Klimant, Ultrabright oxygen optodes based on cyclometalated iridium(III) coumarin complexes. Anal Chem, 2007. 79(19): p. 7501-9.
  95. ^ Borisov, S.M., G. Zenkl, and I. Klimant, Phosphorescent Platinum(II) and Palladium(II) Complexes with Azatetrabenzoporphyrins-New Red Laser Diode-Compatible Indicators for Optical Oxygen Sensing. ACS Appl Mater Interfaces. 2(2): p. 366-374.
  96. ^ Borisov, S.M., G. Nuss, and I. Klimant, Red light-excitable oxygen sensing materials based on platinum(II) and palladium(II) benzoporphyrins. Anal Chem, 2008. 80(24): p. 9435-42.
  97. ^ Zenkl, G., T. Mayr, and I. Klimant, Sugar-responsive fluorescent nanospheres. Macromol Biosci, 2008. 8(2): p. 146-52.
  98. ^ Borisov, S.M., T. Mayr, and I. Klimant, Poly(styrene-block-vinylpyrrolidone) beads as a versatile material for simple fabrication of optical nanosensors. Anal Chem, 2008. 80(3): p. 573-82.
  99. ^ Borisov, S.M. and I. Klimant, Optical nanosensors--smart tools in bioanalytics. Analyst, 2008. 133(10): p. 1302-7.
  100. ^ Chojnacki, P., G. Mistlberger, and I. Klimant, Separable magnetic sensors for the optical determination of oxygen. Angew Chem Int Ed Engl, 2007. 46(46): p. 8850-3.
  101. ^ Mistlberger, G., et al., Magnetically remote-controlled optical sensor spheres for monitoring oxygen or pH. Anal Chem. 82(5): p. 2124-8.