Floresan glikoz biyosensörü - Fluorescent glucose biosensor

Floresan glikoz biyosensörleri vardır cihazlar ölçen konsantrasyon nın-nin glikoz içinde diyabetik hastalar hassas vasıtasıyla protein bu, konsantrasyonu aracılığıyla aktarır floresan, bir alternatif amperometrik glikoz hissi. Diyabet prevalansı nedeniyle, flüoresan biyosensörlerin yapımında ana itici güçtür. Yeni bir gelişme FDA tarafından onaylanmıştır. sürekli glikoz izleme Floresan biyosensörler kullanan 90 günlük bir glikoz monitörü olan EverSense adlı sistem.[1]

Uygulama

Ana makale: Diyabet yönetimi

Şeker seviyelerinin kontrol altında tutulması, diyabetin neden olduğu hasarın başlangıcını en aza indirmek için çok önemlidir.[2] Sonuç olarak, insülin uygulamaları ile bağlantılı olarak, diyabetik hastalar için başlıca gereklilik, kan glukoz seviyelerini düzenli olarak izlemektir.[2] Halihazırda genel kullanımda olan izleme sistemleri, bir damla taze kana bağımlı olmaları nedeniyle optimum okuma sayısının altında kalma dezavantajına sahiptir. Bazı sürekli glikoz monitörleri ticari olarak temin edilebilir, ancak sondanın kısa çalışma ömrünün ciddi dezavantajından muzdariptir. Bunların çoğu amperometrik olarak çalışır. Sonuç olarak, harici kızılötesi spektroskopi veya floresan biyosensörler gibi farklı bir mekanizmaya dayanan bir sensör oluşturma çabası vardır.[3]

Birincisi, floresan kullanarak glikoz seviyelerini tespit etmek için çeşitli stratejiler mevcuttur.[4] ve en yaygın olanı Fret bağlanma bölgesi için glikoz ve etiketli bir glikoz polimeri arasındaki rekabet deneyi Concanavalin A.[4][5][6][7][8]Yıllar boyunca, rasyonel tasarım ve tarama yaklaşımlarının bir kombinasyonu kullanılarak, glikoz için birçok olası floresan sensör kombinasyonu, çeşitli başarı dereceleri ile çalışılmıştır: Çoğu yaklaşımda, glikoz konsantrasyonu, ya floresandaki bir değişikliğe çevrilir. Fret çift[4][5][6][7][9][10][11][12] veya kullanarak çevreye duyarlı (solvatokromik) boyalar[13][14][15] çeşitli kombinasyonlarda, floresan küçük molekül,[3][13] protein[10][16][17] veya kuantum noktası[7][18] ya bir boronik asit ile işlevselleştirilmiş florofor, bir glukoz bağlayıcı parça ile birlikte kullanılmıştır.[19][20] veya glikoz oksidaz gibi bir protein,[9][21] concanavalin A[6][7][10][20] glikoz / galaktoz bağlayıcı protein,[8][11][12] glikoz dehidrojenaz[10] ve glukokinaz.[14][22]Genel olarak, değişiklik Fret rekabet tahlilleri küçüktür (aşağıya bakınız).

Floresans teorisi

Absorpsiyon ve emisyon spektrumları floresan
Ana makale: Yaşam bilimlerinde floresans

Floresans, belirli moleküllerde bulunan ve adı verilen bir özelliktir. floroforlar, burada daha yüksek enerji dalga boyuna sahip olanı soğurduktan kısa bir süre sonra bir foton yayarlar.[23]

Daha spesifik olmak gerekirse, bir molekülün dış yörüngesindeki bir elektronun yer-durum yörüngesinden uyarılmış durum yörüngesine atlaması için, sabit miktarda enerji gerektirir, bu da kromoforlar (soğuran moleküller) durumunda ışık), bir fotonun eşit veya biraz daha yüksek bir enerjiye sahip olmasıyla elde edilebilir. Bu durum kısa ömürlüdür ve elektron yer seviyesindeki yörüngeye geri döner, enerjiyi ısı olarak veya florofor durumunda bir foton yayarak kaybeder, bu da soğurulanların enerjisi arasındaki farkın kaybına bağlı olarak Foton ve gerekli uyarma enerjisi, soğurulan fotondan daha düşük bir enerjiye sahip olacak veya dalga boyu olarak ifade edildiğinde, yayılan fotonun daha uzun bir dalga boyu olacaktır. İki dalga boyu arasındaki fark denir Stokes vardiyası.[23]

Bu mülk bulunabilir kuantum noktaları, belirli lantanitler ve kesin organik moleküller ile yerelleştirilmiş elektronlar.[23]

Bu uyarılmış moleküller, dipol momentumda bir artışa sahiptir ve bazı durumlarda dahili yük yeniden düzenlenmesine uğrayabilir. Rezonans yapısının zıt uçlarında bir elektron çekme grubuna ve elektron veren bir gruba sahip olduklarında, molekül boyunca yük dağılımında büyük bir kaymaya sahiptirler, bu da çözücü moleküllerinin çözücü gevşemesi adı verilen daha az enerjik bir düzenlemeye yeniden yönlenmesine neden olur. Bunu yaparak, uyarılmış durumun enerjisi azalır ve enerjideki farkın boyutu, molekülü çevreleyen çözücünün polaritesine bağlıdır.[23]

Alternatif bir yaklaşım, solvatokromik boyalar kullanmaktır,[13][14][15] ortamlarının polaritesine ve yüküne bağlı olarak özelliklerini (yoğunluk, yarı ömür ve uyarma ve emisyon spektrumları) değiştiren. Bu nedenle, bazen genel olarak çevreye duyarlı boyalar olarak adlandırılırlar. Bunlar, glikozun neden olduğu konformasyonel bir değişikliğe bağlı olarak uzamsal düzenlemelerini değiştiren veya glikoz tarafından mevcut suyun yer değiştirmesinin polariteyi azalttığı glikoz bağlama cebinde bulunan belirli kalıntılar üzerine yerleştirilebilir.[23]

Büyük bir kullanım bulan ek bir floresans özelliği Förster rezonans enerji transferi (Fret) Donör olarak adlandırılan bir floroforun uyarılmış elektronunun enerjisinin, yakındaki bir alıcı boyaya, bir koyu söndürücü (yaymayan kromofor) veya bir uyarma spektrumuna sahip olan başka bir florofora aktarıldığı donör boyanın emisyon spektrumu, azalmış bir flüoresan ile sonuçlanır.[23]

Algılama amacıyla, bu özellik genel olarak, ligand bağlanması üzerine konformasyonel bir değişikliğe uğrayan, bu protein üzerindeki iki etiket arasındaki mesafeyi değiştiren bir protein gibi bir biyomolekül ile kombinasyon halinde veya bir rekabet deneyinde kullanılır, analitin, proteinin etiketli bağlanma bölgesi için bilinen bir sabit etiketli ligand konsantrasyonu ile rekabet etmesi gerektiği. bu yüzden Fret bağlanma sahası ile rakip ligand arasındaki ilişki, analit konsantrasyonu arttığında azalır. Genel olarak, glikoz durumunda rekabet eden ligand dekstran iskeleye veya enzime bağlı uzun bir glikoz polimeri.

Förster rezonans enerji transferi

İki protein etkileşimli protein arasında FRET'in karikatürü, ile etiketlenmiş floresan ve tetrametilrodamin
Ana makale: Förster rezonans enerji transferi

Yıllar içinde, rasyonel tasarım ve tarama prosedürlerinin bir kombinasyonu kullanılarak, glikoz için birçok olası floresan sensör tipolojisi, değişen derecelerde başarı ile oluşturulmuştur. Genel olarak, bu sensörler ya Fret[4][5][6][7][9][10][11][12] veya polarite değişikliklerine duyarlılıkta[13][14][15] glikoz konsantrasyonunu floresan yoğunluğuna çevirmek için.

Floroforlara ek olarak, bu sensörler, genellikle bir protein olan glikoz özgüllüğü sağlayan bir molekül içerir. Bu amaçla, genellikle belirli bir proteine ​​yoğunlaşan farklı laboratuvarlar ile çeşitli proteinler kullanılmıştır.

Literatürde bildirilen ilk glikoz biyosensörü, 1982'de Schultz'un grubu tarafından bir Fret içi boş bir diyaliz lifi içinde hapsolmuş Concanavalin A'nın bağlanma bölgesi için glikoz ve etiketli bir glikoz polimeri arasındaki rekabet analizi.[21] Sonuç olarak, Con A birkaç laboratuvarda sonraki sensörlerde yaygın olarak kullanıldı,[4][5][6][7][8][10][24] ancak Con A, yüksek toksisite ve düşük geri döndürülebilirliğin dezavantajından muzdariptir. Sonuç olarak, diğer glikoz bağlayıcı proteinler birkaç laboratuar tarafından araştırıldı ve araştırılıyor.

Biotex Inc.'de (Houston) McNichols ve Ballastardt, diyaliz fiber ile kapalı bir ConA oluşturdu Fret birkaç yıldır hayvan modellerinde test edilen sensör.[8][25][26]

Amperometrik biyosensörler, aksine, bir redoks enzimi olduğu için protein olarak yalnızca glikoz oksidazı kullanabilir. Bu protein, flüoresan algılamada basitçe bir apoenzim veya bir holoenzim olarak da kullanılmıştır. Bu sensör grubuna bir istisna, bunun yerine glikoz dehidrojenaza dayanan Biocapacitor A Sode'un grubudur.[11]

Glikoz oksidaz aktivitesi, proteinin moleküler oksijen kullanarak glikozu oksitlemesi ve oksijenin rutenyum floresansını söndürmesi gerçeğinden yararlanarak ömür boyu bazlı floresan / fosforesan sensörler yapmak için de kullanılmıştır. Bu, 1984 yılında Uwira ve meslektaşları tarafından yapıldı.[20] ve ardından birkaç grup.[27][28][29][30][31][32]

Spesifik olmak gerekirse, Endo[31] ve Pasic[32] Bu GOx bazlı oksijen söndürme testini fiber bazlı bir sensör yapmak için kullanmış, McShane ise subkutan enjeksiyon amacıyla yapılan mikrokürelerde GOx bazlı oksijen söndürme testini kullanarak grubun "akıllı dövme" ürettiği şeyi yaratıyor. ", cildin kızılötesi ışığa yakın geçirgen olmasından yararlanarak, cilt boyunca raporlama yaparak invazif olmayan bir şekilde çalışan bir sensör. Ek olarak, bu grup birkaç tane oluşturdu Fret tamamlama testleri, ilk önce ConA (TRITC-Con A / FITC-dekstran (500kDa)) kullanılarak,[24] ancak 2004'te GOx apoenzimine geçilmesi (TRITC-apo-GOx / FITC-dekstran (500kDa)),[9] ve 2009'da mikrosferlerdeki sensörleri (QSY-21-apo-GOx / Alexa647-dekstran) test etti.[33] Diğer birkaç grup akıllı dövmeler yaptı ve aşağıda gözden geçirildi.[34][35]

Ingo Klimant'ın grubundaki bir çalışmada, sağlıklı bir gönüllüde glikoz seviyelerini ölçmek için tamamen işlevsel bir sensörde belirli bir GOx oksijen rutenyum söndürme testi kullanıldı. Sensör, bir oksijen sensörünün glikoz oksidaz ile işlevselleştirilmesi ve izleme için kullanılan kateterin dış kısmına yerleştirilmesiyle oluşturulmuştur.[32]

Apoenzimler yine de glikoza bağlanabilir, ancak kofaktörlerin (in vitro) eksikliğinden dolayı reaksiyonlarını katalize edemezler, bu nedenle hasar görme olasılıkları daha düşüktür.

Kullanılan diğer proteinler, D'auria grubundaki bir termofilden elde edilen glukokinazdır.[3][36] ve glukoz-galaktoz bağlayıcı protein (Ggbp), bu bir enzim değil, kemotaksiye dahil olan ve büyük bir konformasyonel değişime uğrayan periplazmik bir proteindir.

Sensörler için kullanılan floroforların çoğu küçük moleküllerdir, ancak bazı sensörler kuantum noktaları (QD) veya floresan protein kullanılarak yapılmıştır.

Sensörler QD kullanılarak yapılmıştır. Fret vericiler ve alıcı olarak küçük bir molekül veya altın nanopartikül (koyu söndürücü). Birincisinin bir örneği, kuantum noktasının ConA'ya bağlı olduğu ve tetrametilrhodaminin siklodekstrana bağlandığı ve daha sonra PEG diakrilat iskelesine tutturulduğu bir optik fiber sistemi olan Loeb's sensil'dir.[7] İkincisine bir örnek, QDs-ConA-beta-CDs-AuNP'li Tang'dır.[37]

Floresan protein, istenen bir protein ile bir füzyon proteini haline getirilerek etiketleme aşamalarını atlatılabilir. Shultz bir Ggbp her iki ucunda iki GFP ile molekül. Literatürde bildirilmemiştir, ancak teoride FACS kullanarak yönlendirilmiş bir in vitro evrim yaparak bunu iyileştirmek mümkündür. Pitner tarafından bir tarama denenmesine rağmen, bu etiketleme ile kolayca yapılamaz.[38]

Floresans, biyolojik sistemlerde elde edilebilen tek lüminesans türü değildir: Kimyasal reaksiyonlar yoluyla ışığın oluşması olan kimyasal ışıldama, denizanasındaki symbiont'tan Aqueorin ve ateş böceklerindeki symbionttan lusiferaz gibi bazı proteinler tarafından üretilir. Bunlar glikoz sensörleri yapmak için kullanılmıştır: Daunert, Ggbp-Bölünmüş Aqueorin sensör[16] ve 2009'da Koji Sode yapıldı Ggbp-Asp459Asn ile (Glc Gal değil) lusiferaz.[39]

Küçük moleküllü boyalara ek olarak, floresan proteinler kullanılmıştır: Bir grup yakın kızılötesi (NIR) yaptı Fret sensör ile tespit edildi zamanla çözüldü / nanotomografi allophycocyanin-ConA / malakit yeşil-Dekstran,[10][40][41][42] ilgili Fret MacColl'un incelediği Allophycocyanin ile.[43]

Glikoz bağlayıcı parça olarak proteine ​​ek olarak, boronik asit işlevselleştirilmiş moleküller kullanılmıştır. Boronik asit, komşu gruplara, tercihen hidroksile bağlanır; bu nedenle karbonhidratlara afinitesi yüksektir.[44] Boronik asit grubunun sakaritin tanınması için kullanımı Shinkai tarafından geniş çapta incelenmiştir. James ve ortak çalışanları.[45][46][47][48][49]Bundan yararlanmak için birkaç yaklaşım benimsenmiştir.

Yaklaşımlardan biri Fret Sistemin, boronik asitle işlevselleştirilmiş bir viologen tarafından bir boyanın söndürülmesinin modülasyonu yoluyla çalışabildiği su verme.[50]

Alternatif bir yaklaşım, glukoz bağlandığında yakındaki boronat grubunun yükündeki değişiklikten etkilenen, floroforun yakınındaki elektron bakımından zengin üçüncül amino grubuna bağlı bir floresan söndürme mekanizması olan foto-indüklenmiş elektron transferidir (PET). . Bu, bir grup tarafından yaşam süresiyle birlikte kullanılmıştır.,[51][52] sadece floresanda değil, aynı zamanda bir ile görüntüleme için NMR ajanı olarak Evropiyum (3+) boronik asit boyası.[53]

Çevreye duyarlı boyalar

Çevreye duyarlı bir boya örneği, Badan Üçüncül bir amin ve zıt uçlarda bir ketona sahip olan, uyarıldığında (dahili bir yük transferi dahil) dipol momentumda büyük bir değişiklik gösterir, bu da çözücü gevşemesi meydana geldiğinde enerjide önemli bir düşüşe neden olur.
Ana makale: Yaşam bilimlerinde Floresans § Çevreye Duyarlılık

Çevreye duyarlı boyaları kullanan sensörlerin çoğu, Ggbp, D-glikoz ve D-galaktoza bağlanan ve bunları, bakterinin kemotaksisini bu glikoz kaynağına doğru tetikleyen zara bağlı Trg reseptörüne taşıyan bir taşıma proteini.[54] Maltoz bağlayıcı protein içeren Escherichia coli'deki malG ailesine aittir,[55] glukozun varlığına bağlı olarak iki farklı şekil alabilir[55] veya muhtemelen üç[56] glikoz bağlama cebi olan bir menteşe ile bağlanan iki küresel alan arasında 31 ° 'lik bir menteşe hareketi üretmek.[57] Glikoza afinitesi K = 0,2 μM'dir,[58] diyabette bulunan patofizyolojik glikoz aralığından (1.7-33 mM) çok daha düşüktür.[59] Sonuç olarak, afiniteyi düşürmek için birkaç çalışma yapılmıştır. Ggbp, aksi takdirde neredeyse doygunluğa neden olur Ggbp patofizyolojik glikoz konsantrasyonları boyunca. Bağlanma afinitesi Ggbp endosterik veya peristerik olarak etiketlendiğinde değişir, bu nedenle patofizyolojik glikoza yakın bir aralıkta çalışan birkaç mutant yaratılmıştır.

Ggbp beş triptofan kalıntısı içerir, bunlardan ikisi, bağlanma bölgesinde W183 ve N-terminal alanında (kalsiyumu bağlayabilen) W284, glikoz bağlanması üzerine otofloresans spektrumlarını etkiler.[60]

İle bazı çalışmalar Ggbp ve solvatokromik boyalar bir sensör oluşturmak için değil, konformasyonel değişimin arkasındaki kimyayı aydınlatmak için çalışır. Ggbp. Bunun örnekleri, kapalı ve bükülmüş üç konformasyonel durumu ortaya çıkaran N-terminalinde akrilodan ve rutenyum ile L255C'yi kullanan bir çalışmayı içerir.[56] triptofan W183'ün yüksek basınç altında normal koşullar altında [52] floresansı ve fosforesansı[61] ve kalsiyumlu veya kalsiyumsuz.[62]

Sode vd. bir dizi mutant yaptı Ggbp fizyolojik aralığa yakın (Phe16Ala) etiketlenmemiş formdaki Kd'yi artırmak ve galaktoz spesifikliğini (Asp14Glu) kaldırmak için.[12]

Çevreye duyarlı bir boyanın belirli bir tortusuna eklenmesi tepkisi Ggbp sadece belirli bir ortama sahip etiketleme yerine değil, aynı zamanda geometrisine bağlı olarak farklı şekilde etkileşime giren boyanın doğasına da bağlıdır. Belirli bir boya ile çevresi arasındaki etkileşimi silikoda tahmin etmek zordur. Sonuç olarak, çalışan bir sensör elde etmek için, birkaç bağımsız çalışma, bağlanma cebinde (endosterik bölge), yakınında (peristerik bölge) veya ondan uzakta (allosterik alan) birkaç olası bölgeye eklenen çevreye duyarlı bir dizi boyayı taramıştır. ).[63]

Bir avantajı Ggbp vahşi tipte hiç sistein kalıntısı olmamasıdır, bu da bu kalıntının belirli bir konuma yerleştirilmesini etiketleme için ideal hale getirir.

Homme Hellinga liderliğindeki bir ekip[nb 1] iki büyük ekran yürüttü. İlkinde (2002), 11 bakteriyel periplazmik bağlayıcı proteinin etiketli mutantlarından oluşan bir dizi (320 yapı) yaptılar. Ggbp bunun için belirli bir noktaya (Y10C, N15C, E93C, E149C, H152C, W183C, L255C, D257C, V296C) bir sistein ekleyen dokuz mutant yaptılar ve sekiz boyadan biriyle (piren (340, 390) etiketlendiğinde yanıtı test ettiler. ); akrilodan (390, 500); floresein (485, 520); NBD (490, 540); NBDE (490, 530); JPW4039 (485, 590); JPW4042 (470, 640); ve JPW4045 (470, 640 )). Yapılan 72 kombinasyondan, Ggbp pozisyon W183C'de akrilodan ile etiketlenmiş, beş kat bir değişikliğe sahipti ve kd = 5mM.[64]

Sonraki bir çalışmada (2007), ısıya dayanıklı Ggbp Thermotoga maritima'dan beş mutantı (Y13C, W14C, Y189C, S131C ve M239C) dört boyayla (Ianbd, Akrilodan, Cy5 ve Cy3), 15mM'de maksimum% 50 artış ve afinite sağlayan Y13C-Cy5 konjugatını tanımlamaktadır.[63]

Daunert liderliğindeki bir grup, dört boya (akrilodan, 1,5-) ile kombinasyon halinde üç endosterik mutant (G148C, H152C ve M182C) kullandı.İAEDANLAR, MDCC ve Ianbd ester), floresanda% 30 değişiklik veren M182C-MDCC'yi tanımladı.[15] Tek bir boya kullanan BD'deki Pitner çok farklı bir yaklaşım benimsedi (Ianbd) E149C'ye, bir mutant kitaplığının yaratıldığı ve "kazananlar" için, yani seçim kriterlerini karşılayan mutantlar için seçildiği yönlendirilmiş bir evrim ekranı için bir başlangıç ​​noktası olarak eklenmiştir. Bu yaklaşımla E149C / A213R / L238S'yi 10 mM kd ve floresanda sekiz kat artış ile tanımladılar;[38] bu mutant daha sonra SPR için kullanıldı.[65]

Bağımsız[nb 2] başka bir grup (J Pickup) ile etiketlenmiş iki mutantı (H152C ve M182C) test etti Badan (6-bromoasetil-2-dimetilaminonaftalen), site 152'de (H152C mutantı) sokulan sisteinin tiyol grubuna bağlanmıştır. Bu, glikoz bağlamayı doyurduktan sonra üç kat artış (% 200 değişiklik) gösterdi ve bu da onu bir sensör için ideal bir aday haline getirdi. Daha sonra Pitner tarafından tanımlanan mutasyonları benimseyerek (yukarıda),[38] bir Badan-etiketli Ggbp mutant (H152C / A213R / L238S), insan fizyolojik glikoz aralığında (Km = 11 mM) bir ayrılma sabiti ve floresanda iki kat artış (% 100 değişim).

Doku otofloresansı

Başka bir makale çifti, dokuların doğal floresansının (otofloresans) glikoz konsantrasyonlarını izlemek için kullanılabileceğini öne sürüyor. Bu çalışmalar, NAD (P) H, indirgenmiş haliyle, otofloresandır ve glikoz gibi metabolitler, öngörülebilir bir artışa neden olur. NAD (P) H azaltma.[66][67]

Algılama in vivo

Çevresel boyaların ortamındaki değişikliği ölçmenin alternatif bir yolu, yaşam sürelerindeki değişimdir; bu, bazı sensörlerde lantanitler kullanarak daha iyi sonuçlar verebilir veya ör. yukarıda bahsedilen rutenyum (Ru) metal ligand kompleksi, ya GOx ile ya da bir Fret ANS26 durumunda olduğu gibi çevreye duyarlı bir boya alıcısıGgbp Rutenyum kaplı küvette, yoğunlukta çok az artış, ancak yaşam süresinde önemli bir değişiklik gösterir.[68]

Floresan proteinin yapısı, klinik olarak uygulanabilir bir izleme cihazının yalnızca bir alt sistemidir: algılama proteini hareketsiz hale getirilmeli ve floresanı, kullanıcıyı bilgilendiren bir tespit alt sistemi tarafından okunmalıdır.

İdeal durumda, detektör hareketsizleştirilmiş protein ile implante edilebilir ve radyo frekansı ile sorgulanabilir, ancak bu şu anda yalnızca amperormetrik sensörlerle başarılmıştır.[69] Floresan sensörler için genel yaklaşım, proteini deri altına implante edilen bir optik fiberin bir ucuna bağlamak, diğer uç ise fiberin fiberin almasına izin veren bir yol ayırıcı (dilimlenmiş fiber veya dikroik ayna) içeren algılama alt sistemine bağlanmasıdır. hem uyarma hem de yayılan ışığı, filtrelenmiş bir ışık kaynağını (genel olarak bir lazer) ve filtrelenmiş bir fotodetektörü (bir CCD veya bir PMT) iletir. Bu şekilde toplanan bilgiler daha sonra bir bilgisayarla analiz edilir.[7][23]

Akıllı dövme

Deri yakın kızılötesi ışığa (NIR) geçirgendir. Sonuç olarak, kızılötesine yakın boyalar, bir optik fibere ihtiyaç duyulmadan cilt boyunca ölçülebilir; bu, mikrokürelerde bulunan kızıl ötesine yakın bir oksijen söndürme deneyi yaratan McShane tarafından "akıllı dövme" olarak adlandırılmıştır.[14]

Bununla birlikte, ticari olarak temin edilebilen sınırlı miktarda floresan boyalar ve sınırlı miktarda çevreye duyarlı boyalar, örneğin siyanin cy7 vardır. Sonuç olarak, Pitner reaktif bir Nil kırmızısı boyası yaptı.[70][71] ama bugüne kadar Nil kırmızısı ile çalışma yokGgbp sensör yapılmıştır.

Bununla birlikte, NIR boyalarıyla birkaç çalışma yapılmıştır. Pickup ve Birch bir NIR yaptı Fret allophycocyanin-ConA / malakit green-Dextran'ın hem zamana bağlı sayımlarını hem de nanotomografisini ölçen sensör,[10][40][41][42] allophycocyanin bir NIR floresan proteindir.[43] Başka bir çalışmada, hücrelerde bir enerji taşıyıcısı olan NAPH'nin otofloresansı, dolaylı bir gösterge olarak değerlendirildi.[66][67]

McNichols ve Ballerstadt liderliğindeki BioTex Inc'deki bir grup bir NIR oluşturdu Fret ConA tabanlı sensör, NIR boyaları Alexa 647 ve Alexa 750 (orijinal olarak Alexa 647 ve cy7), optik fiberin ucuna tutturulmuş bir diyaliz elyafı içine yerleştirilmiş ve buna "FAS" (floresan) adını vermişlerdir. Stabiliteyi artırmak için proteini makro gözenekli bir hidrojel olan sephadex'e bağladılar. Değişmesine rağmen Fret Patofizyolojik aralık boyunca sadece% 35 olan (muhtemelen doygunluğa glikozdan% 40 maksimum değişim), sensörün işlevselliğini 37 ° C'de (99 ° F) 450 günlük inkübasyondan sonra yalnızca% 20 oranında azaldığı gösterilmiştir. hayvan modellerinde (fare, domuz ve köpek) glikozun yanı sıra Medtronic / Minimed CGMS sensörü; ancak belirtilen amaçları akıllı bir dövme yaratmaktır.[8][19][25][26][72]

Draper Laboratuvarı da akıllı bir dövme geliştiriyor ve şu anda hayvanlar üzerinde testler yapıyor. Sensörün performansı ve kimliği açıklanmadı.[73]

Diyaliz membranlarında kapsülleme

Akıllı dövmelerin transdermal optik fibere kıyasla daha yüksek faydasına rağmen, henüz hiçbir in vivo akıllı dövme gösterilmemiştir, oysa fiber bazlı sistemlerin potansiyel sensörler olduğu gösterilmiştir.[7][19][25][26][31][50][74][75]

Önceki bölümlerde bahsedilen sensörlerin çoğu, çözelti içinde etiketlenmiş proteinlerden oluşuyordu. İmplante edilebilir sensöre doğru ilerleyen tek sensör ya GOx – rutenyum oksijen söndürme test sensörleri ya da Fret rekabet tahlil sensörleri; Bugüne kadar, bir fiberin ucuna eklenen çevreye duyarlı boya bazlı sensörler yayınlanmamıştır.

Fiber bazlı biyosensörlerin çalışması için, proteinin diyaliz membranından yapılmış içi boş bir tüpe hapsedilebilecek fibere sabitlenmesi gerekir.[19][25][26][31][74] veya bir hidrojele hapsolmuş.[7][50][75]

İçi boş bir diyaliz tüpü, çapı 0,5-20 kDa arasında değişen protein gibi büyük biyomoleküllerin içinden küçük çözünen maddelere izin verecek şekilde tasarlanmış gözenekli çapraz bağlı selülozdan oluşan, çapı milimetrenin altında olan bir tüptür.[76] Sonuç olarak, analitin hem içerideki sensör proteini hem de kan / interstisyel doku proteazları boyunca yayılamazken proteinler arasında yayılmakta serbest olduğu duyusal uygulamalar için çok uygundurlar. Aslında, Menarini Diagnostics'in GlucoDay sensörünün kullanım ömrü uzar çünkü enjekte edilen prob bir diyaliz membranı kullanır, ancak difüzyon oranını büyük ölçüde arttırmak için bir pompa ile birleştirilir.[77]

Bir hidrojelde kapsülleme

Ayrıca bakınız: hidrojel

Floresan glukoz algılamasındaki uygulamasıyla ilgili olarak, yukarıda bahsedildiği gibi, 1982 yılında bir flüoresan ile yapılan ilk glikoz biyosensörü Fret ConA'nın bağlanma bölgesi için rekabet deneyi, kapalı bir mikrodiyaliz tüpüne hapsedildi,[21] Aynı laboratuvarda, yani J Schultz'da, 2001 yılında, mikrodiyaliz lifleri kullanılarak bir başka çalışma yayınlandı. Fret ConA sensörü, ancak farklı etiketlere sahip ve dekstran yerine sephadex kullanıyor (eski, birkaç kat daha büyüktür).[5] Daha sonra, Dr. Ballastardt BioTex'e baş bilim adamı Dr. Roger McNichols altında kıdemli bilim insanı olarak katıldı ve geçtiğimiz yedi yıldır daha önce bahsedilen FAS sensörünü test ediyorlar. Fret bir diyaliz tüpündeki sistem.[8][19][25][26] Spesifik olmak gerekirse, etiketli protein, içine optik fiber uç takılı veya takılı olmayan bir ucunda siyanoakrilatla (süper yapıştırıcı) kapatılmış 200 um genişliğindeki bir diyaliz tüpüne bir P10 ucu ile yüklendi.

Analit sensörleri alanında, diyabet prevalansının bir sonucu olarak glikoz sensörleri üzerine yapılan çok sayıda araştırma nedeniyle glikoz sensörleri ön planda olmuştur.[23] yine de, esas olarak enzimler, immünolojik testler, nükleik asitler, tam hücreler veya biyomimetik malzemeler kullanan ve farklı saptama yöntemlerine (floresans, absorbans, kemilüminesans ve saçılma) ve bağlantı yöntemlerine (kaplama, hidrojeller) dayanan geniş bir optik fiber tabanlı biyosensör yelpazesi veya zarlar).[78][79][80][81][82][83]

Bununla birlikte, bu sensörlerin çoğu, proteini hidrojellere hapsedmeye dayanır, çünkü bunlar daha sağlamdır ve proteini basit bir kaplama veya zardan daha fazla korur. Bir hidrojel, suyla dolu gözenekli, çapraz bağlı bir polimer matristir. Çeşitli hidrojel türleri mevcuttur ve boyalar gibi küçük molekülleri yakalamak için kullanılmıştır.[84] enzimler gibi biyomoleküller[85] veya tam hücreler.[86][87] Protein durumunda, ya proteinlerden daha küçük gözeneklere sahip proteini fiziksel olarak yakalayarak ya da proteinin matrise kimyasal olarak bağlanmasıyla çalışabilirler. Fiziksel olarak hapsedici jellerde, protein, jel çapraz bağlandığında eklenmelidir, bu nedenle kullanılan koşullar, susuz çözücüler veya sert kimyasallar gerektiren hidrojel hariç, proteine ​​zarar vermemelidir.[88][89] bir örnek, SDS PAGE için kullanılan ancak protein kapsülleme için kullanılmayan TEMED-persülfat katalizeli (peroksit radikal başlatma) akrilamid veya akrilattır.

Hidrojel nanopartiküllerinin ilacı hedeflenen bir bölgeye yavaşça saldığı durumlar da dahil olmak üzere, hidrojeller, özellikle ilaç dağıtımı için küçük moleküllerin yakalanmasında kapsamlı bir şekilde çalışılmıştır. Hidrojeller, doğal (Hyaluronan, alginik asit, pektin, karragenan, kondroitin sülfat, dekstran ve dekstran sülfat, kitosan, polilisin, kolajen, karboksimetil kitin, fibrin, agaroz, pullulan) veya sentetik olabilen polimer bileşenlerine göre sınıflandırılabilir. (PEG, PLA, PLGA, PCL, PHB, PVA, PNVP, P (HEMA),[açıklama gerekli ] p (biskarboksi-fenoksi-fosfazen), p (GEMA-sülfat) ve diğerleri) veya ikisinin bir melezi. Organik hidrojellere ek olarak, suda polimerize olan oksijen köprülü silikatlar (veya titanyum oksit) olan sol-jeller de vardır.[88] Ek bir sınıflandırma, fiziksel (dondurma veya ısıtma) veya kimyasal (oxygen-ışını, oksijen veya foto-indüklü) olabilen polimerizasyon yöntemi olabilir. radikal polimerizasyon akrilatlar, viniller ve akrilamidler durumunda).[89]

Tüm çeşitli hidrojellerin biyouyumluluk, protein stabilitesi, toksisite veya ömür gibi farklı avantajları ve dezavantajları vardır; örneğin, sol-jeller için jelleşme koşulları, proteine ​​zarar verebilir ve sonuç olarak, kitosan gibi birkaç kopolimer eklenebilir (hibrit jeller yapmak)[90] veya yaygın olarak kullanılan metoksi veya etoksi ile modifiye edilmiş tetraetoksisilandan daha biyouyumlu olduğu için glikolle modifiye edilmiş tetraetoksisilan gibi alternatif monomerler.[91]

Hidrojel içeren lifler

Ayrıca bakınız: biyosensör

Fiber optik tabanlı biyosensörlerle ilgili olarak, birkaç hidrojel kullanılmıştır, ancak esas olarak akrilat bazlı polimerler ve sol-jeller, kimyasal veya fiziksel olarak tuzağa düşürülmüştür. Birçok pestisitin hedefi olan asetilkolinesteraz durumunda, enzimi kimyasal olarak bir akrilat hidrojele bağlayan bir sensör yapılmıştır.[92] veya enzimin solgel içinde fiziksel olarak hapsedilmesi.[84]

Loeb'in (Liao ve arkadaşları) laboratuvarında glikoz için optik fiber bazlı hidrojel tuzaklı bir biyosensör yapıldı ve Sencil olarak adlandırıldı. bu sensör, etiketli tetra-rodamin (TRITC) içeren foto çapraz bağlı diakrilat modifiye PEG hidrojelden oluşuyordu. Fret rakip betasiklodekstrin ve kuantum nokta etiketli apoenzim Concanavalin A. Bu sensör yalnızca in vitro işlevsellik açısından test edilmiştir; ancak, farelere transdermal olarak implante edilen fiberin uyumluluğunu görmek için bazı testler yapıldı. Özellikle, iltihaplanma izlendi ve onu kuvvetle gidermek için gereken enerji ölçüldü, bu da kolajen kaplı fiberin, aynı çapa (200μl) sahip bir saçı çıkarmaktan daha fazla güç gerektirdiğini kanıtladı.[7]

Başka bir fiber bazlı sensör Singaram laboratuarında (santa Cruz) yapıldı. Bu, üzerine iki boyanın bağlandığı bir iskele olarak 2-hidroksietil metakrilat hidrojel kullandı; biri floresan bir anyonik boya ve bir katyonik söndürücü (spesifik olmak gerekirse, bir viologen), boronik asitle işlevselleştirildi; bu, glikoza bağlandığında negatif bir yük üstlendi. molekülün net yükü nötrdür ve florofora daha az çekilir, dolayısıyla yoğunluğu glikoz konsantrasyonuna bağlı olarak değiştirilir.[50][93]

Hidrojellerin çoğu fibere bağlanmıştır, bunun bir istisnası, Itsubayashi'nin grubu tarafından hidrojel için destek olarak bir diyaliz membranı kullanan balıktaki glikozu ölçmek için yapılan fiber optik tabanlı sensördür (sağlık göstergesi). Daha spesifik olmak gerekirse, proteinin AWP (azitle işlevselleştirilmiş polivinil alkol, foto çapraz bağlanabilir bir polimer) ile karıştırıldığı ve önceden yapılmış bir rutenyum oksijen probunun etrafına sarılmış bir diyaliz membranına çapraz bağlandığı bir GOx oksijen-rutenyum söndürme testine dayanıyordu. (okyanus optiği) ve yanında sekiz delik bulunan (bir kayıt cihazına benzer) 18'lik bir iğneye yerleştirilir.[31] Böyle bir kurulumda, proteinin bütünlüğünün, belirli bir konsantrasyonun altında olmadığı sürece sensör üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Sonuç olarak, proteinin bir fraksiyonunun yok edilmesi veya erişilemezliği problemli değildir, bunun tersine Fret veya çevreye duyarlı algılama. Ancak, bu sensörün tepki hızı yavaştır ve ölçüme matematiksel bir tahminin uygulanmasını gerektirir.

Hidrojellerde boronik asidin alternatif bir kullanımı, Norveç'te Stokke'de görülmektedir. Burada boronat işlevselleştirilmiş akrilamid jelinin, glikoz bağlanması üzerine yük değişikliğinden dolayı şişmesi, lifin diğer ucundaki bir Fabry-Pérot interferometre ile ölçülür (bunun bir floresandan farklı bir yöntemdir ve saçılmaya dayanır).[75]

Optik fiberin transdermal olarak yerleştirilmesinin bir istisnası, Ingo Klimant'ın grubundan daha önce bahsedilen fiberde görülmektedir (glukozla katalize edilmiş GOx tarafından salınan oksijenle rutenyum söndürme): Sensör, aslında önceden hazırlanmış bir oksijen sensörünün işlevselleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Glikoz oksidaz ile ve bunun amperometrik sensörler için bir glikoz algılama aparatına yerleştirilmesi, özellikle transdermal olarak implante edilen bir mikrodiyaliz kateteri CMA 60 ve sensör, tygon tüpüne bağlanmıştır. Bu sensör, bir gönüllü insan üzerinde test edildi ve mevcut amperometrik sistemlerle eşit sonuçlar gösterdi.[32] Bir fiberin kullanımı, aynı sonuçları elde edecek olan rutenyum kaplı bir merceğe kıyasla bunun önceden bulunabilirliği ile belirlendi, bu nedenle bu yaklaşım, transdermal elyaflar ve akıllı dövmelerle birlikte kendi kategorisine yerleştirilmelidir. Ancak grubun amacı, transdermal optik fiber ile sorgulanacak ve manyetik olarak kontrol edilecek glikoza duyarlı nanopartiküller oluşturmaktır. Sonuç olarak grup, oksijene duyarlı yeni fosforesan malzemeleri araştırarak oksijen algılama probunu geliştiriyor.[94][95][96] nanopartikül formülasyonu[97][98][99] ve manyetik nanopartiküllerin oluşturulması.[100][101]

Ayrıca bakınız

Notlar

  1. ^ Homme Hellinga'yı çevreleyen tartışmalara rağmen (bkz. Hellinga Tartışması Genişliyor ) bu sonuçlar araştırılmamaktadır.
  2. ^ Aynı mutantın mevcut olmasına rağmen, kağıt[13] alıntı yapmaz[65] ancak mutantı ikincil yapıyı araştırarak elde etti.

Referanslar

  1. ^ ABD Gıda ve İlaç Dairesi (2018-07-24). "Eversense Sürekli Glikoz İzleme Sistemi - P160048". FDA Yakın Zamanda Onaylanan Cihazlar. Arşivlendi 2019-06-23 tarihinde orjinalinden. Alındı 2019-06-23.
  2. ^ a b İnsüline bağımlı diabetes mellitusta uzun vadeli komplikasyonların gelişimi ve ilerlemesi üzerindeki yoğun diyabet tedavisinin etkisi. Diyabet Kontrol ve Komplikasyonlar Deneme Araştırma Grubu. N Engl J Med, 1993. 329 (14): s. 977-86.
  3. ^ a b c Pickup, J.C., ve diğerleri, Floresan bazlı glikoz sensörleri. Biosens Bioelectron, 2005. 20 (12): s. 2555-65.
  4. ^ a b c d e Meadows, D.L. ve J.S. Schultz, Homojen bir floresan enerji transfer tahlil sistemine dayalı bir optik fiber glikoz afinite sensörünün tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu. Analytica Chimica Açta, 1993. 280 (1): s. 21-30.
  5. ^ a b c d e Ballerstadt, R. ve J.S. Schultz, Sürekli transdermal glikoz izleme için bir floresan afinite içi boş fiber sensörü. Anal Kimya, 2000. 72 (17): s. 4185-92.
  6. ^ a b c d e Sato, K. and J. Anzai, Fluorometric determination of sugars using fluorescein-labeled concanavalin A-glycogen conjugates. Anal Biyoanal Kimya, 2006. 384(6): p. 1297-301.
  7. ^ a b c d e f g h ben j k Liao, K.C., et al., Percutaneous fiber-optic sensor for chronic glucose monitoring 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. Diyabet 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 Biyokimya, 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. Diyabet 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 Biyokimya, 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 ( Fret) between CdTe quantum dots and Au nanoparticles. Kimya, 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. Deneysel Tıp ve Biyolojideki Gelişmeler, 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. Diyabet bakımı, 1982. 5(3): p. 245-53.
  22. ^ Schaffar, B.P.H. ve O.S. Wolfbeis, A Fast Responding Fiber Optic Glucose Biosensor Based on an Oxygen Optrode. Biyosensörler ve Biyoelektronik, 1990. 5(2): p. 137-148
  23. ^ a b c d e f g h Lakowicz, J.R., Floresans Spektroskopisinin Prensipleri. 3. baskı 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. Diyabet 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. Analist, 1988. 113(10): p. 1519-1523.
  28. ^ Schaffar, B.P.H. ve O.S. Wolfbeis, A Fast Responding Fiber Optic Glucose Biosensor Based on an Oxygen Optrode. Biyosensörler ve Biyoelektronik, 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. Analitik Kimya, 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. s. 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 Açta, 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 Biyoanal Kimya, 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 Biyokimya, 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. Kimya, 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 Bilimi, 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 Açta, 2004. 1657(2-3): p. 73-81.
  44. ^ Lorand, J.P. and J.O. Edwards, Polyol Complexes and Structure of the Benzeneboronate Ion. Organik Kimya Dergisi, 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. Ed. 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) Tetrahedron 54, 3125–3140
  49. ^ Takeuchi, M., Yoda, S., Imada, T., and Shinkai, S. (1997) Tetrahedron 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 Biyokimya, 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. Kimya, 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. Doğa, 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 Kimya, 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 Bilimi, 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. Bilim, 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 Kimya, 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. Biyokimya, 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 Bilimi, 2007. 16(10): p. 2240-50.
  64. ^ de Lorimier, R.M., et al., Construction of a fluorescent biosensor family. Protein Bilimi, 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. Diyabet 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 Biyokimya, 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. Diyabet Technol Ther, 2006. 8(3): p. 261-8.
  72. ^ "BioTex, Inc. - Research & Development". Biotexmedical.com. Arşivlenen orijinal 10 Eylül 2011 tarihinde. Alındı 18 Ekim 2010.
  73. ^ Nanosensor Technology at Draper Arşivlendi 12 Haziran 2010, Wayback Makinesi
  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. Alındı 2010-10-26.
  77. ^ "System Description / Continuous Glucose Monitoring / Products / UK - Menarini Diagnostics". Menarinidiag.co.uk. Alındı 2010-10-26.
  78. ^ Monk, D.J. ve 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. ve 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.