Name: low molecular weight protein enrichment on mesoporous silica thin films for biomarker discovery
Uploaded: 2012-04-17T13:00:00
Duration: 13 min
Description: Watch this Scientific Journal Video about Low Molecular Weight Protein Enrichment on Mesoporous Silica Thin Films for Biomarker Discovery at JoVE.com

עבודה זו מומנה על ידי ברית של פרס מראש במרכז NanoHealth (W81XWH-11-2-0168) וטקסס המרכז Nanomedicine סרטן (1U54CA151668-01).

<ol>
	<li>Wulfkuhle, J. D., Liotta, L. A., Petricoin, E. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proteomic+applications+for+the+early+detection+of+cancer.">Proteomic applications for the early detection of cancer.</a> Nat. Rev. Cancer. 3, 267-275 (2003).</li><li>Etzioni, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+case+for+early+detection.">The case for early detection.</a> Nat. Rev. Cancer. 3, 243-252 (2003).</li><li>Hanash, S. M., Pitteri, S. J., Faca, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mining+the+plasma+proteome+for+cancer+biomarkers.">Mining the plasma proteome for cancer biomarkers.</a> Nature. 452, 571-579 (2008).</li><li>Liotta, L. A., Ferrari, M., Petricoin, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+proteomics:+written+in+blood.">Clinical proteomics: written in blood.</a> Nature. 425, 905-905 (2003).</li><li>Petricoin, E. F., Belluco, C., Araujo, R. P., Liotta, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+blood+peptidome:+a+higher+dimension+of+information+content+for+cancer+biomarker+discovery.">The blood peptidome: a higher dimension of information content for cancer biomarker discovery.</a> Nat. Rev. Cancer. 6, 961-967 (2006).</li><li>Anderson, N. L., Anderson, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+human+plasma+proteome:+history,+character,+and+diagnostic+prospects.">The human plasma proteome: history, character, and diagnostic prospects.</a> Mol. Cell Proteomics. 1, 845-867 (2002).</li><li>Gorg, A., Weiss, W., Dunn, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+two-dimensional+electrophoresis+technology+for+proteomics.">Current two-dimensional electrophoresis technology for proteomics.</a> Proteomics. 4, 3665-3685 (2004).</li><li>Liu, H., Sadygov, R. G., Yates, J. R., 3rd, . <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+for+random+sampling+and+estimation+of+relative+protein+abundance+in+shotgun+proteomics.">A model for random sampling and estimation of relative protein abundance in shotgun proteomics.</a> Anal. Chem. 76, 4193-4201 (2004).</li><li>Rabilloud, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+gel+electrophoresis+in+proteomics:+old,+old+fashioned,+but+it+still+climbs+up+the+mountains.">Two-dimensional gel electrophoresis in proteomics: old, old fashioned, but it still climbs up the mountains.</a> Proteomics. 2, 3-10 (2002).</li><li>Hu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tailoring+of+the+nanotexture+of+mesoporous+silica+films+and+their+functionalized+derivatives+for+selectively+harvesting+low+molecular+weight+protein.">Tailoring of the nanotexture of mesoporous silica films and their functionalized derivatives for selectively harvesting low molecular weight protein.</a> ACS Nano. 4, 439-451 (2010).</li><li>Bouamrani, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesoporous+silica+chips+for+selective+enrichment+and+stabilization+of+low+molecular+weight+proteome.">Mesoporous silica chips for selective enrichment and stabilization of low molecular weight proteome.</a> Proteomics. 10, 496-505 (2010).</li></ol>

אין לנו מה למסור.

ראיות גובר כי האזור נמוך מולקולרית משקל proteome הדם הוא מקור עשיר של סמנים דיאגנוסטיים לזיהוי מוקדם של המחלה. בטכנולוגיה זו, הצגנו סדרה של שבבי סיליקה mesoporous עם גודל הנקבוביות שונים, מבנים נקבוביות ושינויים באופן סלקטיבי להעשיר פפטידים חלבונים בעלי משקל מולקולרי נמוך. כדי להעריך את יציבות החלבון, שבבי השוטרים הצבאיים היו מודגרות עם סרום אנושי, יבש לאחר שטיפה, ומאוחסן על 3wk בטמפרטורת החדר. את חלבון / פפטיד דפוסי שהתקבלו היו דומים לאלה של סרום מופרדים טרי (איור 6 א), כפי שאושרו על ידי התוצאות של הניתוח הסטטיסטי הראה באיור 6 ב. השתנות של אותות השיא נמדד לפי קורות החיים הממוצע נאמד ב -12.7% ל סרום גולמי של 14.2% על דגימות לבורסקאות. הווריאציות שוליים יכול להיות בגלל השתנות פנימית של המכשיר MALDI והציע On שבב המקדים ואחסון לא לגרום לכל שינוי ניכר פרופילים חלבון טרשת נפוצה. ניסוי דומה שבוצעה על סיליקון נקבובי לא. סרום יבשים התאושש לאחר האחסון על משטח סיליקון היה מופרדים על שבבים של MPS לפני ניתוח MALDI. פרופיל MS עניים שהתקבלו הראו יתרון ייצוב פני השטח mesoporous. באנלוגיה עם מנגנונים שנקבעו מראש קודם לכן, אנו משערים כי המין LMW לכודים בתוך nanopores את נשמרו מן השפלה דרך למעט הגודל של פרוטאזות, או על ידי עיכוב פעילות סטרית פרוטאוליטים שלהם בחלל הקטן של nanopores את. השיטה מבוססת שבב MPS יכול להיות כלי רב עוצמה פפטיד ו פרופיל חלבון LMW המחקר נוזלים מורכבים ביולוגי. השבבים של MPS זולים לייצור לאפשר ייצור בקנה מידה של עד להשגת עיבוד בו זמני של מספר גדול של דגימות, מתן תכונות יתרון להקרנה גישוש ביוסמן הגילוי.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם מגיב </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגי </td><td> תגובות </td></tr><tr><td> Tetraethoxysilane </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 131903 </td><td> 98% </td></tr><tr><td> ספין coater </td><td> ברואר מדע </td><td> Cee 200X </td><td></td></tr><tr><td> פלזמה אשר </td><td> Nordson במרץ </td><td> AP-600 </td><td></td></tr><tr><td> ספקטרוסקופיות Ellipsometer </td><td> JA Woollam ושות </td><td> M-2000DI </td><td></td></tr><tr><td> MALDI-TOF </td><td> יישומי Biosystems </td><td> Voyager-de-STR </td><td></td></tr><tr><td> α-cyano-4-hydroxycinnamic חומצה </td><td> Sigma-Aldrich ושות </td><td> C8982 </td><td> מטריקס עבור MALDI-TOF </td></tr><tr><td> טרנס 3 ,5-dimethoxy-4-hydroxycinnamic חומצה </td><td> Sigma-Aldrich ושות </td><td> 85429 </td><td> מטריקס עבור MALDI-TOF </td></tr><tr><td> מערבבים בצלחת חמה </td><td> Thermo Scientific </td><td> 11-475-30Q </td><td></td></tr><tr><td> CultureWell מחולק לתאים coverglass </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> GBL103350 </td><td> 3 מ&quot;מ קוטר. × 1 עומק מ&quot;מ, 3-10 μL, סטרילי </td></tr><tr><td> Pluronic F 127 </td><td> BASF </td><td></td><td> PEO 106-70-PPO PEO 106 </td></tr><tr><td> Pluronic L121 </td><td> BASF </td><td></td><td> PEO 5-70-PPO PEO 5 </td></tr><tr><td> Pluronic P123 </td><td> BASF </td><td></td><td> PEO 20-70-PPO PEO 20 </td></tr></tbody></table> 1. לוח פיסיקלי כימי וריכוזים שנועדו (משקל מולקולרי ו-ISOנקודת חשמל) של הפפטיד נבחרת סטנדרטים חלבון.

low molecular weight protein enrichment on mesoporous silica thin films for biomarker discovery

זיהוי סמנים ביולוגיים במחזור בעל פוטנציאל גדול עבור גישות פולשניים שאינם באבחון התחזית המוקדמת, כמו גם ניטור של היעילות הטיפולית. 1-3 proteome במחזור נמוך משקל מולקולרי (LMWP) מורכבת של חלבונים קטנים לשפוך מן רקמות תאים או שברי פפטידים שמקורם השפלה פרוטאוליטים של חלבונים גדולים יותר, נמצא קשור למצב פתולוגי אצל חולים וכנראה משקף את מצב המחלה. 4,5 למרות אלה יישומים קליניים אפשריים, שימוש ספקטרומטריית מסה (MS) לפרופיל LMWP מ נוזלים ביולוגיים הוכיחה להיות מאוד מאתגר בשל טווח דינמי גדול של ריכוזי חלבון פפטיד בסרום. 6 ללא מדגם טרום טיפול, חלק יותר חלבונים בהיקף נרחב ביותר לטשטש את הזיהוי של שפע מינים נמוך בסרום / פלזמה. שוטפים proteomic גישות מבוססות, כגון polyacrylamide דו מימדי ג&#39;ל אלשיטות ectrophoresis (2D-PAGE) ו proteomics הרובה הם עתירי עבודה, תפוקה נמוכה והתאמתם הצעות מוגבלות ליישומים קליניים. 7-9 לכן, אסטרטגיה יעילה יותר יש צורך לבודד LMWP מן הדם ולאפשר את הקרנת תפוקה גבוהה של דגימות קליניות . כאן, אנו מציגים מהיר, יעיל ואמין חלוקה מרובת מערכת המבוססת על שבבי סיליקה mesoporous במיוחד כדי למקד ולהעשיר LMWP. 10,11 mesoporous (MPS) סיליקה שכבות דקות עם תכונות מתכונן הננומטרי היו מפוברקות באמצעות קופולימר triblock מסלול תבנית . שימוש בתבניות פולימריים שונים ריכוזים פולימר בתמיסה מבשר, שונות גודל הנקבוביות הפצות, מבנים הנקבוביות, קישוריות ואת מאפייני פני השטח נקבעו ויושמו להתאוששות סלקטיבית של חלבונים מסה נמוכה. ניתוח סלקטיבי של פפטידים מועשר אל subclasses שונות על פי מאפייני physicochemical שלהם יהיה enhance את היעילות של התאוששות זיהוי שפע של מינים נמוכים. בשילוב עם ספקטרומטריית מסה וניתוח סטטיסטי, הראינו את הקשר בין המאפיינים Nanophase של הסרטים סיליקה mesoporous דקים הספציפיות והיעילות של קצירת מסה נמוכה proteome. התוצאות המוצגת כאן לחשוף את הפוטנציאל של הטכנולוגיה המבוסס על ננוטכנולוגיה כדי לספק חלופה רב עוצמה לשיטות קונבנציונליות של קצירת LMWP של נוזלים ביולוגיים מורכבים. בגלל היכולת לכוון את תכונות החומר, יכולת ייצור בעלות נמוכה, פשטות המהירות של אוסף המדגם, וכן את הדרישות מדגם מופחת באופן משמעותי לניתוח, זה ננוטכנולוגיה חדשנית באופן משמעותי להשפיע על תחום המחקר סמן proteomic ו proteomic קליני הערכה.

Watch this Scientific Journal Video about Low Molecular Weight Protein Enrichment on Mesoporous Silica Thin Films for Biomarker Discovery at JoVE.com

Low Molecular Weight Protein Enrichment on Mesoporous Silica Thin Films for Biomarker Discovery

פיתחנו טכנולוגיה המבוססת על הסרט סיליקה mesoporous דק להתאוששות סלקטיבית של חלבונים נמוך משקל מולקולרי ופפטידים מ בסרום אדם. פיסיקלי כימי את המאפיינים של שבבי mesoporous שלנו היו מכוון היטב כדי לספק שליטה משמעותית להעשרת פפטיד ולכן פרופיל proteome סרום למטרות אבחון.

חלבון נמוך מולקולרית משקל העשרה על סרטים סיליקה mesoporous דק גילוי סמן ביולוגי

The identification of circulating biomarkers holds great potential for non invasive approaches in early diagnosis and prognosis, as well as for the ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Developing Custom Chinese Hamster Ovary-host Cell Protein Assays using Acoustic Membrane Microparticle Technology

פיתוח התאמה אישית הסינית השחלות-מארח אוגר Cell חלבון מבחני באמצעות טכנולוגיה אקוסטית microparticle ממברנה

Custom assays for unique proteins are often limited to time consuming manual detection and quantitation techniques such as ELISA or Western blots due to ...

Low-Cost Cryo-Light Microscopy Stage Fabrication for Correlated Light/Electron Microscopy

בעלות נמוכה cryo-Light Stage מיקרוסקופית ייצור עבור אור בקורלציה / מיקרוסקופית אלקטרונים

The coupling of cryo-light microscopy (cryo-LM) and cryo-electron microscopy (cryo-EM) poses a number of advantages for understanding cellular 
dynamics ...

Synthesis, Assembly, and Characterization of Monolayer Protected Gold Nanoparticle Films for Protein Monolayer Electrochemistry

סינתזה, הרכבה, אפיון monolayer מוגן סרטים Nanoparticle זהב עבור אלקטרוכימיה monolayer חלבון

Colloidal gold nanoparticles protected with alkanethiolate ligands called monolayer protected gold clusters (MPCs) are synthesized and subsequently ...

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

Microarrays פולימר לגילוי תפוקה גבוהה של Biomaterials

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a ...

Characteristics of Precipitation-formed Polyethylene Glycol Microgels Are Controlled by Molecular Weight of Reactants

This work describes the formation of poly(ethylene glycol) (PEG) microgels via a photopolymerized precipitation reaction. Precipitation reactions offer ...

Hydrogel Nanoparticle Harvesting of Plasma or Urine for Detecting Low Abundance Proteins

הידרוג&#39;ל Nanoparticle קציר של פלזמה או שתן לגילוי חלבונים שפע נמוך

Novel biomarker discovery plays a crucial role in providing more sensitive and specific disease detection. Unfortunately many low-abundance biomarkers ...

From Fast Fluorescence Imaging to Molecular Diffusion Law on Live Cell Membranes in a Commercial Microscope

מהדמיה מהירה פלואורסצנטי לחוק דיפוזיה מולקולרי בקרום תא חי במיקרוסקופ מסחרי

It has become increasingly evident that the spatial distribution and the motion of membrane components like lipids and proteins are key factors in the ...

Design and Construction of Artificial Extracellular Matrix (aECM) Proteins from Escherichia coli for Skin Tissue Engineering

Design and Construction of Artificial Extracellular Matrix aECM Proteins from Escherichia coli for Skin Tissue Engineering

עיצוב ובנייה של תאי מטריקס המלאכותי (aECM) חלבונים מ<em&gt; Coli Escherichia</em&gt; להנדסת רקמות עור

Recombinant technology is a versatile platform to create novel artificial proteins with tunable properties. For the last decade, many artificial proteins ...

Microfluidic Genipin Deposition Technique for Extended Culture of Micropatterned Vascular Muscular Thin Films

טכניקת microfluidic Genipin הפקדת לתרבות מורחבת של כלי דם micropatterned השרירים Thin Films

The chronic nature of vascular disease progression requires the development of experimental techniques that simulate physiologic and pathologic vascular ...

Rod-based Fabrication of Customizable Soft Robotic Pneumatic Gripper Devices for Delicate Tissue Manipulation

רוד מבוססי ייצור של מכשירים גריפר פניאומטיים רובוטית להתאמה אישית רך עבור מניפולציה רקמה עדינה

Soft compliant gripping is essential in delicate surgical manipulation for minimizing the risk of tissue grip damage caused by high stress concentrations ...