Innowacyjne powierzchnie funkcjonalne przeznaczone do zastosowań w biosensorach i hodowlach komórek opracowali naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego. Ich wynalazek sprawia, że powierzchnia przestaje być jedynie biernym nośnikiem, a staje się aktywnym, zaprogramowanym elementem całego układu.
Nowe materiały umożliwiają selektywne, kontrolowane wiązanie wybranego białka funkcjonalnego przy jednoczesnym skutecznym blokowaniu niespecyficznej adsorpcji innych białek. Selektywność powierzchni uzyskano dzięki szczepieniu kopolimerów złożonych z segmentów OEGMA odpowiedzialnych za odporność na adsorpcję obcych białek oraz segmentów MAA, które po aktywacji umożliwiają kowalencyjne przyłączanie wybranego białka. Badacze określili optymalny skład takich warstw, pozwalający przy praktycznie zerowej adsorpcji niespecyficznej osiągnąć rekordowy poziom immobilizacji białka funkcjonalnego – do 28,7 proc. objętości szczepionych polimerów.
W badaniach skupiono się m.in. na immunoglobulinie G (IgG), wykazując jej wyjątkowo efektywne i selektywne wiązanie z opracowanymi powierzchniami. Takie właściwości mają istotne znaczenie dla konstrukcji biosensorów, ponieważ większa liczba prawidłowo unieruchomionych przeciwciał może prowadzić do zwiększenia czułości pomiarów oraz ograniczenia fałszywie dodatnich sygnałów wynikających z niespecyficznej adsorpcji białek.
Rozmieszczenie przeciwciał w warstwie szczepionych polimerów zostało przeanalizowane za pomocą spektrometrii mas jonów wtórnych ToF-SIMS. Metoda ta pozwoliła także określić, które fragmenty przeciwciała uczestniczą w wiązaniu z powierzchnią oraz jak orientacja cząsteczki wpływa na zachowanie jej aktywności biologicznej i zdolność rozpoznawania antygenu.
Biokompatybilność opracowanych materiałów potwierdzono w hodowlach ludzkich fibroblastów. Dodatkowo wykazano, że kowalencyjne przyłączenie fibronektyny – drugiego białka funkcjonalnego wykorzystanego w badaniach – jeszcze bardziej zwiększa zgodność powierzchni z komórkami.
Opracowane rozwiązanie toruje drogę ku bardziej niezawodnym biosensorom i zaawansowanym biomateriałom, w których powierzchnia przestaje być biernym nośnikiem, a staje się aktywnym, zaprogramowanym elementem całego układu. Wyniki badań przeprowadzonych przez naukowców z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego (pod kierunkiem dr hab. Katarzyny Gajos), we współpracy z badaczami z Uniwersytetu w Gandawie oraz Politechniki Lwowskiej, zostały opublikowane w czasopiśmie „ACS Applied Materials and Interfaces”.
Łukasz Wspaniały, źródło: UJ