Biotechnologie und Biomedizin

Die Tryptophan-Phosphoreszenz innerhalb von Proteinmolekülen gewinnt an Bedeutung als Sonde für die Dynamik und Struktur von Proteinen. Die Lebensdauer der Tryptophan-Phosphoreszenz, τ, variiert mit der lokalen Umgebung und der Konformation des Proteinmoleküls.

Die hier beschriebenen Proben waren DNA-35-Basenfragmente, die thiol-modifiziert auf einer dicken Goldschicht abgelagert wurden. Obwohl dieses Experiment in Luft durchgeführt werden kann, ist es wichtig, solche Proben in einer Biosensor-Konfiguration zu untersuchen, in der die gewünschte Wechselwirkung zwischen der graftierten DNA und verschiedenen Analytlösungen charakterisiert werden kann. Die Leistungsfähigkeit des UVISEL spektroskopischen phasenmodulierten Ellipsometers ermöglicht eine sehr empfindliche und selektive Untersuchung der Kinetik und Quantifizierung solcher Wechselwirkungen.

Diese Anwendungshinweis zeigt, dass die HORIBA Scientific SPRi-Plattform für die Analyse von aptamerbasierten molekularen Wechselwirkungen geeignet ist. Zu diesem Zweck wird die Interaktion zwischen dem menschlichen IgE-Protein, einem Antikörper, der an allergischen Reaktionen beteiligt ist, und einem menschlichen IgE-spezifischen Aptamer als Machbarkeitsnachweis präsentiert.

Beschreibung der Vorteile der Kombination der Verwendung von Peptidchips mit einer direkten, label-freien Detektion, wie sie durch SPR-Bildgebung (Surface Plasmon Resonance Imaging) erreicht wird.

Während Biochips, die der Zellanalyse gewidmet sind, Interesse an der Entwicklung neuer Werkzeuge für diagnostische und Forschungszwecke geweckt haben, spielt die Mikroarray-Technologie eine entscheidende Rolle bei der Erkennung von Wechselwirkungen; Darüber hinaus kombiniert die optische Detektion durch Surface Plasmon Resonance Imaging (SPRi) beide Techniken und bietet großes Interesse für die Echtzeitmessung der label-freien Zelloberflächenbindung.

Die oberflächenverstärkte Ramanstreuung (SERS) ist eine leistungsstarke, plasmonikbasierte Analysetechnik für die Biosensorik. Der SERS-Effekt beruht auf Nanostrukturen, die so gestaltet werden müssen, dass sie die Verstärkungsfaktoren und die molekulare Spezifität maximieren. Neben der numerischen Modellierung wäre ein analytisches Werkzeug, das in der Lage ist, lokale Verstärkungen bildlich darzustellen, ein zusätzlicher Wert.

Die Kopplungsansätze von SPR an LC-MS und massenspektrometrische Verfahren (SELDI) zur Identifizierung von auf DNA-Oberflächen gefangenen Proteinen wurden verglichen.

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), die größte Familie von integralen Membranproteinen, sind an der Regulierung vieler physiologischer Funktionen beteiligt und gelten als eines der erfolgreichsten therapeutischen Ziele für ein breites Spektrum von Krankheiten (etwa 30 % der derzeit auf dem Markt befindlichen Medikamente). Trotz ihres pharmakologischen Potenzials existieren jedoch für die Mehrheit der GPCRs keine klinisch nützlichen Liganden. GPCRs sind extrem hydrophob und zeichnen sich durch sieben transmembran-spannende α-Helices aus. Diese Rezeptoren benötigen eine lipidische Umgebung, um die native Struktur, Konformation und Aktivität aufrechtzuerhalten. Typischerweise werden GPCRs in nativen Geweben in niedrigen Mengen exprimiert.

Die Verwendung von niedermolekularen Molekülen in den Bereichen der Arzneimittelentdeckung und der Agrar- und Lebensmittelindustrie ist im Laufe eines Jahrhunderts der Arzneimittelforschung und der wissenschaftlichen Entwicklung in der Landwirtschaft und im pharmazeutischen Bereich zunehmend wichtig geworden.

Zu den möglichen Fluoreszenz-Biosensoren für die medizinische und biochemische Überwachung und Bildgebung gehören die Flavonoide, Verbindungen, die in vielen Pflanzen und deren Produkten vorkommen, wie z.B. in Tee, Schokolade und Rotwein.

Diese Anwendung hebt die Entwicklung eines Oligosaccharid-Chips (Oberflächenfunktionalisierung, Dichte der Immobilisierung, Länge des Spacer-Arms) auf derselben SPRi-Plattform unter Verwendung von leitfähigen Polymeren hervor. Diese Ergebnisse werden am Beispiel der Interaktionen zwischen HS und dem Chemokin SDF-1 α verdeutlicht.

Obwohl die Fluoreszenz-Zeitskala gut geeignet ist, um viele biologische Prozesse zu verfolgen, besteht oft die Anforderung, diese Prozesse über längere Zeiträume zu überwachen.

Gene können auf verschiedene Arten mutiert werden. Die einfachste Art der Mutation besteht in einer Veränderung einer einzelnen Base in der Sequenz eines bestimmten Gens (ähnlich einem Tippfehler in einem falsch geschriebenen Wort). In anderen Fällen können eine oder mehrere Basen hinzugefügt oder gelöscht werden. Manchmal werden auch Segmente eines DNA-Moleküls versehentlich wiederholt, gelöscht oder verschoben.

Unsere SPRi-Technologie (Surface Plasmon Resonance Imaging) ist in der Lage, multiplexierte, label-freie biologische Interaktionen in komplexen Medien wie Serum zu messen. Wir werden die Fähigkeit demonstrieren, spezifische Interaktionen zwischen immobilisierten Peptiden und Proteinen aus nicht gereinigten Immunseren zu überwachen, indem wir eine Cystamin/Glutaraldehyd-SAM-Oberflächenchemie auf der Oberfläche des Biochips verwenden.

Die Prävalenz von Allergien in der Welt liegt zwischen 30 und 40 %. Obwohl es medizinische Behandlungen wie Antihistaminika und Desensibilisierung gibt, steigt diese Zahl ständig an. Daher wird in diesem Anwendungsbericht die Identifizierung und chemische Charakterisierung von Aeroallergenen durch Raman-Mikroskopie es ermöglichen, Menschen, die von Atemwegsallergien betroffen sind, vor der Anwesenheit dieser Art von Allergenen in der Innen- und Außenluft zu schützen.

Über 20 % der europäischen Bevölkerung leidet an Atemwegsallergien. Viele Faktoren können diese Immunfunktionsstörungen verursachen. Der Zweck dieses Machbarkeitsnachweises ist es, zu zeigen, dass die Oberflächen-Plasmonen-Resonanz-Bildgebung (SPRi) eine geeignete Technik zur Erkennung von Allergenen ist.

Die Charakterisierung proteinbasierter Proben mittels Fluoreszenzspektroskopie ist grundlegend für unser Verständnis von biomolekularer Struktur, Wechselwirkungen und Dynamik, die für die Wirkstoffforschung, Biophysik und Zellbiologie entscheidend sind. Dennoch stehen Forscher vor anhaltenden Herausforderungen.

HORIBA bietet der pharmazeutischen Industrie, Biotech-Unternehmen und akademischen Forschungslaboren leistungsstarke Instrumente, die auf der SPRi-Technologie (Surface Plasmon Resonance Imaging) basieren. Um die Leistungsfähigkeit dieser Technologie zu demonstrieren, führten wir ein Experiment basierend auf einer Antikörper-Antigen-Interaktion durch. Die originale Oberflächenchemie in Kombination mit einem elektrochemischen Prozess ermöglicht die schnelle Kopplung von Biomolekülen an die Goldschicht (Polypyrrol-Co-Polymerisation) auf der Oberseite eines Glasprismas.

Proben können wertvoll sein. Entweder möchte man sie nicht verschwenden, oder man hat möglicherweise nicht viel Ausgangsmaterial. Biologische Proteine und Enzyme beispielsweise werden oft in kleinen Mengen gewonnen und können teuer sein.

Heute wurden verschiedene Ersatzstoffe für Knochenmaterialien in der Orthopädie, Klinik und Chirurgie erforscht und entwickelt. In den letzten Jahren wurde aktiv an knochenprothetischen Materialien geforscht, die eine Zusammensetzung ähnlich dem lebenden Knochen aufweisen, und der Bedarf an einer Methode zur Messung des Kohlenstoffgehalts in diesen Materialien nimmt zu.

Diese Anwendung berichtet über die TERS-Charakterisierung von binären Phospholipid-Doppelschichtsystemen, die auf einen mit Gold beschichteten Objektträger aufgebracht wurden. Solche Proben werden als Modellproben verwendet, um die Verteilung eines Lipidbestandteils auf nanometerskala direkt und chemo-selektive zu visualisieren.

In Pflanzen sind eine Vielzahl von Elementen vorhanden. Einige Elemente spielen wichtige Rollen als Pflanzennährstoffe oder Enzyme, während andere Elemente unerwartet aufgrund von Umweltverschmutzung akkumulieren. Während es wichtig ist, die Gesamtgehalte einzelner Elemente aus einer ernährungsphysiologischen und ökotoxikologischen Perspektive zu verstehen, ist auch die Verteilung der Elemente wichtig, um die Mechanismen des Stoffwechsels und der Aufnahme in Pflanzen besser zu verstehen.

Die Elementverteilung ist wichtig, um den Stoffwechsel in biologischen Proben zu verstehen. Biologische Proben enthalten Wasser oder Gas und können daher nicht in einer vollständigen Vakuumumgebung gemessen werden, da sie erheblich beeinflusst oder beschädigt werden. Der einzigartige Teilvakuummodus oder He-Spülmodus der XGT-9000-Serie ermöglicht die Analyse biologischer Proben, ohne die Empfindlichkeit gegenüber den leichten Elementen zu beeinträchtigen.

Kalzium-Mikronodule werden in Maulbeerblättern identifiziert, und die XRF-gestützte Bildgebung zeigt eine Korrelation zwischen der Nodulkonzentration und dem Blattalter. In einer separaten Studie wird die Aufnahme von Schwermetall-Elementen durch Pflanzen untersucht, wobei hochauflösende Bilder schnell erfasst werden, um die Verteilung von Blei im Blatt darzustellen.

Die Wirkung von Zink auf die Heilung von Magengewüren wurde untersucht – kartierte Bildgebung von Gewebeproben zeigt Hinweise auf Zinkansammlung im ulzerierten Gewebe. In einer separaten Studie wurde ein Fischotolith ("Ohrknochen") analysiert, um seine heterogene elementare Zusammensetzung und physikalische Struktur zu offenbaren.

Eine Bildgebungsplattform, die Raman-Mikroskopie mit verbesserter Dunkelfeld- und hyperspektraler Bildgebungstechnologie kombiniert, wurde verwendet, um Lungenschnitte mit Kohlenstoffnanoröhren zu untersuchen. Sie ermöglichte die einfache Identifizierung der Regionen, die die Kohlenstoffnanoröhren enthalten, gefolgt von einer spektroskopischen Charakterisierung der chemischen Zusammensetzung.

Die Raman- und Resonanz-Raman-Spektroskopie haben sich als wichtige Forschungswerkzeuge zur Untersuchung von Struktur-Funktions-Beziehungen in Enzymen erwiesen.

Silica ist derzeit eines der wichtigsten industriellen Materialien, dessen Nanopartikel über einen Sol-Gel-Prozess gebildet werden.

Die Untersuchung von Singulett-Sauerstoff (1O2) ist von Interesse, hauptsächlich, da es sich um eine hochreaktive Spezies handelt. Er kann durch Photosensibilisierung erzeugt werden, normalerweise von einem Molekül wie einem Farbstoff oder Porphyrin. Durch die geeignete Auswahl des Sensibilisators, das Vorhandensein von Sauerstoff und Licht kann 1O2 selektiv erzeugt werden. Aus biologischer Sicht hat er die Fähigkeit, Zellen zu schädigen und zu zerstören, was zu einem Interesse an seiner Verwendung als Antikrebsmittel in der Photodynamischen Therapie (PDT) geführt hat.

Eine schnelle und quantitative analytische Bewertung von Karies ist in jeder Studie über die Umweltfaktoren, die eine solche Karies fördern, erforderlich. Diese Informationen sind entscheidend für jede Studie darüber, welche zahnmedizinischen Produkte am effektivsten sind, um die Karies zu verlangsamen oder zu stoppen.

Aktuelle Entwicklungen in der CMOS-Technologie ermöglichen die Weitfeld-Lebensdauerabbildung (FLIM) in Echtzeit, um mobile Proben und Kinetik zu untersuchen sowie für die Fernabbildung eingesetzt zu werden.

Diese Anwendungsnotiz beschreibt FLIM-Technologie und deren Umsetzung unter Verwendung der FLIMera- und InverTau-Instrumente von HORIBA. Diese Instrumente, basierend auf zeitkorrelierter Einzelphotonenzählung (TCSPC), verbessern die Fluoreszenzmikroskopie, indem sie einen zusätzlichen Kontrastmechanismus auf Basis der Fluoreszenzlebenszeit bieten.

Schnelle Mischzubehörteile zur Durchführung von Stoppflussmessungen haben Anwendung bei der Charakterisierung von Wechselwirkungen und Reaktionen gefunden, die in Lösungen auftreten.

Diese technische Notiz beschreibt die kinetische Fluoreszenz als analytische Technik zur Quantifizierung nicht-fluoreszierender Spezies. Die Technik wird zur Bestimmung von Thiamin (Vitamin B1) in Lösung angewendet.

Die Wahl der Schutzgruppe ist von entscheidender Bedeutung für den Erfolg vieler Schritte in der organischen Synthese und der Manipulation polyfunktioneller Moleküle, da sie die Bildung unerwünschter Nebenprodukte und Reaktionen verhindern kann.

Diese Studie demonstriert die Anwendung der Excitation Emission Matrix-Messung zur Überwachung der Bedingungen des Zellkulturmediums während der Proliferation von Säugetierzellen.

Als Dr. Charles Mazel von Physical Sciences (Andover, MA) beschloss, Fluoreszenzmessungen an Korallen durchzuführen, begann er nach dem richtigen Instrument zu suchen. Das Instrument musste transportabel sein und in der Lage sein, die Roll- und Gierbewegungen an Bord eines Schiffs auszuhalten.

Biologische Prozesse können durch die Untersuchung der Genexpression mittels eines "molekularen Leuchtturms" (einzelsträngige DNA, ssDNA) verfolgt werden, einem haarnadel-förmigen Oligonukleotid mit einem Fluorophor (Spender) und einem Quencher (Akzeptor).

Polarisiertes Licht, das auf ein fluoreszierendes Molekül trifft, führt zu polarisierten Fluoreszenz. Diese polarisierte Emission kehrt allmählich zur unpolarisierten Fluoreszenz zurück, abhängig von der rotatorischen Diffusion und anderen Faktoren.

Die Fluoreszenzspektren von intrinsischen Proteinfluorophoren wurden umfassend untersucht und zur Erforschung biologischer Ereignisse verwendet. Native Fluorophore im menschlichen Gewebe umfassen NADH, Kollagen, Elastin, Tryptophan, Tyrosin, Porphyrine und FAD.

Die potenziellen gesundheitlichen Vorteile, die sich aus der antioxidativen Aktivität von Curcumin, das häufig in Kurkuma (Curcuma longa L.) vorkommt, ergeben, haben das Interesse mehrerer Forschungsgruppen geweckt.

Diese Anwendungshinweis untersucht die Verwendung von Duetta für eine gängige Absorbanzanwendung, die Protein A280-Anwendung.

Durch ihre benutzerfreundliche Software ermöglicht Duetta verschiedene Messungen im Zusammenhang mit Biomolekülen wie DNA, RNA und Proteinen, einschließlich der Bestimmung der Proteinkonzentration, der Reinheit von DNA/RNA, der Ermittlung der Konzentration einer unbekannten Probe basierend auf einer standardbasierten Kalibrierkurve, Pass/Fail-Tests sowie aller standardmäßigen Messungen von Fluoreszenz und Absorption.

Ein Mausmodell für die menschliche Atherosklerose wurde entwickelt, bei dem die Tiere ApoE fehlen; diese Tiere werden als ApoE-Knockout-Mäuse bezeichnet. Diese beiden Messungen – die Ergebnisse der Aorta eines ApoE-Knockout-Maus und die Ergebnisse der chemischen Untersuchung – deuten darauf hin, dass die Globulusablagerungen Cholesterin, das in Fettsäure gelöst ist, enthalten und somit als früher Indikator für den Atheroskleroseprozess in Tiermodellen während der Arzneimittelentwicklung verwendet werden können.

Die konfokale Raman-Spektroskopie wird zunehmend als eine Technik mit hohem Potenzial für die nicht-invasive Untersuchung biologischer Gewebe und menschlicher Haut unter in vivo-Bedingungen anerkannt. Die Raman-Spektroskopie kann angewendet werden, um Informationen über die molekulare Zusammensetzung der Haut bis in mehrere hundert Mikrometer unter der Hautoberfläche zu erhalten.

Durch die Kopplung von Raman-Spektroskopie mit Mikroskopie ist es möglich, vollständige spektrale Informationen mit einer räumlichen Auflösung von etwa 1 µm zu erhalten. Allerdings ist Raman ein schwaches Phänomen, und seine Empfindlichkeit ist nicht immer ideal, insbesondere bei der Analyse von oft relativ niedrigen Konzentrationen intrazellulärer Komponenten.

Die Raman-Mikroskopie ist eine Technik, die sich in einer Vielzahl von Anwendungen als äußerst wertvoll erwiesen hat. In der biomedizinischen Forschung wird ihre Relevanz für die hochselektive Identifizierung von Biomolekülen, einschließlich Aminosäuren und Proteinen, DNA/RNA und chemotherapeutischen Medikamenten, zunehmend erkannt. Allerdings ist die Effizienz der Raman-Streuung gering, die Erfassungszeiten können lang sein und die Nachweisgrenzen hoch.

Die Raman-Spektroskopie wurde als nicht-invasive Methode zur Analyse von Spermien-DNA und dem Einfluss von UV-Bestrahlung auf die Spermien bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Raman-Spektroskopie in Kombination mit multivariater Analyse reproduzierbare und genaue Informationen über die DNA der Spermien sowie über die Auswirkungen und den Ort der Schädigung liefert.

Schnelle und nicht-invasive Methoden für klinische und nicht-klinische Untersuchungen von biologischem Gewebe werden zunehmend benötigt. Die Raman-Bildgebung im Mikromaßstab kann entscheidende Fragen zur Morphologie und strukturellen Entwicklung des Gehirngewebes von Affen beantworten.

Die Identifizierung von kontaminierenden Mikroben ist ein wichtiges Sicherheitsproblem in vielen Bereichen, wie z.B. der Kontrolle der Lebensmittelqualität und der Herstellung von pharmazeutischen und kosmetischen Produkten. Frühere Forschungen haben das Potenzial der Raman-Spektroskopie in Kombination mit chemometrischen Methoden gezeigt, um sowohl Bulk-Proben als auch einzelne Bakterien- und Hefezellen zur Klassifizierung auf Arten- und Stamm-Ebene zu untersuchen.

Traditionell war Raman eine Technik der Materialwissenschaftler, Physiker oder Chemiker, aber da sich die Instrumentierung weiterentwickelt, wird die Kraft von Raman in biologischen und medizinischen Anwendungen schnell erkannt, nicht zuletzt wegen des hohen Informationsgehalts und einer ausgezeichneten Toleranz gegenüber Wasser.

Die Verkürzung der Bearbeitungszeit ist ein vorrangiges Ziel in der klinischen Diagnostik. Wir haben die Diskriminierungskraft der Raman-Spektroskopie bei der Analyse von Mikrocolonien von neun Bakterien- und einer Hefespezies direkt auf festem Kulturmedium nach einer verkürzten Inkubationszeit von 6 Stunden (im Vergleich zu 24 Stunden für Makrocolonien) bewertet. Dieser Ansatz, der die Probenvorbereitung und Kulturzeit minimiert, würde es ermöglichen, die Kultur nach der Identifizierung wieder aufzunehmen, um nachfolgende Antibiotikaempfindlichkeitstests durchzuführen.

In diesem Anwendungsbericht wird SERS verwendet, um das Verhalten des Glykoproteins αIIbβ3 zu untersuchen, das eine entscheidende Rolle bei der Thrombose spielt (pathologische Blutgerinnung, die die Blutzufuhr zu Geweben und Organen verringern oder vollständig stoppen kann, was zu einem Myokardinfarkt oder Schlaganfall führen kann).

In dieser Studie demonstrieren wir die Fähigkeiten des ViewSizer 3000 als ein Analyseinstrument der nächsten Generation, das auf NTA basiert, um extrazelluläre Vesikel (EV) präzise und effizient über Partikelgröße und Konzentration zu messen und zu charakterisieren.

Nanopartikel, die für die Medikamentenabgabe verwendet werden, sind ein wichtiges Forschungsfeld, das die Lebenswissenschaften mit der Nanotechnologie verbindet. Während die strenge Definition eines Nanopartikels zwischen 1 und 100 nm liegt, können wir den oberen Größenbereich im Kontext dieser Anwendung auf etwa 500 nm erweitern. Die Laserdiffraktion bietet den Vorteil, dass sie größere Partikel messen kann.

Es wurde umfangreiche Forschung betrieben, die den Einsatz von aus Biopolymeren bestehenden Nanopartikeln als Trägersystem für Medikamente untersucht. Ein Großteil der Partikelgrößenanalyse in diesem Bereich wurde mit dynamischer Lichtstreuung (DLS) durchgeführt. Allerdings weisen bestimmte Materialien größere Partikel auf, die außerhalb des oberen Größenbereichs von DLS liegen, jedoch innerhalb der Möglichkeiten der Laserdiffraktion.

Liposomen sind zweilagige Bläschen, die aus Phospholipiden bestehen, die aus natürlichen oder künstlichen Materialien stammen. Sie werden hauptsächlich im pharmazeutischen Bereich zur Behandlung von Krebs als Träger von chemotherapeutischen Medikamenten zum Tumorbereich eingesetzt. Eine genaue und schnelle Messung der Größe von Liposomen ist entscheidend für neuartige und effektive Arzneimittelabgabesysteme.