Rekombinanttivasta-aineilla pinnoitetut, mikrofluidistiset SU-8 sovellukset

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2014-06-16
Department
Major/Subject
Biotroniikka
Mcode
S3037
Degree programme
BIO - Bioinformaatioteknologia
Language
en
Pages
97+15
Series
Abstract
Vasta-ainemääritys perustuu vasta-aineen ja antigeenin väliseen spesifiseen sitoutumiseen, jonka avulla voidaan määrittää erilaisia aineita näytteistä. Mikrofluidistiset, polymeeriset vasta-ainesirut, jotka ovat perinteisen määrityksen miniaturisointeja, mahdollistavat halvat materiaalikustannukset, kertakäyttöisyyden ja nopean analysoinnin. Niiden avulla pystytään seulomaan nopeasti suuriakin näytemääriä, mikä edesauttaa mm. useiden tautien diagnosointia. Tällaisten sirujen valmistus ei kuitenkaan ole yksinkertaista, koska vasta-aineet herkkinä molekyyleinä denaturoituvat helposti kiinnityksen yhteydessä. Toimiva vasta-ainesiru vaatii sekä tarkkaa suunnittelua alustan että kiinnitysmenetelmän valinnan suhteen. Tässä diplomityössä esitetään ensimmäiset tulokset -MPA Fab F5 rekombinanttivasta-aineen kiinnittämisestä SU-8:n pintaan valottumisessa vapaaksi jäävien epoksiryhmien avulla. Työssä käsitellään kahden eri kiinnitysmenetelmän, suoran (satunnainen, kovalenttinen) ja suunnatun (IDA-Co), optimointia vasta-aineen inkubaatioajan, antigeenin määrän, inkubaatioliuoksen, pinnan käsittelyn sekä pinnan että vasta-aineen stabiilisuuden suhteen. Menetelmiä myös verrattiin toisiinsa. Työssä tutkittiin SU-8:n soveltuvuutta MALDI-mittausalustaksi. Lisäksi työssä toteutettiin täysin SU-8:sta valmistettu siru, jonka toiminta perustuu kapillaari-ilmiöön ja kanavien rakenteeseen koodattuun ja täysin uudenlaiseen, paikka-selektiiviseen kiinnitykseen. Diplomityö toimii kattavana ohjeena jatkotutkimuksille vasta-aineiden kiinnittämisestä SU-8 pintaan. Työssä saadut tulokset osoittavat, että vasta-aineen kiinnitys SU-8 pintaan on mahdollista molemmilla menetelmillä. Suora kiinnitysmenetelmä osoittautui yli 80 % kokeista orientoitua menetelmää paremmaksi. Lopputuotetta ajatellen, orientoidun kiinnityksen tulosten parempi toistettavuus on kuitenkin toivottavampaa. MALDIn sensitiivisyys ei vielä ollut riittävä SU-8 käyttöön mittausalustana. Vasta-ainesirututkimuksissa sen sijaan pystyttiin osoittamaan oikea kontaktikulma (42º) ja SU-8 kanavarakenteiden oikeat parametrit (paksuus: 14.8 µm ja kuvioriviväli: 23 µm), joiden avulla siru toimi halutunlaisesti.

Immunoassay is a bioanalytical test, which utilizes the specific binding capability the antibody and the target analyte have towards each other, in order to detect different analytes from the samples. The miniaturized, polymeric microfluidic immunoassays, called as immunochips combine the cheap material costs, disposability and fast analysis. They enable large amounts of samples to be screened fast, which assists prognostication of many hazardous diseases. However, the development is not a straightforward process as the antibodies are delicate molecules and easily denatured when coupled to polymers. The functional application demands both careful planning regarding the surface modification of the substrate and the choice of the antibody immobilization method as they both have a major impact on the functioning of the application. In this thesis, the preliminary results of -MPA Fab F5 immobilization onto SU-8 surface via residual epoxy groups are shown. Two different approaches are presented: random covalent and IDA-Co chelation, oriented immobilization. Both methods were studied in terms of different immobilization parameters (antibody incubation time, antigen amount, incubation buffer, SU-8 surface modification and both, SU-8 and antibody stability) and compared to each other. In addition, the possibility to use bare SU-8 as a MALDI base was studied and construction of a SU-8 immunoassay chip, where an innovative immobilization method based on position-selectivity and capillary action as the power source were used, was presented. This thesis serves as a comprehensive guideline for the follow-up studies of the antibody immobilization onto SU-8 surface. These preliminary results indicate that the antibody immobilization onto SU-8 with both of the presented immobilization methods is feasible. The comparison studies showed that the random immobilization was better in over 80 % of the studied cases. Despite the higher antibody efficiency responses the random immobilization offered, the better repeatability obtained in the oriented immobilization would favor it at least while thinking the functional applications. In MALDI studies, the sensitivity was still inadequate. In the immunochip studies, a correct contact angle (42º) and the layer parameters (thickness: 14.8 µm, consecutive row distance: 23 µm), which yielded the correct functioning of the presented application, were determined.
Description
Supervisor
Franssila, Sami
Thesis advisor
Nevanen, Tarja
Jokinen, Ville
Keywords
SU-8, recombinant antibody, microfluidics, antibody immobilization, rekombinanttivasta-aine, mikrofluidistiikka, vasta-aineen kiinnitys
Other note
Citation