liu.seSearch for publications in DiVA
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Multivalent Self-Assembled Monolayers with Terminal Mono-, Bis-, and Tris-nitrilotriacetic Acid Groups: Characterization and Application
Linköping University, The Department of Physics, Chemistry and Biology.
Show others and affiliations
Manuscript (Other academic)
Identifiers
URN: urn:nbn:se:liu:diva-14517OAI: oai:DiVA.org:liu-14517DiVA: diva2:23627
Available from: 2007-05-22 Created: 2007-05-22 Last updated: 2010-01-13
In thesis
1. Protein Microarray Chips
Open this publication in new window or tab >>Protein Microarray Chips
2007 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [sv]

Livet tas för givet av de flesta. Det finns däremot många som ägnar stora delar av sitt liv för att försöka lösa dess mysterier. En del av lösningen ligger i att förstå hur alla molekyler är sammanlänkade i det gigantiska nätverk som definierar den levande organismen. Under det senaste seklet har en hel del forskning utförts för att kartlägga dessa nätverk. Resultatet av dessa mödor kan vi se i de läkemedel som vi har idag och som har utvecklats för att bota eller åtminstone lindra olika sjukdomar och tillstånd. Dessvärre finns det fortfarande många sjukdomar som är obotliga (t.ex. cancer) och mycket arbete krävs för att förstå dem till fullo och kunna designa framgångsrika behandlingar. Arbetet i denna avhandling beskriver en analytisk plattform som kan användas för att effektivisera kartläggningsprocessen; protein-mikroarrayer. Mikroarrayer är ytor som har mikrometerstora (tusendels millimeter) strukturer i ett regelbundet mönster med möjligheten att studera många interaktioner mellan biologiska molekyler samtidigt. Detta medför snabbare och fler analyser - till en lägre kostnad. Protein-mikroarrayer har funnits i ungefär ett decennium och har följt i fotspåren av de framgångsrika DNA-mikroarrayerna. Man bedömer att protein-mikroarrayerna har en minst lika stor potential som DNA mikroarrayerna då det egentligen är mer relevant att studera proteiner, som är de funktionsreglerande molekylerna i en organism. Vi har i detta arbete tillverkat modellytor för stabil inbindning av proteiner, som lämnar dem intakta, funktionella och korrekt orienterade i ett mikroarray format. Därmed har vi adresserat ett stort problem med protein mikroarrays, nämligen att proteiner är känsliga molekyler och har i många fall svårt att överleva tillverkningsprocessen av mikroarrayerna. Vi har även studerat en metod att tillverka mikroarrayer av proteiner bundna till strukturer, som modellerats att efterlikna cellytor. Detta är särkilt viktigt eftersom många (hälften) av dagens (och säkerligen framtidens) läkemedel är riktade mot att påverka denna typ av proteiner och att studera dessa i sin naturliga miljö är därför väldigt relevant. I ett annat projekt har vi använt protein mikroarrayer för att detektera fyra vanliga droger (heroin, amfetamin, ecstasy och kokain). Detektionen baseras på användandet av antikroppar som lossnar från platser på ytan när de kommer i kontakt med ett narkotikum. Detta koncept kan enkelt utvecklas till att detektera mer än bara fyra droger. Vi har även lyckats att parallellt mäta förekomsten av en annan typ av förening på mikroarray ytan, nämligen det explosiva ämnet trinitrotoluen (TNT). Detta visar på en mångsidig plattform för detektionen av i princip vilken typ av farlig eller olaglig substans som helst - och på en yta! Vi föreställer oss därför att möjliga tillämpningsområden finns inom brottsbekämpning, i kampen mot terrorism och mot narkotikamissbruk etc. Mikroarrayerna har i denna avhandling utforskats med optiska metoder som tillåter studie av omärkta proteiner, vilket resulterar i så naturliga molekyler som möjligt.

Abstract [en]

Life is a thing taken for granted by most. However, it is the life-long quest of many to unravel the mysteries of it. Understanding and characterizing the incomprehensively complex molecular interaction networks within a biological organism, which defines that organism, is a vital prerequisite to understand life itself. Already, there has been a lot of research conducted and a large knowledge has been obtained about these pathways over, especially, the last century. We have seen the fruits of these labors in e.g. the development of medicines which have been able to cure or at least arrest many diseases and conditions. However, many diseases are still incurable (e.g. cancer) and a lot more work is still needed for understanding them fully and designing successful treatments. This work describes a generic analytical tool platform for aiding in more efficient (bio)molecular interaction mapping analyses; protein microarray chips. Microarray chips are surfaces with micrometer sized features with the possibility of studying the interactions of many (thousands to tens of thousands) (bio)molecules in parallel. This allows for a higher throughput of analyses to be performed at a reduced time and cost. Protein microarrays have been around for approximately a decade, following in the footsteps of the, so far, more successfully used DNA microarrays (developed in the 1990s). Microarrays of proteins are more difficult to produce because of the more complex nature of proteins as compared to DNA. In our work we have constructed model surfaces which allow for the stable, highly oriented, and functional immobilization of proteins in an array format. Our capture molecules are based on multivalent units of the chelator nitrilotriacetic acid (NTA), which is able to bind histidine-tagged proteins. Furthermore, we have explored an approach for studying lipid membrane bound systems, e.g. receptor-ligand interactions, in a parallelized, microarray format. The approach relies on the addressable, DNA-mediated adsorption of tagged lipid vesicles. In an analogous work we have used the protein microarray concept for the detection of four common narcotics (heroin, amphetamine, ecstasy, and cocaine). The detection is based on the displacement of loosely bound antibodies from surface array positions upon injection of a specific target analyte, i.e. a narcotic substance. The proof-of-concept chip can easily be expanded to monitor many more narcotic substances. In addition, we have also been able to simultaneously detect the explosive trinitrotoluene (TNT) along with the narcotics, showing that the chip is a versatile platform for the detection of virtually any type of harmful or illegal compound. This type of biosensor system is potentially envisaged to be used in the fight against crime, terrorism, drug abuse etc. Infrared reflection absorption spectroscopy together with ellipsometry has been used to characterize molecular layers used in the fabrication processes of the microarray features. Imaging surface plasmon resonance operating in the ellipsometric mode is subsequently used for functional evaluation of the microarrays using a well-defined receptor-ligand model system. This approach allows simultaneous and continuous monitoring of binding events taking place in multiple regions of interest on the microarray chip. A common characteristic of all the instrumentation used is that there is no requirement for labeling of the biomolecules to be detected, e.g. with fluorescent or radioactive probes. This feature allows for a flexible assay design and the use of more native proteins, without any time-consuming pretreatments.

Place, publisher, year, edition, pages
Institutionen för fysik, kemi och biologi, 2007. 78 p.
Series
Linköping Studies in Science and Technology. Dissertations, ISSN 0345-7524 ; 1096
Keyword
Microarray, biosensor, biomolecular interaction, narcotics detection, imaging ellipsometry and surface plasmon resonance
National Category
Biophysics
Identifiers
urn:nbn:se:liu:diva-8904 (URN)978-91-85715-10-7 (ISBN)
Public defence
2007-06-12, Planck, Fysikhuset, 581 83 LiU, Linköping, 10:15 (English)
Opponent
Supervisors
Available from: 2007-05-22 Created: 2007-05-22 Last updated: 2009-05-05

Open Access in DiVA

No full text

By organisation
The Department of Physics, Chemistry and Biology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 34 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf