Открытая лекция - представление результатов по проекту «Разработка и апробация аналитических систем для мультиплексной внелабораторной серодиагностики приоритетных инфекций крупного рогатого скота»
Математическое моделирование иммунохроматографического анализа
к.х.н. Сотников Д.В.
Институт биохимии им. А.Н. Баха, ФИЦ Биотехнологии РАН
2017
Принцип иммунохроматографического анализа Конкуренция
Принцип иммунохроматографического анализа «Сэндвич»
Реакция антиген-антитело, моделирование ее кинетики
ka
A + R ↔ AR
kd
Скорость реакции
Решение уравнения
Где a = 2[A]0[R]0, b = [A]0 + [R]0 + kd/ka
Первые модели иммунохроматографии
Qian, S., Bau, H.H. (2003) A mathematical
model of lateral flow bioreactions applied to sandwich assays, Analytical Biochemistry,
322, 89-98.
«Сэндвич» ИХА
Равновесные условия!
Конкурентный ИХА
Qian, S., Bau, H.H. (2004) Analysis of lateral flow biodetectors: competitive format,
Analytical Biochemistry, 326, 211-224.
Кинетика взаимодействия аналита с маркерным конъюгатом
ka
A + P ↔ AP
kd
|
80 |
|
|
[A]0 = 100 нМ |
|
60 |
|
|
|
AP (нМ) |
|
|
|
[A]0 = 50 нМ |
40 |
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
[A]0 = 10 нМ |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
[A]0 = 1 нМ |
|
|
|
|
|
|
0 |
100 |
200 |
300 |
|
|
Время (сек) |
|
|
Вывод:
Нельзя использовать приближение равновесных условий!
Диссоциация комплекса
AR → A + R
kd
Доля диссоциировавшего комплекса
Доля диссоциированного комплекса
kd=1, 1/c |
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
kd=0,1, 1/c |
|
|
|
|
|
|
0,9 |
kd=0,01, 1/c |
|
|
|
|||
0,8 |
|
|
|
|
|
||
0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|
|
kd=0,001, 1/c |
|
0,5 |
|
|
|
|
|
||
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
kd=0,0001, 1/c |
|
0,1 |
|
|
|
|
|
||
0,0 |
|
|
|
|
|
kd=0,00001, 1/c |
|
0 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
Время, сек
Вывод:
Можно использовать приближение необратимой реакции
Определение констант взаимодействия антиген-антитело
Biacore |
Принцип метода |
Взаимодействия моноклональных антител с антигеном 38 кДа M. Tuberculosis
KA (M-1) |
ka (M-1сек-1) |
4.55×109 |
6.96×105 |
Определение состава белковых конъюгатов с наночастицами
Определение состава белковых конъюгатов с наночастицами
Количество Ig G на одну |
3D модель конъюгата |
наночастицу |
|
Вывод:
Концентрация антител в коллоидном конъюгате около 100 нМ
Sotnikov D.V., Zherdev A.V., Dzantiev B.B. International Journal of Molecular Sciences. 2015, v. 16, No 1, pp. 907-923.