The lectin coverage efficiency (η) was used to interpret the recognition, which was calculated by the following equation [19]:
η=[Rct−Rct(0)]/Rct(1)
where Rct and Rct(0) are the charge transfer resistance in the presence and absence of lectin, respectively.
Notably, the electrodes with increasing current densities showed, consistently, increasing Rct upon addition of Con A (Figure 1g: 34.8%, Figure 1h: 49.7% and Figure 1i: 72.5%). This implies that the current intensity of AQ, which is related to the total amount of molecules adsorbed onto the electrode, corresponds well with the subsequent impedance change of the glyco-electrode in the presence of lectin. As a result, we produced series of electrodes (five for each set) with increasing current intensities of 9.6 ± 0.2, 15.4 ± 0.5 and 19.8 ± 0.6 μA (Figure 2a). The η of the electrodes were determined to be 35.2 ± 1.3, 54.3 ± 3.5 and 72.9 ± 2.4%, respectively (Figure 2b). These data further suggest the following facts: 1) The electrodes with nearly identical current intensities show reproducible EIS response to a selective lectin, and 2) AQ, while conjugated with a biomolecule, could be exploited as a signal reporter to standardize the EIS-based biosensor fabrication via voltammetry.
Figure 2. Standardized detection of mannose-Con A interactions via electrochemical impedance spectroscopy. (a) Averaged current density (I) of ZBW1 decorated on the graphene electrode of different groups. (b) Averaged lectin coverage efficiency (η) of the graphene electrode decorated withZBW1 of different groups in the presence of Con A (10 μM). The mean I for group I, II and II are 9.6 ± 0.2, 15.4 ± 0.5 and 19.8 ± 0.6 μA, respectively. The mean η for group I, II and II are 35.2 ± 1.3, 54.3 ± 3.5 and 72.9 ± 2.4%, respectively. The original DPV and EIS plots of group I, II and III are shown in Additional file 1: Figures S1, S2 and S3, respectively.
The complexation between AG and graphene was also characterized by various techniques. In the Raman spectra, the intensity ratio of the D band (1355 cm−1) to the G band (1600 cm−1) of theZBW1-nG complex increased (0.92, Figure 3a) comparing to the bare nG (0.86, Figure 3b). This suggests an increase in sp2-hybridization of the complex probably because of the stacking of the aromatic ZBW1 to the surface of graphene [4],[5],[20],[21]. In the meanwhile, peaks characteristic of the stacking of AG to nG were observed in the UV–vis (red shift from 388 nm [orange] to 395 nm [violet] Figure 3c) and FTIR (ν̃ = 2350 cm−1, Additional file 1: Figure S4) spectra of the ZBW1-nG complex. These results suggest the successful assembly of the AG-graphene complex. Furthermore, we observed that the CV and DPV of unmodified anthraquinone on the graphene electrode (Additional file 1: Figure S6) are in good agreement with those ofZBW1, suggesting the functionalization of the electrodes with the anthraquinone group.
Figure 3. Characterization of the compound-graphene complex and sensor selectivity. Raman spectra of (a) nano-graphene (nG) and (b) nG complexed with ZBW1; (c) UV–vis spectra of nG, ZBW1 and the complex; (d) Selectivity of ZBW1- decorated graphene electrode for different proteins including the N-acetyl glucosamine-selective wheat germ agglutinin (WGA), the galactose-selective peanut agglutinin (PNA), bovine serum albumin (BSA) and pepsin (Pep) determined by electrochemical impedance spectroscopy. The original EIS spectra are shown in Additional file 1: Figure S5.
We then tested the selectivity of the biosenor with a series of unselective lectins and proteins including the N-acetyl glucosamine-selective wheat germ agglutinin (WGA), the galactose-selective peanut agglutinin (PNA), bovine serum albumin (BSA) and pepsin (Pep). As shown in Figure 3d, the electrode only showed an impedance change in the presence of the selective Con A with no insignificant response to the unselective proteins. This suggests the usefulness of the EIS sensor developed for the selective detection of lectins.
ศึกษาครอบคลุมประสิทธิภาพ (η) ใช้ในการตีความรับรู้ ซึ่งมีคำนวณ โดยสมการต่อไปนี้ [19]:Η=[Rct−Rct(0)]/Rct(1)Rct และ Rct(0) ต้านทานการโอนย้ายค่าธรรมเนียมในสถานะการขาดงานศึกษา ตามลำดับยวด หุงตกับเพิ่มแน่นปัจจุบันพบ ต่อเนื่อง เพิ่ม Rct เมื่อเพิ่ม A คอน (รูป 1g: 34.8% รูป 1h: 49.7% และรูป 1i: 72.5%) หมายความว่า ความรุนแรงปัจจุบันของ AQ ซึ่งเกี่ยวข้องกับจำนวนโมเลกุล adsorbed บนอิเล็กโทรด สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงความต้านทานต่อไฟฟ้า glyco ในต่อหน้าของการศึกษา ดังนั้น เราผลิตชุดหุงต (5 สำหรับแต่ละชุด) พร้อมเพิ่มการปลดปล่อยก๊าซปัจจุบันของ 9.6 ± 0.2, 0.5 และ 19.8 15.4 ± μA ± 0.6 (รูป 2a) Ηของหุงตถูกกำหนดเป็น 35.2 ± 1.3, 54.3 ± 3.5 และ 72.9 ± 2.4% ตามลำดับ (รูปที่ 2b) ข้อมูลเหล่านี้เพิ่มเติมแนะนำข้อเท็จจริงต่อไปนี้: 1)หุงตกับการปลดปล่อยก๊าซปัจจุบันเกือบเหมือนแสดงตอบ EIS จำลองศึกษาเลือก และ 2) AQ ขณะที่กลวง มีการชีวโมเลกุล สามารถนำไปเป็นผู้สื่อข่าวสัญญาณเพื่อกำหนดมาตรฐานผลิต biosensor ใช้ EIS ผ่าน voltammetry รูปที่ 2 ตรวจสอบมาตรฐานของ mannose-คอน A การโต้ตอบผ่านความต้านทานไฟฟ้าก (ก) เฉลี่ยปัจจุบันความหนาแน่น (I) ของ ZBW1 ตกแต่งในอิเล็กโทรด graphene ของกลุ่มต่าง ๆ (b) เฉลี่ยศึกษาครอบคลุมประสิทธิภาพ (η) ของอิเล็กโทรด graphene ตกแต่ง withZBW1 กลุ่มในต่อหน้าของคอน (10 μM) ค่าเฉลี่ยสำหรับฉันกลุ่มฉัน II และ II มี 9.6 ± 0.2, 15.4 ± 0.5 และ 19.8 ± 0.6 μA ตามลำดับ Ηเฉลี่ยสำหรับกลุ่มฉัน II และ II 35.2 ± 1.3, 54.3 ± 3.5 และ 72.9 ± 2.4% ตามลำดับ DPV เดิมและ EIS ลงจุดของกลุ่มฉัน II และ III แสดงในแฟ้มเพิ่มเติม 1: ตัวเลข S1, S2 และ S3 ตามลำดับComplexation ระหว่าง AG และ graphene มียังลักษณะ โดยเทคนิคต่าง ๆ ในรามันแรมสเป็คตรา อัตราส่วนความเข้มของแถบ D (1355 cm−1) กับ G วง (1600 cm−1) theZBW1 nG เชิงซ้อนเพิ่มขึ้น (0.92 รูป 3a) เทียบกับ nG เปลือย (0.86 รูปที่ 3b) นี้แนะนำเพิ่มใน sp2 hybridization ของอาคารอาจเนื่องจากการซ้อน ZBW1 หอมเพื่อผิว graphene [4], [5], [20], [21] ในขณะเดียวกัน ลักษณะของการซ้อนของ AG กับ nG พีคส์สุภัค UV – vis (กะแดงจาก 388 nm [ส้ม] ถึง 395 nm [ม่วง] รูปที่ 3 c) FTIR และ (ν̃ = 2350 cm−1 แฟ้มเพิ่มเติม 1: รูป S4) แรมสเป็คตราของ ZBW1 nG ซับซ้อน ผลลัพธ์เหล่านี้แนะนำการประกอบเชิง AG graphene ประสบความสำเร็จ นอกจากนี้ เราสังเกตว่า CV และ DPV ของ unmodified anthraquinone บนอิเล็กโทรด graphene (แฟ้มเพิ่มเติม 1: S6 รูป) อยู่ในข้อตกลงที่ดีกับเหล่า ofZBW1, functionalization ของการหุงตกับกลุ่ม anthraquinone แนะนำ รูปที่ 3 คุณสมบัติของที่ graphene สารประกอบเชิงซ้อนและเซ็นเซอร์ใว แรมสเป็คตรารามัน (ก) นาโน-graphene (nG) และ (ข) nG complexed กับ ZBW1 (ค) UV – vis แรมสเป็คตรา nG, ZBW1 และ ซับซ้อน (d) ZBW1-วิธีตกแต่ง graphene อิเล็กโทรดสำหรับการ N-acetyl glucosamine ใช้ข้าวสาลี agglutinin (WGA), กาแล็กโทสเลือกถั่วลิสง agglutinin (PNA), วัว serum albumin (บีเอสเอ) และเพพซิน (Pep) ถูกกำหนด โดยความต้านทานไฟฟ้ากโปรตีนแตกต่างกัน แรมสเป็คตรา EIS เดิมจะแสดงอยู่ในแฟ้มเพิ่มเติม 1: S5 รูปจากนั้นเราทดสอบวิธีของ biosenor ที่ มีชุด unselective lectins และโปรตีนรวมทั้งการ N-acetyl glucosamine ใช้ข้าวสาลี agglutinin (WGA), กาแล็กโทสเลือกถั่วลิสง agglutinin (PNA), วัว serum albumin (บีเอสเอ) และเพพซิน (Pep) ดังแสดงในรูป 3d อิเล็กโทรดแสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงความต้านทานในต่อหน้าของ A แอร์ใช้กับโปรตีน unselective ตอบไม่สำคัญเท่านั้น นี้ชี้ให้เห็นประโยชน์ของการเซ็นเซอร์ EIS พัฒนาตรวจงานของ lectins
การแปล กรุณารอสักครู่..
ประสิทธิภาพความคุ้มครองเลคติน (η) ถูกใช้ในการแปลความหมายของการรับรู้ซึ่งที่คำนวณได้จากสมการต่อไป [19]:
η = [Rct-Rct (0)] / Rct (1)
ที่ Rct และ Rct (0) มีค่าใช้จ่าย . โอนต้านทานในการแสดงตนและการขาดของเลคตินตามลำดับ
ยวดขั้วไฟฟ้าที่มีความหนาแน่นเพิ่มมากขึ้นในปัจจุบันแสดงให้เห็นอย่างต่อเนื่องเพิ่มขึ้น Rct เมื่อนอกเหนือจาก Con (รูปที่ 1 กรัม: 34.8% รูป 1h: 49.7% และรูปที่ 1i: 72.5%) . นี่ก็หมายความว่าความรุนแรงในปัจจุบันของ AQ, ซึ่งเป็นที่เกี่ยวข้องกับจำนวนของโมเลกุลที่ถูกดูดซับไปยังขั้วไฟฟ้าสอดคล้องเป็นอย่างดีกับการเปลี่ยนแปลงความต้านทานต่อมาของ Glyco อิเล็กโทรดในการปรากฏตัวของเลคติน เป็นผลให้เราผลิตชุดของขั้วไฟฟ้า (ห้าสำหรับแต่ละชุด) โดยมีการเพิ่มความเข้มในปัจจุบันของ 9.6 ± 0.2, 15.4 ± 0.5 และ 19.8 ± 0.6 ต (รูปที่ 2a) ηของขั้วไฟฟ้าได้รับการพิจารณาให้เป็น 35.2 ± 1.3, 54.3 ± 3.5 และ 72.9 ± 2.4% ตามลำดับ (รูปที่ 2b) ข้อมูลเหล่านี้ชี้ให้เห็นข้อเท็จจริงเพิ่มเติมต่อไปนี้: 1) ขั้วไฟฟ้าที่มีความเข้มในปัจจุบันเกือบจะเหมือนกับแสดงการตอบสนอง EIS ทำซ้ำเพื่อเลือกเลคตินและ 2) AQ, ในขณะที่ผันกับชีวโมเลกุล, สามารถใช้ประโยชน์เป็นนักข่าวสัญญาณที่จะสร้างมาตรฐาน EIS-based การผลิตไบโอเซนเซอร์ผ่าน Voltammetry.
รูปที่ 2 การตรวจสอบมาตรฐานของ mannose-Con ปฏิสัมพันธ์ผ่านทางสเปกโทรสโกความต้านทานไฟฟ้า (ก) เฉลี่ยความหนาแน่นกระแส (I) ของ ZBW1 ตกแต่งบนขั้วไฟฟ้ากราฟีนของกลุ่มที่แตกต่างกัน (ข) เฉลี่ยประสิทธิภาพความคุ้มครองเลคติน (η) ของตกแต่งอิเลคโทรกราฟีน withZBW1 ของกลุ่มที่แตกต่างกันในการปรากฏตัวของ Con (10 ไมครอน) หมายความว่าผมสำหรับผมกลุ่มที่สองและครั้งที่สองเป็น 9.6 ± 0.2, 15.4 ± 0.5 และ 19.8 ± 0.6 ตตามลำดับ เฉลี่ยηสำหรับกลุ่ม I, II และ II เป็น 35.2 ± 1.3, 54.3 ± 3.5 และ 72.9 ± 2.4% ตามลำดับ DPV เดิมและแปลง EIS ของกลุ่ม I, II และ III จะถูกแสดงในแฟ้มเพิ่มเติม 1:. ตัวเลข S1, S2 และ S3 ตามลำดับ
เชิงซ้อนระหว่าง AG และกราฟีนก็ยังโดดเด่นด้วยเทคนิคต่างๆ ในสเปกตรัมรามันอัตราส่วนความเข้มของวง D (1355 ซม-1) เพื่อวง G (1600 cm-1) ของความซับซ้อน theZBW1-ng เพิ่มขึ้น (0.92 3a รูป) เมื่อเทียบกับ nG เปลือย (0.86 รูปที่ 3b ) นี้แสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นของ sp2-การผสมข้ามพันธุ์ที่ซับซ้อนอาจจะเป็นเพราะซ้อนของ ZBW1 หอมกับพื้นผิวของกราฟีน [4] [5] [20] [21] ในขณะเดียวกันยอดลักษณะของซ้อนของจีเพื่อ nG พบใน UV-Vis (กะสีแดงจาก 388 นาโนเมตร [สีส้ม] เพื่อ 395 นาโนเมตร [สีม่วง] รูป 3c) และ FTIR (ν = 2350 เซนติเมตร-1, แฟ้มเพิ่มเติม 1: รูปที่ S4) สเปกตรัมของ ZBW1-ng ซับซ้อน ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นการชุมนุมที่ประสบความสำเร็จของ AG-กราฟีนที่ซับซ้อน นอกจากนี้เราตั้งข้อสังเกตว่า CV และ DPV ของแอนทราคแปรบนขั้วไฟฟ้ากราฟีน (แฟ้มเพิ่มเติม 1: รูปที่ S6) อยู่ในข้อตกลงที่ดีกับผู้ ofZBW1 บอก functionalization ขั้วกับกลุ่มแอนทราค.
รูปที่ 3 ลักษณะของสารประกอบ ที่ซับซ้อน -graphene และการเลือกเซ็นเซอร์ สเปกตรัมรามันของ (ก) นาโนกราฟีน (NG) และ (ข) nG complexed กับ ZBW1; (ค) สเปกตรัม UV-Vis ของ nG, ZBW1 และซับซ้อน; (ง) การเลือกของตกแต่ง ZBW1- อิเลคโทรกราฟีนโปรตีนที่แตกต่างกันรวมทั้งจมูกข้าวสาลี N-acetyl-กลูโคซาเลือก agglutinin (WGA), ถั่วลิสงกาแลค-เลือก agglutinin (PNA), อัลบูมิซีรั่มวัว (BSA) และน้ำย่อย (ห้าวหาญ) กำหนด โดยสเปกโทรสโกความต้านทานไฟฟ้า สเปกตรัม EIS เดิมที่แสดงอยู่ในแฟ้มเพิ่มเติม 1:. รูป S5
จากนั้นเราจะทดสอบการคัดสรรของ biosenor กับชุดของเลคตินและโปรตีน unselective รวมทั้งจมูกข้าวสาลี N-acetyl-กลูโคซาเลือก agglutinin (WGA), ถั่วลิสงกาแลค-เลือก agglutinin (PNA), อัลบูมิซีรั่มวัว (BSA) และน้ำย่อย (ห้าวหาญ) ดังแสดงในรูป 3 มิติ, อิเล็กโทรดเพียงแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงความต้านทานในการปรากฏตัวของ Con เลือกที่ไม่มีการตอบสนองที่ไม่มีนัยสำคัญกับโปรตีน unselective นี้แสดงให้เห็นประโยชน์ของการเซ็นเซอร์ EIS การพัฒนาสำหรับการตรวจสอบการเลือกของเลคติน
การแปล กรุณารอสักครู่..
The lectin coverage efficiency (η) was used to interpret the recognition, which was calculated by the following equation [19]:
η=[Rct−Rct(0)]/Rct(1)
where Rct and Rct(0) are the charge transfer resistance in the presence and absence of lectin, respectively.
Notably, the electrodes with increasing current densities showed, consistently, increasing Rct upon addition of Con A (Figure 1g: 34.8%,รูปที่ 1 : 49.7 % และรูป 1i : 72.5 % ) แสดงว่าความเข้มของ AQ ปัจจุบันซึ่งเกี่ยวข้องกับยอดรวมของโมเลกุลดูดซับบนขั้วไฟฟ้าให้สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของไกลโคตามมาอิมพีแดนซ์ไฟฟ้าในตนมาก เป็นผลให้เราผลิตชุดของขั้วไฟฟ้า ( ห้าสำหรับแต่ละชุด ) ด้วยการเพิ่มความเข้มของปัจจุบัน 9.6 ± 0.2 , 154 ± 0.5 and 19.8 ± 0.6 μA (Figure 2a). The η of the electrodes were determined to be 35.2 ± 1.3, 54.3 ± 3.5 and 72.9 ± 2.4%, respectively (Figure 2b). These data further suggest the following facts: 1) The electrodes with nearly identical current intensities show reproducible EIS response to a selective lectin, and 2) AQ, while conjugated with a biomolecule,สามารถใช้เป็นสัญญาณมาตรฐานการผลิตไบโอเซนเซอร์ของนักข่าวโดยผ่านแสงยูวี .
รูปที่ 2 การตรวจสอบขององค์ประกอบทางไฟฟ้าเคมีอิมพีแดนซ์สเปกโทรสโกปีโกงของมาตรฐาน ( ก ) เฉลี่ยความหนาแน่นกระแส ( I ) ของ zbw1 ประดับบนกราฟีน ขั้วไฟฟ้า ของกลุ่มที่แตกต่างกัน( ข ) เฉลี่ยประสิทธิภาพครอบคลุมเลคติน ( η ) ของกราฟีน ขั้วไฟฟ้า ตกแต่ง withzbw1 ของกลุ่มที่แตกต่างกันในการแสดงตนของโกง ( 10 μ M ) คือ ผม สำหรับกลุ่มที่ 1 , 2 และ 2 เป็น 9.6 ± 0.2 , 0.5 และ 0.6 15.4 ± 19.8 ± μ , ตามลำดับ การηหมายถึงกลุ่มที่ 1 , 2 และ 2 ± 1.3 ร้อยละ 35.2 , ± 3.5 และส่วนใหญ่ ± 2.4 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ การ dpv ต้นฉบับและแปลงของกลุ่มผม II and III are shown in Additional file 1: Figures S1, S2 and S3, respectively.
The complexation between AG and graphene was also characterized by various techniques. In the Raman spectra, the intensity ratio of the D band (1355 cm−1) to the G band (1600 cm−1) of theZBW1-nG complex increased (0.92, Figure 3a) comparing to the bare nG (0.86, Figure 3b).นี้แสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นใน SP2 hybridization ที่ซับซ้อนอาจจะเพราะซ้อนของ zbw1 หอมเพื่อผิวหน้าของกราฟีน [ 4 ] , [ 5 ] , [ 20 ] , [ 21 ] ในขณะเดียวกัน ยอดลักษณะของการซ้อนของโดยเพื่อของที่พบใน UV - VIS ( กะแดงจาก 388 nm [ สีส้ม ] 395 nm [ สีม่วง ] รูปที่ 3 C ) และ FTIR ( ν̃ = 1 cm − 1 ไฟล์ , เพิ่มเติม 1รูป S4 ) spectra ของ zbw1 นาโนคอมเพล็กซ์ ผลลัพธ์เหล่านี้ขอแนะนำการประชุมที่ประสบความสำเร็จของเอจีกราฟีนที่ซับซ้อน นอกจากนี้ เราพบว่า CV และ dpv ของแอนทราควิโนนแปรใน graphene ขั้ว ( เพิ่มเติมไฟล์ 1 รูป s6 ) อยู่ในข้อตกลงกับบรรดา ofzbw1 บอก functionalization ของขั้วไฟฟ้าที่มีกลุ่มแอนทราควิโนน .
รูปที่ 3คุณสมบัติของสารประกอบเชิงซ้อนและการ graphene sensor รามานสเปกตรัมของ ( ) นาโนกราฟีน ( NG ) และ ( b ) ของ complexed กับ zbw1 ; ( c ) – UV VIS สเปกตรัมของ NG zbw1 และซับซ้อน ; ( d ) การเลือก zbw1 - ตกแต่งกราฟีนอิเล็กโทรดสำหรับโปรตีนแตกต่างกันรวมทั้ง n-acetyl กลูเลือกข้าวสาลีชนิด ( WGA ) , กาแลคโตสเลือกถั่วลิสง แอกกลูตินิน ( PNA ) bovine serum albumin (BSA) and pepsin (Pep) determined by electrochemical impedance spectroscopy. The original EIS spectra are shown in Additional file 1: Figure S5.
We then tested the selectivity of the biosenor with a series of unselective lectins and proteins including the N-acetyl glucosamine-selective wheat germ agglutinin (WGA), the galactose-selective peanut agglutinin (PNA), bovine serum albumin (BSA) and pepsin (Pep). As shown in Figure 3d, the electrode only showed an impedance change in the presence of the selective Con A with no insignificant response to the unselective proteins. This suggests the usefulness of the EIS sensor developed for the selective detection of lectins.
การแปล กรุณารอสักครู่..