Aplikácia biosenzora na stanovenie aktivity plazmínu

14. júl. 2018 • Medicínske inžinierstvo

Aplikácia biosenzora na stanovenie aktivity plazmínu

Proteáza plazmín plní dôležitú úlohu pri odbúravaní krvnej zrazeniny, avšak má aj nemenej dôležitú úlohu pri regulácií množstva mliečnych proteínov počas obdobia laktácie. Pre mliekarenský priemysel je dôležité inaktivovať plazmín, keďže jeho proteolytická aktivita má za následok štiepenie najväčšej skupiny mliečnych proteínov – kazeínov. Ich degradácia má za následok zhorknutie, stratu príchute mlieka alebo zhrubnutie jeho textúry. Keďže plazmínová inaktívácia UHT metódami je náročná na presnosť, vývoj nových technológií na detekciu reziduálnej aktivity plazmínu by pomohol k jej efektívnejšiemu vykonávaniu.

Na proteázu plazmín je zameraný výskum Mareka Tatarka. Na jeho projekt Aplikácia akustického biosenzora na stanovenie aktivity plazmínu ovplyvnenej regulačnými mechanizmami plazmínového systému bol v minulosti udelený grant Univerzity Komenského, Marek Tatarko patrí medzi prezentujúcich doktorandov tohto ročníka.

„Akustická metóda Thickness Shear Mode (TSM) využíva piezoelektrické strižné kmitanie kremenného kryštálu na detekciu molekulových interakcií. Centrálna plocha kryštálu je tvorená zlatými plochami, ktoré sú využívané ako základ pre imobilizáciu molekúl. Akákoľvek masa, ktorá nasadne na povrch kryštálu, spôsobí zníženie rezonančnej frekvencie jeho kmitov. Naopak, degradácia imobilizovanej vrstvy má za následok nárast frekvencie. Tieto frekvenčné zmeny je možné stanoviť pomocou Sauerbreyovej rovnice. Okrem frekvencie je metódou TSM zaznamenávaný aj dynamický odpor vrstvy. Jeho zmeny nám umožňujú zistiť informácie o viskozite vrstvy. Vďaka týmto jedinečným vlastnostiam je TSM ideálnou metódou na detekciu proteolytickej aktivity, vplyvom ktorej dochádza k degradácií vrstvy imobilizovanej na zlatom povrchu kremenného kryštálu,“ vysvetľuje Marek Tatarko.

Tento výskum bol iniciovaný projektom MILKSENS v rámci cezhraničnej spolupráce Slovensko – Maďarsko (číslo projektu HUSK/1101/1.2.1/0285) a jeho výskum pokračuje aj v súčasnosti v rámci projektu FORMILK, ktorý je podporený EÚ v rámci programu H2020-MSCA-RISE, číslo projektu 690898.

Koordinátorom tohto projektu je prof. RNDr. Tibor Hianik, DrSc. z FMFI UK. Do projektu je zapojených 10 partnerov zo Slovenska, Maďarska, Írska, USA a Kanady. Počas týchto dvoch projektov bolo možné vytvoriť a otestovať biosenzor na báze TSM, ktorý umožnil detekciu proteolytickej aktivity plazmínu na imobilizovanej vrstve kazeínu. Marek Tatarko dopĺňa: „Na zdokonalenie tejto metódy sme využili množstvo iných techník na porovnávanie citlivosti a špecifickosti nášho biosenzora. Taktiež sme otestovali alternatívne akustické metódy, odvodené od TSM, ako napríklad kremenné mikrováhy s rozptylom energie (QCMD – quartz-crystal microbalance with dissipation) a elektro-magnetický piezoelektrický akustický biosenzor (EMPAS – electro-magnetic piesoelectric biosensor). Počas týchto projektov sme spolupracovali s vedeckými skupinami so zahraničia, menovite s Oak Ridge National Laboratories z USA, University of Toronto z Kanady a skupinami z Maďarska a Írska.“

Vkladanie kremenného kryštálu pre TSM so zlatou vrstvou do prietokovej cely

Na túto spoluprácu nadväzoval aj cieľ jeho projektu v rámci grantu UK. „Bolo totiž potrebné otestovať, či nami vyvinutý biosenzor umožňuje aj detekciu regulačných efektov plazmínového systému. Práve tie môžu spôsobiť najzávažnejšie chyby pri detekcií reziduálneho plazmínu a konvenčné metódy sú neefektívne alebo príliš drahé na to, aby dokázali odhaliť vplyv týchto inhibítorov a aktivátorov. Preto som s finančnou pomocou grantu zaobstaral vzorky špecifického inhibítora plazmínu a sledoval jeho efekt na vzorky plazmínu.“

Niekoľkodňové monitorovanie týchto efektov nielenže preukázalo schopnosť TSM detekovať tieto javy, ale odhalilo ďalšie, doteraz nie úplne preskúmané regulačné procesy, ktoré sa diali v samotných vzorkách plazmínu. Plazmínové vzorky totiž odborníci pripravovali z neaktívneho prekurzora, plazminogénu, aktiváciou pomocou urokinázy. „Tá by mala ukončiť svoju aktivitu v priebehu pol hodiny. Avšak monitorovanie plazmínovej vzorky nám preukázalo, že ešte aj niekoľko hodín po pridaní urokinázy do plazmínogénu narastala koncentrácia aktívneho plazmínu. Po dosiahnutí píku však táto koncentrácia postupne v priebehu niekoľkých dní klesala. Takto bol potvrdený efekt ďalšieho regulačného efektu plazmínu – autolýzy,“ uvádza autor projektu a pokračuje, že tieto experimenty im potvrdili skutočný potenciál akustického biosenzora na detekciu plazmínu. „Zároveň nám budú podkladom na štúdiu ďalších regulačných javov, tentokrát nešpecifických. Úspešným vykonaním týchto experimentov vytvoríme model regulácie plazmínovej aktivity v mlieku a budeme tak môcť odhaliť vplyv regulačných javov. Mnohé regulačné efekty proteázových systémov v mlieku sú totiž ešte stále nezodpovedané. Tento výskum nám taktiež pomôže s aplikáciou navrhovaného biosenzora v mliekarenskom priemysle a bude prispievať k lacnej a vysoko efektívnej produkcii kvalitných mliečnych výrobkov.“ 

*********************************************

Univerzita Komenského v Bratislave udeľuje Granty UK už 22 rokov. Zo 419 podaných projektov doktorandov podporila univerzita 253. Vedecké, pedagogické a umelecké projekty doktorandov do 30 rokov si rozdelilo sumu 243 340,00 eur. Každý projekt získal v priemere sumu 960,00 eur. Najviac podaných i podporených projektov pochádza tradične z Prírodovedeckej fakulty UK, ktorá predložila 144 žiadostí o grant, z nich uspelo 88. Jesseniova lekárska fakulta UK predložila 61 projektov, z ktorých finančnú podporu získalo 37. Na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky UK bolo podporených 40 z 59 podaných projektov.

 

Odborný garant textu a fotografie poskytol: Marek Tatarko

Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR

Uverejnila: VČ

Hore
TVT 2018
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2017
Utorok s psychológiou TVT 2018
Publikácie Veda v CENTRE
QUARK
Aurelium - centrum vedy
CVTI SR 80. výročie
Prechod VK na VND - jeseň
Extrapolácie 2018
Veda v Centre
TVT 2017 články
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
V Košiciach vychádza Slnko oproti Bratislave skôr.
Zistite viac