Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
движения клеток, как мышечное сокращение [20, 21].
Исследование переходного процесса двойного лучепреломления при повороте
цилиндрических молекул в электрическом поле в комбинации с методом СКУРС
позволяет определять как длину, так и диаметр таких частиц. Гибкие
молекулы можно характеризовать тем, насколько их длина в растворе
отличается от предсказываемой для цилиндрических частиц [42, 45].
Рассматриваемыми методами исследовали также электрическую поляризуемость
и поведение фрагментов ДНК и нитевидного вируса Р13. В обзоре [58]
обсуждается влияние электрического поля на рассеяние света. В
сравнительно недавней работе [110] детально рассмотрена комбинация ЛДСМ с
электрофорезом, в том числе применительно к живым клеткам, везикулам и
ДНК с конденсирующимися противоионами. В настоящее время выпускаются
автоматические приборы, объединяющие ЛДСМ с электрофоретическими
системами, которые позволяют изучать с высокой точностью и экспрессностью
(за 1-3 мин) электрофоретическую подвижность лейкоцитов и лимфоцитов при
разных типах лейкемии [96], а также электрофоретическую подвижность
эритроцитов [22].
Рассеяние лазерного света
549
34.5. Перспективы методов светорассеяния
Разработка все более тонкой и чувствительной аппаратуры и прогресс в
понимании теоретических основ методов светорассеяния привели к появлению
большого числа разнообразных приборов, теперь уже вполне доступных
исследователям, работающих в различных областях биологии. Хотя от
улучшения конструкций приборов и их характеристик в целом рутинный анализ
и исследования более сложных биологических факторов только выигрывают,
все же причиной плохой воспроизводимости и неоднозначности данных
является обычно именно чрезвычайная сложность и изменчивость
биологических систем. Вообще эти проблемы возникают при применении в
биологических исследованиях любых методов, связанных с рассеянием и
другими взаимодействиями вещества со светом. Таким образом, на первый
план выдвигается проблема обеспечения селективности оптических методов
при изучении тех или иных биологических процессов.
Для достижения селективности используют метки - химические (например,
флуоресцентные) либо биохимические (например, полистирольные шарики,
покрытые моноклональными антителами),-а также комбинации различных
методов детектирования. К последним можно отнести и разрабатываемый в
настоящее время много-параметровый метод светорассеяния [85], который
может стать одним из наиболее перспективных способов дифференциации
различных частиц и микробных клеток. Следует, однако, иметь в виду, что
получение этим методом гарантированно воспроизводимых результатов может
быть проблематичным из-за значительного влияния колебаний состава среды
для роста, условий и времени отбора проб на конформацию и состав ядерного
материала и, следовательно, на форму клеток.
В тех случаях, когда по изменению рассеяния света контролируют
образование агрегатов, как, например, при контроле реакции
иммуноосаждения с помощью нефелометрии или ФКС, чувствительность метода
может серьезно понижаться в присутствии значительных количеств
рассеивающего материала основы, как, например, в сывороточных препаратах.
Чувствительность можно повысить, снабжая реагирующие вещества оптическими
маркерами, например относительно крупными шариками из полистирола
(размером 100 нм), которые рассеивают свет больше, чем представляющие
интерес или создающие фон макромолекулы [80]. Однако в моноэпито-пических
реакциях антитело-антиген, где образуются только агрегаты низкого порядка
и, таким образом, уровень фона довольно высок, требуются более
специфичные метки (например, флуоресцентные).
В будущем методы светорассеяния могут найти новые области применения в
промышленности, например для непрерывного мониторинга процессов
ферментации, в иммуноанализе (как уже обсуждалось выше), обработке
сточных вод и других областях, где требуется мониторинг небольших частиц.
Рассмотренные выше методы эволюционировали большей частью из ранних
несовершенных оптических инструментов и теорий в те мощные аналитические
инструменты, которые сегодня существуют в исследовательских лабораториях.
Однако в определенных ситуациях применение даже этих современных систем
ограничено из-за громоздкости и негибкости их компонентов (линз, зеркал,
апертур и т.д.). Из ряда недостатков, присущих большинству их этих
методов, наболее очевидными являются высокая стоимость, большие габариты,
необходимость частой и тщательной градуировки (за исключением ФКС) и
высокой квалификации оператора, а нередко и большое число манипуляций и
трудоемкость подготовки образцов. Обычно анализы проводят с разной
быстротой, по одному и часто после предварительного выделения или
разделения. Кроме того, обычно исследуемый образец должен быть отобран из
представляющего интерес места и затем помещен в измерительную систему.
550
Глава 34
Оптические волокна предлагают революционизирующую альтернативу
