Monitorizarea interacțiilor ligand-receptor folosind senzori funcționalizați cu fire moleculare
Rezumat – 2023: În această etapă, am raportat rezultatele studiilor noastre referitoare la crearea unui senzor electrochimic adaptat pentru detecția sensibilă a peroxidului de hidrogen endogen. Acest senzor folosește atât amplificarea semnalului în voltametrie cu unda patrată a markerului redox Methylene Blue atribuit activității de nanozimă a Methylene Blue atunci când este grefat pe o structură peptidică. Senzorul a demonstrat o specificitate și o sensibilitate remarcabile, având o limită de detecție de 89 nM și un domeniu liniar cuprins între 20 și 200 nM. Experimentele au confirmat viabilitatea sistemului Methylene Blue -peptida, care îndeplinește un dublu rol de marker electroactiv și catalizator pentru descompunerea apei oxigenate. Sistemul de amplificare a semnalului favorizează detecția rapidă reducând timpul total de analiză la 1-2 minute, o îmbunătățire semnificativă față de detecția amperometrică cu enzime imobilizate pe suprafața senzorului.
Rezumat: Scopul acestui proiect este de a dezvolta suporturi multifuncționale peptidice de tip „fire moleculare”, cu proprietăți conductoare, proiectate pentru imobilizarea liganzilor pentru realizarea de senzori electrochimice de afinitate. Platforma senzorială propusă va permite detectarea și cuantificarea rapidă a substanțelor utilizate ca dopanți pentru sportivii de performanță Dispozitivul va fi realizat ca o platformă compactă, simplă și cu costuri reduse, care poate fi utilizat, de către persoane care necesită o pregătire minimă.
Cod proiect: PN-III-P4-ID-PCE-2020-0998
Numărul contractului: PCE 151/2021
Acronim: MOLWIRESENS
Data începerii contractului: 04.01.2021
Data încheierii contractului: 31.12.2023
Durata proiectului: 36 luni (2021-2023)
Director proiect:
Prof. univ. dr. Camelia BALA
e-mail: camelia.bala@chimie.unibuc.ro
Echipa proiectului:
Lect. univ. dr. Mihaela Puiu
Conf. univ. dr. Lucian Rotariu
CS. dr. Lucian-Gabriel Zamfir
CS. dr. Oana-Maria Dumitrașcu (Istrate)
Drd. Cristina-Virginia Golobciuc
Obiectiv: Obiectivul proiectului îl reprezintă dezvoltarea de suprafețe modificate cu fire moleculare conductoare, care să reprezinte platforme suport pentru senzori enzimatic și de afinitate.
Rezultate preconizate:
-Raport asupra secvențelor peptidice imbogatite in α-helix .
-Raport cu privire la procedurile optimizate de activare a suprafeței pentru depunerea unui strat stabil de peptidă.
-Raport privind punțile peptidice cu proprietăți conductoare.
-Modelarea cinetică și de afinitate a interacțiunii.
Valoare totală de la buget: 1.198.032,00 RON
Valoarea totală a Contractului: 1.198.032,00 RON
Diseminare:
- Publicații
Label-free detection of target proteins using peptide molecular wires as conductive supports, M Puiu, LG Zamfir, GM Danila, F Papi, C Nativi, V Mirceski, C Bala, Sensors and Actuators B: Chemical 345 (130416), 2021.
A novel amperometric biosensor based on poly(allylamine hydrochloride) for determination of ethanol in beverages, OM Istrate, L Rotariu, C Bala, Sensors 21(19), 6510, 2021.
Early detection of cannabinoids in biological samples based on their affinity interaction with the growth hormone secretagogue receptor, GM Danila, M Puiu, LG Zamfir, C Bala, Talanta 237 (122905), 2022.
Multi-frequency analysis in a single square-wave chronoamperometric experiment, L. Stojanov, D. Guziejewski, M. Puiu, C. Bala, V. Mirceski, Electrochemistry Communications, 124, 106943, 2021.
Paper based diagnostic platforms and devices, M. Puiu, V Mirceski, C. Bala, Current Opinion in Electrochemistry 100726, 2021.
Amperometric L-lactate biosensor based upon a gold nanoparticles/reduced graphene oxide/ polyallylamine hydrochloride modified screen-printed graphite electrode, O.-M. Istrate, L. Rotariu, C. Bala, Chemosensors, 9(4), 74, 2021.
Assays for Cannabinoids Detection: Are They Amenable to On-Site Screening, Biosensors, M. Puiu, C. Bala, Biosensors, 2022, 12(8), 608.
Trending Methods for Rapid Cannabinoids Detection, M. Puiu, C. Bala Scholarly Community Encyclopedia, Subjects: Chemistry, Analytical; Biochemical Research Methods, Entry Collection: Biopharmaceuticals Technology, 2022, entry 26633
Puiu, C. Bala, Plasmonic Biosensors for Medical Applications In: Narayan, R. (Ed.), Encyclopedia of Sensors and Biosensors, vol. 4. Elsevier, pp. 402–420. 10.1016/B978-0-12-822548- 6.00141-2, ISBN: 9780128225486, 2022 Elsevier Ltd.
Affinity-based biosensors as promising tools in doping control, 6th International conference on analytical and nanoanalytical methods for biomedical and environmental sciences IC-ANMBES 2022, Camelia Bala (Invited Lecture), 8-10 June 2022, Brașov, Romania
Early detection of tumour-associated antigens: Assessment of point-of-care electrochemical immunoassays – Mihaela Puiu, Cristina Nativi, Camelia Bala, TRAC-Trends in Analytical Chemistry, 160, (2023), 116981; (FI 13,1, Q1)
Strategies for Surface Design in Surface Plasmon Resonance (SPR) Sensing – Cristina Virginia Topor, Mihaela Puiu, Camelia Bala, Biosensors, (13), 4, (2023), 465 (FI 5,4, Q1)
Ultrasensitive Detection of Hydrogen Peroxide Using Methylene Blue Grafted on Molecular Wires as Nanozyme with Catalase-like Activity – Mihaela Puiu, Oana-Maria Istrate, Valentin Mirceski, Camelia Bala, Analytical Chemistry. 95, (44), (2023) 16185–16193 (FI 8,008, Q1)
A New Highly Sensitive Electrochemical Biosensor for Ethanol Detection Based on Gold Nanoparticles/Reduced Graphene Oxide/Polyallylamine Hydrochloride Nanocomposite – Oana-Maria Istrate, Camelia Bala, Lucian Rotariu, Biosensors (2023) 13(11), 954 (FI 5,4, Q1)
- Participări la conferințe
Early Detection of Doping Agents based on their Bioaffinity Interactions, Camelia Bala (invited speaker), the 10th International Workshop on Surface Modification for Chemical and Biochemical Sensing (SMCBS’2021), 5 -9th of November 2021, Poland.
Bifunctional peptide supports designed for electrochemical signalling-off detection of high molecular weight targets (oral communication), M. Puiu, L-G. Zamfir, V. Mirceski, C. Bala (Bucharest, Romania), European Biosensor Symposium 2021, online, Wildau, Germany, 09 – 12 March, 2021.
Detection of allosteric modulators of growth hormone secretagogue receptor according to their affinity profiles in competitive assays (oral communication), M. Puiu, L.-G. Zamfir, G. M. Danila, C. Bala, XXVIth International Symposium on Bioelectrochemistry and Bioenergetics of the Bioelectrochemical Society, online, Cluj Napoca, Romania, 9-13th of May 2021.
L.-G. Zamfir, M. Puiu, G. M. Danila, C. Bala, Novel conductive peptide molecular materials for electrochemical sensing of biomarkers (flash-poster), XXVIth International Symposium on Bioelectrochemistry and Bioenergetics of the Bioelectrochemical Society, online, Cluj Napoca, Romania, 9-13th of May 2021.
Biosensing platform for sport medicine and doping control, The 10th International workshop on biosensors, Camelia Bala (Invited Lecture), 12-15 November 2022, Dakhla, Marocco.
Affinity-based sensing platform Towards efficient detection of some biomarkers, 20th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science, Camelia Bala (Invited Lecture), 12-15 July 2022, Constanta, Romania.
Interface design for improvement of biosensors performance, Camelia Bala (invited lecture), 21st International Balkan Workshop on Applied Physics, 11-14 July 2023 Constanta, Romania.
Peptide-Molecular Wires as Conductive Supports in Electrochemical Bioassays – Mihaela Puiu, Oana-Maria Istrate, Valentin Mirceski, Camelia Bala, 26th Congress of the Society of Chemists and Technologists of Macedonia (SCTM), Ohrid, Macedonia, 20 – 23 Septembrie 2023 (oral presentation)
- Activități de promovare
Prezentare rezultatelor proiectului la “Zilele portilor deschise”, Universitatea din București, 12-16 aprilie 2021 (https ://unibuc.ro/facultatea-de-chimie-a-universitatii-din-bucuresti-isi-deschide-virtual-portile-viitorilor-studenti/)
ZILELE PORŢILOR DESCHISE la Facultatea de Chimie (online) 15-22 aprilie 2022, în cadrul manifestării, au fost prezentate publicului larg, rezultatele acestui proiect (https://www.chimie.unibuc.ro/index.php/avizier/2470-zilele-portilor-deschise-la-facultatea-de-chimie-11-15-aprilie-2022).
“Zilele porților deschise”, Universitatea din București 3-7 aprilie 2023 (https://chimie.unibuc.ro/index.php/avizier/2710-zilele-portilor-deschise-la-facultatea-de-chimie-3-7-aprilie-2023)
“Open Days”, University of Bucharest, 3-7-16 April, 2023 (https://chimie.unibuc.ro/index.php/avizier/2710-zilele-portilor-deschise-la-facultatea-de-chimie-3-7-aprilie-2023)
Rezumat – 2021
Raportul prezintă o descriere succintă a stadiul actual al cunoaşterii în domeniu pentru tematica abordată, obținerea unor secvențe peptidice care pot funcționa ca fire moleculare conductoare, depunerea acestora pe suprafețe de aur și determinarea parametrilor cinetici ai transferului de electroni, după chemosorbția unei molecule redox . Studiile au arătat că puntea peptidică utilizată mediază transferul de electroni, având proprietăți conductive net superioare alchiltiolilor. În acest contex, firele moleculare peptidice pot fi folosite pentru dezvoltarea biosenzorilor electrochimci de afinitate.
Rezumat – 2022
Raportul prezintă o descriere succintă a stadiul actual al cunoaşterii în domeniu pentru tematica abordată: implementarea perechilor de afinitate A) anticorp anti-antigen carbohidrat asociat tumorii( anti-α-Tn)/mimeticul antigenului carbohidrat asociat tumorii (α-Tn_mimetic) și B) receptor transmembranar/ agonist peptidic, pe fire moleculare conductoare marcate cu molecule redox (Methylene Blue), pentru dezvoltarea de biosenzori electrochimici cu interogare signalling-off (scădere de semnal la legarea analitului cu masă moleculară mare de ligandul imobilizat pe suprafaţa biosenzorului peptidic). În acest scop s-au imobilizat A) mimeticul antigenului carbohidrat asociat tumorii și B) agonistul peptidic CJC-1295-DAC al receptorului secretagog al hormonului de creştere (GHS-R1a) pe suprafaţele electrozilor de aur. Imobilizarea acestor liganzi a fost monitorizată prin măsurători de voltametrie ciclică, voltametrie cu undă pătrată şi spectroscopie de impedanţă electrochimică. Formatul de afinitate ales a permis detecţia sensibilă şi selectivă atât a anticorpului anti-α-Tn cât și a GHS-R1a în probe diluate de ser.










