Monitoring ligand-receptor interactions using molecular wires functionalized sensors

Summary – 2023: We reported the results of our studies related to the development of an electrochemical sensor adapted for the sensitive detection of endogenous hydrogen peroxide. The sensor operates by using signal amplification in square wave voltammetry of the redox marker Methylene Blue, which is grafted onto a peptide structure that exhibits nanozyme activity. The sensor has shown remarkable specificity and sensitivity, with a detection limit of 89 nM and a linear range of 20-200 nM. Our experiments have confirmed the effectiveness of the Methylene Blue-peptide system, which performs two functions as both an electroactive marker and a catalyst for hydrogen peroxide decomposition. The signal amplification system ensures rapid detection, reducing the total analysis time to 1-2 minutes and a significant improvement compared to amperometric detection with immobilized enzymes.


Summary: The aim of this proposal is to develop a multifunctional molecular-wire supports with conducting properties, designed for ligand immobilization in electrochemical affinity assays. The proposed sensing platform will fast-track the detection and identification of these doping agents banned by the World Antidoping Agency (WADA). This will allow promptly and comprehensive decision-making systems and prevention. The device will be realized as a compact, simple and low-cost platform that may be used, by persons with minimal training.


Project cod : PN-III-P4-ID-PCE-2020-0998

Acronym: MOLWIRESENS

Contract no. PCE 151/2021

Contract start date: 04.01.2021

Date of conclusion of the contract: 31.12.2023

Duration: 36 months (2021-2023)

Project director: 
Prof. univ. dr. Camelia BALA
e-mail: camelia.bala@chimie.unibuc.ro

Team members:
Lecturer dr. Mihaela Puiu
Assoc. prof. dr. Lucian Rotariu
PostDoc. Lucian-Gabriel Zamfir, PhD
PostDoc. Oana-Maria Dumitrașcu (Istrate), PhD
PhD StudentCristina-Virginia Golobciuc

Objective: The main objective is to develop sensors platforms modified with multifunctional peptide-based molecular-wire with conducting properties, as platform for ligand immobilization in electrochemical affinity and enzymatic assays.

Estimated results:
– Report on peptide sequences with the highest helical content.
– Report on the optimized surface-activation procedures for the deposition of a stable peptide layer.
– Report on peptide bridges with the highest conductive properties.
– Kinetic and affinity modelling of the affinity interaction.

Total value from budget: 1.198.032,00 RON

Total value of the Contract: 1.198.032,00 RON

 

Dissemination

  • Publications

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, Brasov, 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)

  • Conference participation

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)

  • Outreach

Presentation of the project results at “Open Days”, University of Bucharest, 12-16 April, 2021(lhttps ://unibuc.ro/facultatea-de-chimie-a-universitatii-din-bucuresti-isi-deschide-virtual-portile-viitorilor-studenti/)

“Open Days”, University of Bucharest, 12-16 April, 2022 (https://www.chimie.unibuc.ro/index.php/avizier/2470-zilele-portilor-deschise-la-facultatea-de-chimie-11-15-aprilie-2022)

ZILELE POR?ILOR DESCHISE la Facultatea de Chimie (online) 15-22 aprilie 2022, în cadrul manifest?rii, 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 portilor 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)

SUMMARY – 2021
The report provides a brief description of the current state of the art in the field, the design of the peptide sequences that can function as conductive molecular wires, the immobilization on gold surfaces and the estimation og the kinetic parameters of electron transfer after chemosorption of a redox molecule. The studies have shown that the peptide bridge used mediates the transfer of electrons, having conductive properties far superior to alkylthiols. In this context, peptide molecular strands can be used to develop affinity electrochemical biosensors.

SUMMARY – 2022
The report presents a brief description of the current state of knowledge in the field for the addressed topic: the implementation of affinity pairs A) anti-tumor-associated carbohydrate antigen antibody (anti-α-Tn)/tumor-associated carbohydrate antigen mimetic (α-Tn mimetic) and B) transmembrane receptor/peptide agonist, on conducting molecular wires marked with redox molecules (Methylene Blue), for the development of electrochemical biosensors with signaling-off interrogation (signal decrease when the analyte with high molecular mass binds to the ligand immobilized on the surface of the peptide biosensor). For this purpose, A) the α-Tn mimetic and B) the peptide agonist CJC-1295-DAC of the growth hormone secretagogue receptor (GHS-R1a) were immobilized on the surfaces of gold electrodes. The immobilization of these ligands was monitored by cyclic voltammetry, square wave voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy measurements. The chosen affinity format allowed sensitive and selective detection of both anti-α-Tn antibody and GHS-R1a in diluted serum samples.

RESEARCH

NEWS

Close Popup
Privacy Settings saved!
Privacy Settings

When you visit any web site, it may store or retrieve information on your browser, mostly in the form of cookies. Control your personal Cookie Services here.


Google Analytics
Cine suntem
Site-ul este deținut și administrat de Universitatea din București cu sediul în Bulevardul Mihail Kogălniceanu 36-46, București. Pentru a urmări mai ușor informațiile, trebuie să știţi că ne putem referi la instituția noastră folosind termenii „Universitatea din București”, „nouă”, „nostru” etc, iar la tine, ca utilizator și vizitator al site-ului, folosind termenii „utilizator”, „dumneavoastră”, etc. Această politică descrie informațiile pe care le colectăm atunci când vizitați www.unibuc.ro. Prin utilizarea acestui site web, sunteți de acord cu colectarea și utilizarea informațiilor dumneavoastră personale (în cazul în care acestea sunt furnizate) în conformitate cu această politică. Site-ul poate conține legături către și de pe site-uri web. Dacă urmați un link către oricare dintre aceste site-uri web, rețineți că acestea au propriile politici de confidențialitate. Universitatea București nu are nicio responsabilitate sau răspundere pentru aceste politici sau modul în care aceste site-uri web își gestionează datele. Verificați aceste politici înainte de a trimite orice informații personale acestor site-uri.
Informațiile colectate şi durata de stocare
În cazul în care utilizați site-ul nostru, vom colecta și procesa următoarele date personale despre dumneavoastră:
  • Informații pe care ni le oferiți atunci când completați un formular web sau solicitați trimiterea newsletter-ului. Informațiile pe care ni le furnizați pot include numele, adresa de e-mail, numărul de telefon, etc.
  • Informatiile pe care ni le oferiti in formularul de solicitare de informatii publice (ex. nume, prenume, e-mail) sunt colectate conform Legii nr. 544/2001
  • Informații pe care le colectăm despre dumneavoastră, prin intermediul fişierelor cookie pe care le folosim, în momentul în care accesați site-ul nostru. Pentru detalii suplimentare, consultați informarea privind cookie-urile.
Stocarea datelor de natură personală se realizează pe servere situate în România, atâta timp cât avem consimțămȃntul dumneavoastră.
Cum utilizăm datele personale pe care le furnizați sau le colectăm
Folosim datele personale despre dumneavoastră în următoarele moduri:
  • datele personale furnizate de dumneavoastră prin formularele noastre web vor fi folosite în scopul procesării cererilor dumneavoastră. Prin trimiterea solicitării sunteți de acord cu prelucrarea datelor dumneavoastră de către Universitatea din București.
  • în cazul în care sunteți de acord cu primirea de informații prin newsletter, vă vom trimite noutǎți despre următoarele subiecte:
  • informații despre evenimentele şi activităţile organizate în cadrul Universităţii din Bucureşti
  • informațiile tehnice pe care le colectăm prin utilizarea cookie-urilor vor fi utilizate în scopurile stabilite în “Informarea privind cookie-urile”.
Transferuri internaționale
În vederea oferirii serviciului de newsletter, datele dumneavoastră de identificare și contact sunt transmise către MailerLite, cu sediul în Lituania. Detalii privind măsurile de protectie a datelor adoptate de către MailerLite se găsesc la adresa https://www.mailerlite.com/terms-of-service  şi pe site-ul https://www.privacyshield.gov/welcome Site-ul nostru web utilizează Google Analytics, un serviciu pentru analiza web, precum şi Google Adwords, furnizate de Google. Google Analytics utilizează fișiere de tip cookie pentru a ajuta un anumit site web să analizeze modul în care utilizați respectivul site web. Informațiile generate de fișierele de tip cookie cu privire la utilizarea de către dumneavoastră a site-ului web vor fi transmise și stocate de Google pe servere care pot fi localizate în UE, SEE şi/sau Statele Unite. Google va utiliza aceste informații în scopul evaluării utilizării de către dumneavoastră a site-ului web, elaborând rapoarte cu privire la activitatea site-ului web și furnizând alte servicii referitoare la activitatea site-ului web și la utilizarea internetului. De asemenea, Google poate transfera aceste informații către terți în cazul în care are această obligaţie conform legii sau în cazul în care acești terți prelucrează informațiile în numele Google. Google nu va asocia adresa dumneavoastră IP cu alte date deținute de Google. Informații detaliate cu privire la Google și protecția datelor cu caracter personal (inclusiv modul în care puteți controla informațiile trimise către Google) pot fi găsite la: https://policies.google.com/privacy/partners. Din site-ul nostru web puteţi să distribuiţi un articol utilizând un buton de distribuire în reţelele de socializare (de exemplu: Facebook, Twitter, Youtube). Informații detaliate cu privire la protecția datelor cu caracter personal oferită de aceste organizatii pot fi gasite la adresele: https://www.facebook.com/policy.php https://twitter.com/en/privacy https://www.youtube.com/yt/about/policies/#community-guidelines
Accesați datele dumneavoastră personale
Aveți dreptul să cereți o copie a informațiilor deținute de noi  prin formularea unei solicitări de acces. Pentru a solicita o copie a datelor deținute despre dumneavoastră sau pentru a vă actualiza informațiile, contactați Universitatea din București la adresa de e-mail dpo@unibuc.ro. Datele de natură personală deținute de către Universitatea din București sunt supuse condițiilor din Regulamentul UE 679/2016 care oferă persoanelor vizate dreptul de acces la toate tipurile de informații înregistrate, deținute de operatorul de date, sub rezerva anumitor limitări.
Drepturile persoanei vizate
Conform Regulamentului 679/2016 - GDPR, aveţi dreptul de a solicita Universitaţii din București, în calitate de operator de date de natură personală, rectificarea, ştergerea sau restricţionarea prelucrării datelor personale referitoare la dumneavoastră. De asemenea, aveţi dreptului de a vă retrage consimţământul în orice moment, fără a afecta legalitatea prelucrării efectuate pe baza acestuia, înainte de retragere. Dacă nu mai doriți să primiți newsletter-ul, vă puteţi dezabona prin trimiterea unui e-mail la adresa contact@pr.unibuc.ro sau prin folosirea linkului de dezabonare din cadrul newsletter-ului.
Dreptul de a depune o plângere în faţa Autorităţii de supraveghere
Conform Regulamentului 679 /2016 - GDPR, aveți dreptul de a depune o plângere la Autoritatea Naţională de Supraveghere a Prelucrării Datelor cu Caracter Personal. Mai multe detalii se pot obține accesȃnd adresa http://www.dataprotection.ro/.
  • _ga
  • _gid
  • _gat

Decline all Services
Save
Accept all Services