Безпеці харчових продуктів, що розглядається як глобальна та дорога проблема охорони здоров'я, часто загрожує попадання в них мікроорганізмів, які зменшують час їх зберігання та викликають гострі захворювання. Іншою важливою глобальною проблемою є корозія металевих та пластикових конструкцій, яка викликана різноманітними колоніями бактерій. Для подолання проблеми забруднення оточуючого середовища полімерними матеріалами перспективним є використання мікроорганізмів, які викликають біодеструкцію матеріалів. Тобто проблема розробки методів та маркерів для виявлення мікроорганізмів з високою чутливістю і відтворюваністю є актуальною. Використання наявних на сьогоднішній день методів виявлення бактерій обмежене через низьку чутливість, специфічність та швидкість.
У статті приведено результати розпізнавання та мічення бактерій блок-кополімером із фрагментами олігонуклеотиду та фторалкільного спирту, методами люмінесцентної спектроскопії і мас-спектроскопії вторинних іонів. Отримання гібридного блок-кополімеру з олігонуклеотидним блоком проводилось в два етапи. На першому етапі отримували фторвмісний поверхнево-активний полімер з кінцевою функціональною епоксидною групою, за рахунок якої на другому етапі зв’язували олігонуклеотид, який містив первинну аміно групу. Перший блок отримували радикальною полімеризацією N-вінілпіролідону (NVP). Процес ініціювали окисно-відновною системою сіль Церію – фторалкільний спирт. Для контролю колоїдно-хімічних характеристик продуктів та введення в їх склад кінцевого функціонального епоксидного фрагменту використовували епоксидвмісне похідне куміну в якості передавача ланцюга.
Вплив довжини гідрофобного фторалкільного та гідрофільного оліго(NVP) фрагментів на розміри утворених олігомерами міцел у воді досліджували методом динамічного світлорозсіяння. Встановлено, що розміри частинок олігомерів до точки ККМ закономірно збільшувались із ростом довжини фторалкільного фрагменту, чого не спостерігалось для концентрацій вище точки ККМ. Спостережуваний ефект пояснюється різною здатністю до компактизації фторалкільної частини всередині міцелярного ядра для різних концентрації олігомерів у розчині.
Визначення бактерій у люмінесцентному світлі та методом мас-спектроскопії вторинних іонів підтвердило можливість використання фторовмістного гібридного блок-кополімеру на основі оліго(NVP) та олігонуклеотиду в якості бактеріальної мітки.
1. Lazcka O., Campo F. J. D., Muñoz F. X., Pathogen detection: A perspective of traditional methods and biosensors, Biosensors and Bioelectronics, 22 (2007) 1205–1217.
2. Singh, S. Poshtiban, S. Evoy, Recent advances in bacteriophage based biosensors for foodborne pathogen detection, Sensors, 13 (2013) 1763– 1786.
3. Bhardwaj, N., Bhardwaj, S. K., Nayak, M. K., Mehta, J., Kim, K. H., & Deep, A. (2017). Fluorescent nanobiosensors for the targeted detection of foodborne bacteria. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 97, 120–135.
4. Schutt, E. G., Klein, D. H., Mattrey, R. M., & Riess, J. G. (2003). Injectable microbubbles as contrast agents for diagnostic ultrasound imaging: the key role of perfluorochemicals. Angewandte Chemie International Edition, 42(28), 3218–3235.
5. Mao, Y., Akram, M., Shi, J., Wen, J., Yang, C., Jiang, J., & Tian, Y. (2019). Optical oxygen sensors based on microfibers formed from fluorinated copolymers. Sensors and Actuators B: Chemical, 282, 885–895.
6. Riess, J. G., & Krafft, M. P. (2006). Fluorocarbon emulsions as in vivo oxygen delivery systems: Background and chemistry. In Blood substitutes (p. 259–275). Academic Press.
7. Riess, J. G. (2005). Understanding the fundamentals of perfluorocarbons and perfluorocarbon emulsions relevant to in vivo oxygen delivery. Artificial cells, blood substitutes, and biotechnology, 33(1), 47–63.
8. Lehmler, H. J. (2007). Perfluorocarbon compounds as vehicles for pulmonary drug delivery. Expert opinion on drug delivery, 4(3), 247–262.
9. Porsch, C., Zhang, Y., Östlund, Å., Damberg, P., Ducani, C., Malmström, E., & Nyström, A. M. (2013). In Vitro Evaluation of Non-Protein Adsorbing Breast Cancer Theranostics Based on 19FPolymer Containing Nanoparticles. Particle & particle systems characterization, 30(4), 381–390.
10. Xiong, S. D., Li, L., Jiang, J., Tong, L. P., Wu, S., Xu, Z. S., & Chu, P. K. (2010). Cationic fluorine-containing amphiphilic graft copolymers as DNA carriers. Biomaterials, 31(9), 2673–2685.
11. Wang, M., Liu, H., Li, L., & Cheng, Y. (2014). A fluorinated dendrimer achieves excellent gene transfection efficacy at extremely low nitrogen to phosphorus ratios. Nature communications, 5, 3053.
12. Liu, G., Fan, W., Li, L., Chu, P. K., Yeung, K. W., Wu, S., & Xu, Z. (2012). Novel anionic fluorine-containing amphiphilic self-assembly polymer micelles for potential application in protein drug carrier. Journal of Fluorine Chemistry, 141, 21–28.
13. Krafft, M. P., & Riess, J. G. (2009). Chemistry, physical chemistry, and uses of molecular fluorocarbon-hydrocarbon diblocks, triblocks, and related compounds unique “apolar” components for self-assembled colloid and interface engineering. Chemical reviews, 109(5), 1714–1792.
14. Ameduri, B., & Vitale, A. (2014). Fluorinated Oligomers and Polymers in Photopolymerization. Chemical Reviews, 115, XY.
15. Кінаш, Н. І., Паюк, О. Л., Долинська, Л. В., Надашкевич, З. Я., & Гевусь, О. І. (2017). Синтез нових функціональних похідних кумінового спирту. Вісник Нац. ун-ту “Львівська політехніка”. Серія: Хімія, технологія речовин та їх застосування, (868), 40–44.
16. Oliveira, M., Andrade, G., Guerra, M., & Bernardo, F. (2003). Development of a fluorescent in situ hybridization protocol for the rapid detection and enumeration of Listeria monocytogenes in milk. Revista Portuguesa de Ciências Veterinárias, 119–124.