Electrochemiluminescent enzyme biosensors

Details Electrochemiluminescent enzyme biosensors Electrochemiluminescent enzyme biosensors

C - Chemistry, Metallurgy

12

N

C12N 9/04 (2006.01) C12N 9/02 (2006.01) C12N 9/96 (2006.01) C12Q 1/00 (2006.01) C12Q 1/26 (2006.01) C12Q 1/32 (2006.01) G01N 21/66 (2006.01) G01N 21/76 (2006.01)

Patent

CA 2223017

Electrochemiluminescent enzymes, their preparation and use as biosensors are disclosed. Specifically, two appendages are covalently attached to a desired dehydrogenase enzyme; (1) a nicotinamide adenine cofactor or analog thereof, and (2) a luminescent ruthenium complex. For example, glucose concentration is the following way. A doubly-modified glucose dehydrogenase could oxidize glucose with concomitant reduction of the attached NAD+ to NADH. Because NADH, but not NAD+, is able to interact with surface ruthenium to promote ECL, only enzyme molecules that have reacted with glucose will emit light from their ruthenium label in an ECL instrument. The relative close proximity of NADH and ruthenium on the enzyme surface enhances light emission as compared to the same concentrations in free solution. When NADH reduces ruthenium, it returns to become NAD+, permitting multiple cycles of ECL light emission from a single enzyme molecule. Such biosensors can be used in solution or bound to a solid surface. Assays employing the biosensor molecules can be performed on an IGEN Origen Analyzer.

L'invention concerne des enzymes électrochimioluminescentes, leur préparation et leur utilisation comme biocapteurs. Plus précisément, deux appendices sont combinés par covalence à une déshydrogénase désirée: (1) un cofacteur de nicotineamide adénine ou son analogue, et (2) un complexe de ruthénium luminescent. La concentration de glucose s'effectue par exemple de la manière suivante: une glucose-déshydrogénase doublement modifiée pourrait oxyder du glucose avec une réduction concomitante en NADH du NAD?+¿ combiné. Puisque le NADH, mais non le NAD?+¿, est susceptible d'avoir une interaction avec le ruthénium en surface pour favoriser l'électrochimioluminescence, seules les molécules enzymatiques ayant réagi avec le glucose vont émettre de la lumière provenant de leur marqueur ruthénium dans un appareil d'électrochimioluminescence. La proximité étroite relative de NADH et du ruthénium à la surface de l'enzyme renforce l'émission de lumière par rapport aux mêmes concentrations dans une solution libre. Lorsque le NADH réduit le ruthénium, il redevient du NAD?+¿, permettant de multiples cycles d'émission de lumière électrochimioluminescente provenant d'une seule molécule enzymatique. Ces biocapteurs s'utilisent en solution ou liés à une surface solide. Des dosages mettant en oeuvre les molécules faisant office de biocapteurs peuvent être réalisés sur un analyseur IGEN Origen?.

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