Zeitschrift für Nanomedizin und biotherapeutische Entdeckung
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Abstrakt

Eine quantitative Beschreibung der kinetischen und Konzentrationsregelmäßigkeiten bioanalytischer Techniken

Dmitriy V Sotnikov, Anatoly V Zherdev und Boris B Dzantiev Die Dmitry Mendeleev University of Chemical Technology, Russland

Problemstellung: Die hohe Affinität und Spezifität biologischer Rezeptoren führen sowohl zur Nachfrage als auch zur intensiven Entwicklung analytischer Systeme, die auf ihrer Verwendung basieren. Daher sind die Entwicklung theoretischer Konzepte für die Funktionsweise solcher Systeme, das Studium quantitativer Regelmäßigkeiten der in ihnen ablaufenden Reaktionen und der Wechselwirkungen zwischen den Parametern von Biorezeptorreaktionen und Analysen bei ihrer Verwendung zu zentralen Grundaufgaben der bioanalytischen Chemie geworden. Obwohl mehrere vorgeschlagene mathematische Modelle verschiedene Bioassays und Biosensoren beschrieben haben, berücksichtigen die meisten dieser Modelle Biorezeptorinteraktionen bei der Annäherung an Gleichgewichtsbedingungen. Aufgrund dieser Einschränkung bleiben verschiedene Effekte, die unter Nichtgleichgewichtsbedingungen auftreten, außerhalb bestehender Studien. Methodik und theoretische Ausrichtung: Jede bioanalytische Technik basiert auf der affinen Erkennungsreaktion (A+R nAR), die den Gesetzen der reversiblen Kinetik einer bimolekularen Reaktion gehorcht. Eine analytische Lösung der Differentialgleichung der Komplexierungsrate ergibt die Funktion, die in Abbildung 1 dargestellt ist. Bei einer mehrstufigen Analyse erfordert eine analytische Beschreibung der Prozesse mehr Parameter und zusätzliche Vereinfachungen für einen effizienten Betrieb. Wir haben gezeigt, dass innerhalb einer hochaffinen Interaktion (kd<0,0001) die Näherung einer irreversiblen Bindung zur Beschreibung des analytischen Systems ausreichend ist. Schlussfolgerung und Bedeutung: Die vorgestellte Gleichung eignet sich zur Beschreibung der elementaren Phasen bioanalytischer Techniken. Diese Gleichung liefert sowohl die kinetische Abhängigkeit (wenn die Interaktionszeit (t) der variable Parameter ist) als auch die Kalibrierungsabhängigkeit (wenn die Anfangskonzentration des Analyten [A]0 variiert). Die vorgeschlagenen Ansätze werden für Entwickler bioanalytischer Methoden als Instrumente zur Beurteilung des Einflusses verschiedener Faktoren auf die Parameter der Analyse und ihrer gezielten Optimierung nützlich sein.