minunni affinity biosensors

Minimal demand on user time or skills Automated analysis Requirements OPTIMAL BIOSENSOR performance BIOSENSORS GENERAL... Turner, Cranfield University ,UK BIOSENSORS GENERAL... Load lanc

A  device  responding  in  a  fast  and  reversible  fashion  to 

chemical  stimuli,  i.e.  changes  in  concentration  of  a 

biochemical species

M. Varcacel, Quim. Anal., 9 (1990) 215

BIOSENSORS GENERAL

Minimal  sample  pretratment

User defined target 

specificity dictated by  choice of immobilised  ligand.

Affinity & kinetic measurements

Qualitative ranking;

Calculation of observed affinity  constants; Calculation of kinetic  constants.

Data acquisition , storage & 

processing Usually facilitated by  dedicated software.

Non‐invasive label‐free technology

Eliminates time consuming and costly  labeling procedures.

Minimal demand on user time or skills

Automated analysis

Requirements OPTIMAL BIOSENSOR performance

BIOSENSORS GENERAL

Courtesy of Prof. A.P.F. Turner, Cranfield University ,UK

BIOSENSORS GENERAL

Load lancet into

Prick finger or arm

Deposit blood drop

on to test strip &

insert strip

Deposit blood drop

on to test strip &

insert strip

Read test strip

Read test strip

pharmaceutical agents

Ilaria Palchetti Researcher

Giovanna Marrazza Associate Professor

Marco Mascini Full Professor in Analytical Chemsitry  Staff:  4 permanent

Performance requirements for biosensors

• protein (i.e antigen  or antibody detection): affinity‐

immuno sensing or  apta sensing;

• target   DNA sequences  (bacteria, viruses, transgenes –GMOs or 

gene doping) affinity‐ DNA sensing;

• Point  mutations:  beta globin gene, p53 gene

• Drug ‐ receptor interaction i.e.  alcaloids with DNA

Development of a  nucleic acids‐based  sensors:  

a) Hybridisation sensor:  DNA detection

Examples:  Trangene detection: in food analysis and in  gene  doping

1. Target  DNA sequences (i.e. GMOs, GMAs);

BIOSENSORS: CASE STUDIES

• Development of  an  Hybridization sensor

Synthesis of a DNA fragment (probe, bioreceptor)  containing the sequence of interest  (analytical problem)

Vector cassette

Optical (SPR)

CRM, real samples

P35S, Tnos, G Feriotto, , J Agric Food Chem 50 (2002) 955

E Mariotti, M Minunni, M Mascini, Analytica Chimica Acta, 453

P35S, Tnos, M Minunni et al, Analytical Letters; 34 (2001) 825

M Minunni et al., Fresenius' Journal of Analytical Chemistry, 369

P35S, F Lucarelli, et al., Biosensor and Bioelectronics 20 (2005) 2001

Electro-

chemiluminescence

soybeans and papayas

P35S, J Liu et al., Biosensors and Bioelectronics 20 (2004) 436

Electrochemical

immunosensor

soybean Cry protein Volpe, G al., Analytical Letters (2006), 39(8), 1599-1609

Microchip CE CRM P35S, TNOS J P Obeid., et al., Electrophoresis, 25 (2004) 922

GMOs: STRATEGIES

Target (AAT)

Non complementary

Array of Light  Sensitive Diodes  (LSD) 

Charge Coupled  Device (CCD) 

SPR IMAGING (SPRI) FOR BIOSENSING: AN INNOVATIVE LABEL‐FREE, MULTIARRAY PLATFORM FOR THE 

DETECTION OF BIOAFFINITY INTERACTIONS

S. Scarano, A.P. Turner, M. Mascini and M. Minunni, Surface Plasmon Resonance Imaging For Affinity‐Based Biosensors, in press on Biosens. 

and Bioelectron., 2009 , DOI information: 10.1016/j.bios.2009.08.039

“The  non‐therapeutic  use  of  cells,  genes,  genetic  elements,  or 

of  the  modulation  of  gene  expression,  having  the  capacity  to 

improve athletic performance”

World Anti-Doping Agency (WADA) Antidoping Code, 2008

Gene doping is based on the  mis‐use of gene therapy methods…

Gene therapy promising result in

-vascular diseases -Anemia

-Muscular distrophy

0.00 0.20 0

0.45 0.40 0.35 0.30 0.2 5

20 15 10 5

Time (min.)

ΔR

Vector cassette promoter gene marker

CMV probe (20 mers)

Egfp1 probe (19 mers)

Egfp2 probe (20 mers) Negative control: no probe

The  plasmid  pEGFP‐C1:  sequences 

EGFP and CMV and. The DNA probes 

were  designed  on  the  Enhanced 

Green  Fluorescent  Protein  (EGFP) 

(egfp1  and  egfp2)  gene  and 

Cytomegalovirus  promoter  (CMV) 

sequences. 

m A

f f

q q

2 0

2

A

m f

Counter:

graphite

Electrochemical Multi‐arrays 

2008 themes

New signal transduction technology

Commercial developments, manufacturing and

DNA chips & nucleic acid sensors

Immunosensors

Enzyme-based biosensors

From Pietrio Liò, Cambridge, UK

Finally the future….!