KNAW

Research

Functionalised Silicon Nanoparticles in Multiplex Diagnostic Platforms (Nanoplex)

Pagina-navigatie:


Update content


Title Functionalised Silicon Nanoparticles in Multiplex Diagnostic Platforms (Nanoplex)
Period 01 / 2008 - 12 / 2011
Status Completed
Research number OND1334082

Abstract

Description:
Fundamental research at the Laboratory of Organic Chemistry (ORC) showed that grams of functionalised monodisperse silicon nanoparticles (Si NPs) can be produced. These Si NPs feature tunable fluorescence emission properties (spectral addresses) either through their size or functionalisation (amino- and/or caboxyalkylation having different chain lengths). Functionalised fluorescent Si NPs have great potential in multi-analyte (multiplex) diagnostics, either directly by measuring spectral changes due to coupling with reagents and biochemical interactions, or indirectly following a separation of bound and unbound Si NPs. Despite its potential, the feasibility of real-life apllications has not been demonstrated. Tunable Si NPs are of interest for the DLO-institutes RIKILT, PRI, CVI and AFSG, being at forefront development, application and marketing of multiplex assays in the food chain.

Research objectives:
The Nanoplex project will set a new benchmark by directly measuring multiplex biointeractions in solution (omitting flow cytometry) using (changes in) the different emission addresses of the Si NPs, both defining the type of interaction and the intensity. Nanoplex will bridge the gap between fundamental and applied activities by combining diagnostic experts from DLO with silicon and synthesis experts from ORC, thus assuring a unique but realistic opportunity for a new diagnostic platform concept in food control. The model system will consist of immunoassays for two mycotoxins.

Results and products:
The project started at the 1st of May 2008 with the employment of a PhD student. Since then, the first compounds (precursors for the Si NPs surface) were synthesized and the first experiments for the synthesis and purification of the Si NPs were performed as well as research for chemistry of the conjugation of one of the model compounds (T2-toxin) to the Si NPs and commercially available antibodies against the deoxynivalenol (DON) and T-2 toxin were selected, tested and purchased in bigger quantities.

Abstract (NL)

Doel:
Het ontwikkelen van een nieuw multiplex diagnostisch platform voor voedselcontrole op basis van binnen ORC ontwikkelde en op grote schaal te produceren fluorescerende silicon nanoparticles (NPs) met verschillende emissie eigenschappen (spectrale adressen) in te stellen door variaties in NP grootte en NP oppervlaktemodificatie.

Werkwijze:
1. Ontwikkeling en demonstratie van de toepassing van het monodisperse (1,5 nm) multiplex concept.

a) Organische synthese: kennis vergaren en protocollen ontwikkelen voor het synthetiseren en modificeren van amino- en carboxylgroepen getermineerde NPs met haptenen (met en zonder ethyleenoxide spacers).
b) Karakteriseren: bepalen van de fluorescentie eigenschappen (steady state en time-resolved) van de gemodificeerde NPs (met en zonder interacties met (gezuiverde) antilichamen).
c) Assay ontwikkeling: ontwikkeling van het eerste immunoassay concept (duplex of triplex inhibitie) gebaseerd op met haptenen gemodificeerde fluorescerende NPs (Figuur 2).
d) Toepasbaarheid: Demonstratie van de eerste toepassing voor de controle op voedselcontaminanten.

2. Ontwikkeling en demonstratie van de toepassing van het polydisperse (2-5 nm) concept.

a) Synthese: Protocollen ontwikkelen voor het synthetiseren en modificeren (amino- en carboxylgroepen en haptenen) van polydisperse (2-5 nm) NPs.
b) Fractioneren: bereiden van monodisperse fracties middels chromatografische (Figuur 3) en field flow fractionation (Figuur 4) scheidingstechnieken en doelend op NPs met een excitatie >300 nm.
c) Modificeren: koppelen van haptenen en karakteriseren als bij 1.b.
d) Exploratie: de toepasbaarheid van multiplex testen wordt getoetst gebruik makend van verschillende biochemicaliƫn (antilichamen, transport eiwitten en receptoren) en, in samenwerking met de DLO-instituten.

Resultaten:
- EĆ©n of meerdere patenten over het concept van de op fluorescerende silicon NPs gebaseerde multiplex assays in oplossing in verschillende formats (microtiter platen, nano/micro well arrays en nano/micro flow sensoren).
- Minimaal 3 wetenschappelijke publicaties en congresbijdragen over het concept en de haalbaarheid met twee verschillende praktijk relevante applicaties binnen WUR onderzoeksgebieden, zoals de detectie van dierbehandelingsmiddelen (ORC i.s.m. RIKILT), mycotoxinen (ORC i.s.m. RIKILT en PRI), plant pathogenen (ORC i.s.m. PRI) en dier pathogenen (ORC i.s.m. ASG en AFSG).

Publicaties bij dit project zijn beschikbaar via deze Link

Related organisations

Related people

Project leader W. Haasnoot

Related research (upper level)

Classification

A71000 Nutrition
C60000 Nanotechnology
D21300 Biochemistry

Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation