Advanced

ADSORPTION OF STREPTAVIDIN ONTO POLYSTYRENE SURFACE

Le, Lina LU (2018) KEMP37 20172
Department of Chemistry
Abstract
Microparticles of various sizes carrying different surface modifications have numerous technological and biomedical applications, for example to create a larger target for a molecular receptor by binding multiply ligands to the surface of the microparticle. The aim of the present work is to study how to most efficiently couple protein molecules to the surface of such microparticles. In the current study I have focused on the coupling of Streptavidin-Alexa Flour 488 (SA-AF 488) to polystyrene microparticles (PSMs). The passive adsorption of SA-AF 488 onto PSMs with diameter 6 µm was first investigated at two different pH. It was found that maximal adsorption occurs when pH is in the neighbourhood of SA-AF’s isoelectric point. However, the... (More)
Microparticles of various sizes carrying different surface modifications have numerous technological and biomedical applications, for example to create a larger target for a molecular receptor by binding multiply ligands to the surface of the microparticle. The aim of the present work is to study how to most efficiently couple protein molecules to the surface of such microparticles. In the current study I have focused on the coupling of Streptavidin-Alexa Flour 488 (SA-AF 488) to polystyrene microparticles (PSMs). The passive adsorption of SA-AF 488 onto PSMs with diameter 6 µm was first investigated at two different pH. It was found that maximal adsorption occurs when pH is in the neighbourhood of SA-AF’s isoelectric point. However, the protein adsorption on the PSMs was uneven for the passive adsorption. To obtain a more even protein adsorption I then investigated covalent coupling of the same protein on carboxyl-modified PSMs (PSM-COOH) as well as amine modified PSMs (PSM-NH2) with diameter 1 µm. This approach resulted in more even protein coverage on the PSMs and of the two covalently-coupled PSMs it was found that the PSM-COOH bound more proteins in comparison to PSM-NH2. The study shows that efficiently coupling of protein molecules can be achieved to microparticles, opening up for different proteins such as antibodies to be coupled to microspheres of various sizes. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Mikropartiklar är mer än 100 gånger mindre än ett hårstrå. De brukar användas som behållare för läkemedel eller för att markera enskilda molekyler. För dessa ändamål måste ytan på mikropartiklarna modifieras med olika kemiska grupper. Jag har i detta arbete undersökt olika metoder för att binda in protein till mikropartiklar. Som modellsystem valdes mikropartiklar tillverkade av plasten polystyren och testet gick ut på att undersöka hur man kan koppla proteinet Streptavidin till dessa. Jag undersökte tre olika metoder: passiv bindning till omodifierade partiklar, kovalent bindning till karboxyl-modifierade partiklar och kovalent bindning till amin-modifierade partiklar. För den passiva bindningen undersöktes hur pH inverkar på... (More)
Mikropartiklar är mer än 100 gånger mindre än ett hårstrå. De brukar användas som behållare för läkemedel eller för att markera enskilda molekyler. För dessa ändamål måste ytan på mikropartiklarna modifieras med olika kemiska grupper. Jag har i detta arbete undersökt olika metoder för att binda in protein till mikropartiklar. Som modellsystem valdes mikropartiklar tillverkade av plasten polystyren och testet gick ut på att undersöka hur man kan koppla proteinet Streptavidin till dessa. Jag undersökte tre olika metoder: passiv bindning till omodifierade partiklar, kovalent bindning till karboxyl-modifierade partiklar och kovalent bindning till amin-modifierade partiklar. För den passiva bindningen undersöktes hur pH inverkar på inbindningen. Bäst inbindning erhölls då pH var kring 5 vilket motsvarar det pH där proteinets nettoladdning är noll. Hög proteintäckning uppnåddes, men optisk mikroskopi kunde avslöja att denna inbindning inte var jämn utan att Streptavidin ofta band i kluster på partiklarnas yta.
I kovalent bindning bands Streptavidin kemiskt till de modifierade mikropartiklarna. Olika reaktionssteg skedde beroende på om ytan var modifierad med karboxylgrupper eller amingrupper. Här fick jag också hög proteintäckning på mikropartiklarna, men till skillnad mot den passiva inbindningen var täckningen här mycket jämnare. Av de bägge teknikerna gav karboxyl-modiferade mikropartiklar bäst inbindning. Slutligen undersöktes hur dessa mikropartiklar bäst skulle förvaras för att inte klumpa ihop sig eller binda till andra molekyler. En vanligt förekommande metod för det senare är att tillsätta en molekyl för att blockera alla oönskade bindningar. Betakasein användes för detta syfte, men det upptäcktes att denna molekyl band Streptavidin och fick partiklarna att aggregera mer. Att bara förvara partiklarna i normal buffertlösning eller att använda en annan molekyl (t.ex. glycin) än betakesein fungerade därför bäst.
Sammanfattningsvis så har jag undersökt olika metoder för att binda in specifika molekyler till mikropartiklar. Av dessa är den passiva inbindningen den enklaste men den sämsta, då det är svårt att få en jämn molekylinbindning . För att få ytan att bli jämnt täckt med protein, så är kemisk bindning till karboxyl-modifierade mikropartiklar det bästa alternativet. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Le, Lina LU
supervisor
organization
course
KEMP37 20172
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
physical chemistry, fysikalisk kemi
language
English
id
8937996
date added to LUP
2018-11-06 13:01:26
date last changed
2018-11-06 13:01:27
@misc{8937996,
  abstract     = {Microparticles of various sizes carrying different surface modifications have numerous technological and biomedical applications, for example to create a larger target for a molecular receptor by binding multiply ligands to the surface of the microparticle. The aim of the present work is to study how to most efficiently couple protein molecules to the surface of such microparticles. In the current study I have focused on the coupling of Streptavidin-Alexa Flour 488 (SA-AF 488) to polystyrene microparticles (PSMs). The passive adsorption of SA-AF 488 onto PSMs with diameter 6 µm was first investigated at two different pH. It was found that maximal adsorption occurs when pH is in the neighbourhood of SA-AF’s isoelectric point. However, the protein adsorption on the PSMs was uneven for the passive adsorption. To obtain a more even protein adsorption I then investigated covalent coupling of the same protein on carboxyl-modified PSMs (PSM-COOH) as well as amine modified PSMs (PSM-NH2) with diameter 1 µm. This approach resulted in more even protein coverage on the PSMs and of the two covalently-coupled PSMs it was found that the PSM-COOH bound more proteins in comparison to PSM-NH2. The study shows that efficiently coupling of protein molecules can be achieved to microparticles, opening up for different proteins such as antibodies to be coupled to microspheres of various sizes.},
  author       = {Le, Lina},
  keyword      = {physical chemistry,fysikalisk kemi},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {ADSORPTION OF STREPTAVIDIN ONTO POLYSTYRENE SURFACE},
  year         = {2018},
}