Optikai rezonanciák funkcionalizált fehérje elrendezésekben jelölésmentes optikai érzékeléshez = Optical resonances in functionalized protein assemblies for label-free sensing

After 7 years of intensive research in Denmark and in England the present fellowship gave Robert Horvath the possibility to come back to Hungary and join the Research Institute of Technical Physics and Materials Science (MTA MFA). At the host institute a long term strategic plan is to build up a strong research direction in the field of biological and chemical sensing and conduct basic and applied research in these fields. During the present project not only novel label-free biosensor configurations with extremely high sensitivities were realized, but using the developed and commercially available biosensor platforms (OWLS) the self-assembly and surface behavior of biological thin films and living cells were investigated too. As an interesting finding, oriented protein adsorption was revealed by monitoring the birefringence of monomolecular flagellin films. The same methodology was applied to measure exchange processes in supported lipid bilayers without using any molecular labels. The self-assembly of protein-polyelectrolyte films were also followed at the nanometer scale, proving - for example - that the protein flagellin can be easily incorporated into oppositely charged polymeric films; potentially creating functional nanolayers with receptor or enzymatic properties. | A jelen OTKA projekt lehetőséget nyújtott arra, hogy Horváth Róbert 7 évig tartó, Dániában és Angliában folytatott kutatómunkája után hazatérjen. Az MTA MFA fogadó intézményben hosszú távú stratégiai cél a biológiai és kémiai szenzorok alap illetve alkalmazott kutatásának a megerősítése. Az elvégzett kutatómunka eredményesen illeszkedett ezekhez az elképzelésekhez. A projekt keretében nem csupán nagy érzékenységű jelölésmentes optikai bioszenzorok sikeres fejlesztése zajlott, hanem felhasználásukkal és kereskedelmi szenzorok (OWLS) segítségével biológiai filmek és élő sejtek önszerveződései, felületi viselkedései is tanulmányozásra kerültek. Egy fontos eredményként bizonyítást nyert, hogy a felületre adszorbeálódó fehérje filmek optikai kettőstörésének vizsgálatával a molekulák felületi orientációjáról hasznos információ nyerhető. Ugyanennek a metodikának a segítségével kicserélődési folyamatok tanulmányozhatóak lipid kettősrétegekben, mindenféle jelölő molekula alkalmazása nélkül. Továbbá, fehérje-polielektrolit kompozit filmek önszerveződésének vizsgálata során kimutatásra került, hogy a flaggellin fehérje sikeresen beépíthető ellentétesen töltött polimer filmekbe. Ezen eredmények egy új lehetőséget nyújtanak flagellin alapú funkcionális bevonatok előállítására, amelyek például receptor vagy enzimatikus tulajdonságokkal rendelkeznek