Interazione proteina-nanoparticelle di oro: studio e preparazione di materiali funzionali per applicazioni diagnostiche.

The possibility of adsorbing proteins, in particular antibodies, as specific molecular recognition elements linked to metal nanoparticles has led to the widespread use of gold nanoparticles (GNPs) in immunological assays, including Lateral Flow ImmunoAssay (LFIA), in which the binding of the antibody to specific antigens is exploited to bind and trap colored (nano)particles on specific lines present on a membrane, in order to produce a visible coloration, which is a function of the antigen-antibody interaction. This thesis project aims to study the adsorption of proteins on the surface of GNPs. Initially the project focused on finding the most suitable environments for studying. Five buffers with different pH and made up of different buffer salts at 10mM concentration were selected and the interaction between the surface of the gold nanoparticles and two proteins, i.e. casein and an antibody, was evaluated in each of the selected environments. Subsequently, the protein-GNP conjugates were spectroscopically characterized and the adsorbed amount was measured by the Bradford method. The same test was also carried out on concentrated GNPs in order to evaluate whether the quantity of bioreagent that binds to the surface of the GNPs depends on the quantity of the same. Finally, a measurement of the hydrodynamic diameter of the GNPs and of the same functionalized with casein and antibody was carried out, using DLS (Dynamic Light Scattering). The results obtained have allowed a greater understanding of the quantities of protein adsorbed on the surface of the gold, whether there is a difference between the different proteins, whether this interaction is reversible or not, and whether the environment in which the adsorption takes place affects the same.

La possibilità di adsorbire proteine, in particolare anticorpi, come elementi di riconoscimento molecolare specifico legati a nanoparticelle metalliche ha portato all'utilizzo diffuso delle nanoparticelle d’oro (GNPs) nei saggi immunologici, tra cui nei Lateral Flow ImmunoAssay (LFIA), in cui si sfrutta il legame dell'anticorpo ad antigeni specifici per legare ed intrappolare (nano)particelle colorate su linee specifiche presenti su una membrana, in modo da produrre una colorazione visibile, che è funzione dell’interazione antigene-anticorpo. Questo progetto di tesi ha come obiettivo lo studio dell’adsorbimento delle proteine sulla superficie delle GNPs. Inizialmente il progetto è stato incentrato sulla ricerca degli ambienti più adatti allo studio. Si sono selezionati cinque tamponi a pH differente e costituiti da diversi sali tampone a concentrazione 10mM ed è stata valutata l’interazione tra la superficie delle nanoparticelle d’oro e due proteine, cioè caseina e un anticorpo in ognuno degli ambienti selezionati. Successivamente, i coniugati proteina-GNP sono stati caratterizzati dal punto di vista spettroscopico ed è stata misurata la quantità adsorbita mediante metodo di Bradford. Lo stesso test è stato effettuato anche su GNPs concentrate al fine di valutare se, la quantità di bioreagente che si lega alla superficie delle GNPs dipenda dalla quantità delle stesse. Infine, è stata effettuata una misura del diametro idrodinamico delle GNPs e delle stesse funzionalizzate con caseina e con anticorpo, mediante DLS (Dynamic Light Scattering). I risultati ottenuti hanno permesso una maggiore comprensione circa le quantità di proteina adsorbita sulla superficie dell’oro, se ci sia differenza tra le diverse proteine, se questa interazione sia o meno reversibile, e se l’ambiente in cui avviene l’adsorbimento influisca sullo stesso.