home Productietechnologie Fabricage-apparatuur
Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Industrial materials >> Nanomaterialen

Plasmonische ELISA voor gevoelige detectie van ziektebiomarkers met een smartphonelezer

Abstract

Serummyoglobine is een van de vroegste markers voor de diagnose van een acuut myocardinfarct. Het is daarom van cruciaal belang om een ​​point-of-care-testtechnologie te ontwikkelen voor de detectie van myoglobine. In dit werk rapporteerden we een gevoelige plasmonische immunoassay op basis van enzym-gemedieerde gelokaliseerde oppervlakteplasmonresonantieverandering van gouden nanostaafjes voor de point-of-care-testdetectie van myoglobine. Daarnaast hebben we een nieuwe plasmonische immunoassaylezer ontwikkeld die de omgevingslichtsensor van een smartphone gebruikt om de toegankelijkheid en bruikbaarheid van de plasmonische immunoassay te vergroten. Het lineaire detectiebereik van op gouden nanostaafjes gebaseerde plasmonische immunoassay voor myoglobinedetectie was 0,1–1000 ng mL −1 en de detectielimiet was 0,057 ng mL −1 . Myoglobine in serummonsters werd ook geanalyseerd met de plasmonische immunoassay. De resultaten waren significant gecorreleerd met die van conventionele enzymgekoppelde immunosorbent-assays. De plasmonische immunoassay, in combinatie met een op smartphones gebaseerde lezer, zou op grote schaal kunnen worden gebruikt voor point-of-care-testen van acuut myocardinfarct, vooral in de regio's met beperkte technologische middelen.

Inleiding

Acuut myocardinfarct (AMI) is de medische naam voor een hartaanval die optreedt wanneer het bloed dat naar de hartspier stroomt abrupt wordt afgesneden, wat leidt tot weefselbeschadiging [1]. Symptomen van AMI zijn onder meer ernstige en aanhoudende post-sternale pijn, aritmie, shock en hartfalen, dat fataal kan zijn [2]. AMI is een van de meest voorkomende ziekten in Europa en Amerika. Alleen al in de VS lijden jaarlijks ongeveer 1.500.000 mensen aan een hartinfarct. Ook in China is de afgelopen jaren een duidelijke stijgende trend van AMI waargenomen, met minstens 500.000 nieuwe patiënten per jaar. Point of care-test van biomarker is van groot belang voor vroege monitoring en behandeling van AMI. Serum myoglobine (Myo) neemt toe in 1-2 uur na een AMI en bereikt de piekwaarde na 6-9 uur. Myo wordt beschouwd als een van de vroegste serummarkers voor een vroege diagnose van AMI [3,4,5].

Onlangs zijn plasmonische immunoassays ontwikkeld door traditionele enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) en nanomaterialen te combineren [6, 7]. Plasmonische immunoassays zijn op grote schaal gebruikt bij klinische diagnose [8], monitoring van milieuvervuiling [9] en detectie van voedselveiligheid [10]. In vergelijking met andere immunoassays zijn plasmonische immunoassays zeer gevoelig en kunnen ze met het blote oog worden uitgelezen zonder het gebruik van geavanceerde instrumenten. Metalen nanodeeltjes, zoals gouden en zilveren nanomaterialen, worden vaak gebruikt in plasmonische nanosensoren, vanwege hun uitstekende gelokaliseerde oppervlakteplasmonresonantie (LSPR). In plasmonische immunoassays katalyseert het enzym-gelabelde antilichaam zijn substraten om een ​​product te genereren dat de aggregatie of vormverandering van de nanomaterialen veroorzaakt. Chen's groep [11] rapporteerde een plasmonische immunoassay voor detectie van pathogenen met behulp van acetylcholinesterase (AChE)-gekatalyseerde hydrolysereactie om de aggregatie van gouden nanodeeltjes (AuNP's) te induceren. De gevoeligheid van de plasmonische immunoassay is vergelijkbaar met die van RT-PCR. De robuuste, ultrasnelle en zeer stabiele AuNP's-aggregatie in colorimetrische tests blijft echter een uitdaging omdat de aggregatieprocedure van AuNP's dynamisch is [12, 13]. Een ander soort plasmonische immunoassay is gebaseerd op het induceren van vormverandering van plasmonische nanodeeltjes. Driehoekige zilveren nanoprisma's (AgNPR's) op etsen gebaseerde plasmonische biosensoren werden gerapporteerd voor de detectie van kankerbiomarkers, die waterstofperoxide gebruiken (H2 O2 ) geproduceerd door glucose-oxidase (GOx) voor AgNPR-etsen [14, 15]. Om echter een moleculair doelwit kwantitatief te testen, zijn relatief geavanceerde en omvangrijke instrumenten nodig voor het meten van het spectrum van nanomaterialen, samen met de plasmonische immunoassays. Het ongemak dat met deze instrumenten gepaard gaat, maakt ze niet toepasbaar voor point-of-care-analyse. Daarom is er dringend behoefte aan de ontwikkeling van een draagbare, goedkope en gebruiksvriendelijke plasmonische immunoassaylezer voor een point-of-care testing (POCT)-diagnose.

Gouden nanostaafjes (AuNR's) zijn op grote schaal toegepast in biosensoren [16,17,18], plasmonische beeldvorming [19], fotothermische therapie voor tumoren [20] en fotodynamische therapie [21] vanwege hun unieke fysieke, optische en elektronische eigenschappen [22] ,23,24]. In dit werk rapporteerden we een gevoelige plasmonische immunoassay op basis van de enzym-gemedieerde LSPR-verandering van AuNR's voor de detectie van Myo. Om de POCT-diagnose van AMI te vergemakkelijken, hebben we een nieuwe plasmonische immunoassaylezer ontwikkeld met behulp van de omgevingslichtsensor (ALS) van een smartphone. De hoge correlatie tussen de resultaten verkregen van de plasmonische immunoassay en die van traditionele ELISA op serumspecimens demonstreerde de toepassingsmogelijkheden van deze nieuwe methode voor vroege POCT-diagnose van AMI, vooral in de regio's met beperkte technologische middelen.

Materialen en methoden

Materialen en reagentia

Myo (uit menselijk hartweefsel) werd gekocht bij Abcam (Cambridge, VK). Anti-myo monoklonale antilichamen (mAb1 en mAb2) werden geproduceerd in ons laboratorium (aanvullend bestand 1). Zilvernitraat (AgNO3 , 99,8%) en natriumboorhydride (NaBH4 ) werden gekocht bij Sinoreagent (Shanghai, China). Het waterstofperoxide (H2 O2 , 30 wt%) en H2 SO4 werden gekocht bij de chemische reagensfabriek van GZ (Guangzhou, China). Light-emitting diode (LED, 850 nm) werd gekocht bij Shenzhen OCtai Co., Ltd. (Shenzhen, China). Chloorgoudzuur (HAuCl4 ), TMB (3,3',5,5'-tet-ramethylbenzidine), Tween-20 en cetyltrimethylamm-oniumbromide (CTAB) werden gekocht bij Amresco (Houston, TX, VS). Glucose-oxidase type VII van Aspergillus niger (GOx), mierikswortelperoxidase type VI (HRP) en runderserumalbumine (BSA) werden gekocht bij Sigma-Aldrich (Saint Louis, MO, VS). In dit onderzoek werd gedeïoniseerd water (Milli-Q-kwaliteit, Millipore) met een soortelijke weerstand van 18,2 MΩ cm gebruikt. Serummonsters werden verzameld in het Guangzhou Overseas Chinese Hospital (Guangzhou, China).

Apparaat

De LSPR-spectra van AuNR's in platen met 96 putjes werden verzameld door een Synergy H1 Hybrid Multi-Mode Microplate Reader (Bio-Tek Instruments, Inc. USA). De absorptie van de op HRP gebaseerde ELISA werd gemeten bij 450 nm met behulp van een MK3-microplaatlezer (Bio-Tek Instruments, Inc. USA). Karakterisering van AuNR's werd uitgevoerd met een PHILIPS TECNAI-10 transmissie-elektronenmicroscoop (TEM) die werkte bij een versnellingsspanning van 120 kV. De monsters voor TEM-metingen werden bereid door één druppel waterige dispersie af te zetten op een koperen rooster bedekt met dunne koolstoffilms, en het oplosmiddel werd verwijderd door verdamping aan de lucht. Bij SHINING 3D (Hangzhou, China) is een 3D-printer aangeschaft. Een HUAWEI P9-smartphone (Shenzhen, China) werd gekozen als de basissmartphone voor de plasmonische immunoassaylezer.

Ontwerp van de op smartphones gebaseerde plasmonische immunoassaylezer

Het ontwerp van de op smartphones gebaseerde plasmonische immunoassaylezer is gemaakt met software (Solidworks 2014) en vervolgens verwerkt door de software, 3D star. Voor de afdrukinstellingen was de afdrukmodus ingesteld op kwaliteit en werd de ondersteunende manier geconfigureerd voor interne en externe ondersteuning. Een gratis smartphone-applicatie, Light Meter, werd gebruikt om de meetresultaten op het scherm weer te geven. In dit werk draait de plasmonische immunoassaylezer op een Android-telefoon (open source). Deze lezer kan ook worden gebruikt op de iPhone, als de gebruiker een iOS-versiesoftware (Light Meter) heeft toegepast.

Synthese van AuNR's

AuNR's werden bereid door door zaadgoud gemedieerde groei [25]. Goudzaadbereiding:vers 0,01 M natriumboorhydride in 0,01 M natriumhydroxide werd bereid. Vervolgens werd 600 μL natriumboorhydride-oplossing toegevoegd aan een HAuCl4 oplossing (0,25 mM) in 10 ml 0,1 M CTAB onder roeren (300 rpm min −1 ). De kleur van het goudzaad veranderde van groenachtig naar lichtbruin. Synthese van nanostaafjes:AgNO3 (70 μL, 0,1 M) oplossing is toegevoegd aan 10 ml HAuCl4 oplossing (0,5 mM) in 0,1 M CTAB. Vervolgens werd onder roeren 140 μL ascorbinezuur (0,0788 M) toegevoegd (300 tpm min −1 ). Ten slotte werd 12 μL goudzaad toegevoegd en werd de oplossing onder roeren gemengd (300 tpm min −1 ) gedurende 12 uur voor gebruik.

Procedure van op AuNRs gebaseerde plasmonische immunoassay voor myo-detectie

Voor de plasmonische immunoassay, om de polystyreenplaten met 96 putjes te bereiden met anti-Myo-antilichaam 1 (Ab1), werd verdund Ab1 een nacht bij 4 ° C geïncubeerd in polystyreenplaten met 96 putjes. Na drie wasbeurten met PBST werden de polystyreenplaten met 96 putjes geblokkeerd met blokkeerbuffer (1 mg mL −1 BSA in PBST) bij 37 ° C gedurende 1 uur. Vervolgens werden de polystyreenplaten met 96 putjes driemaal gewassen met wasbuffer en bewaard bij -20 ° C. Het Anti-Myo-antilichaam 2 gelabeld met GOx (GOx-Ab2) werd bereid door de procedures te volgen die worden getoond in het aanvullende bestand 1.

Voor Myo-detectie werden verschillende concentraties Myo-oplossingen (100 L) toegevoegd aan de met Ab1-gecoate polystyreenplaten met 96 putjes. Na 1 uur incubatie werden de platen driemaal gewassen met PBST-buffer en vervolgens 0,01 mg ml −1 GOx-Ab2 werd toegevoegd en nog 1 uur bij 37 ° C geïncubeerd. Vervolgens werden de platen driemaal gewassen met PBST-buffer en werd 50 L glucose (0,5 mM) toegevoegd en gedurende 30 minuten bij 37 ° C geïncubeerd. Vervolgens werd het supernatant gemengd met 50 μL citraatbuffer (40 mM, pH 4,0) met AuNR's ([Au0] 0,24 mM), CTAB (12,5 mM) en HRP (3 μM), en 30 minuten geïncubeerd. Het overeenkomstige LSPR-spectrum van de AuNR's werd verzameld door een commerciële microplaatlezer en de doorgelaten lichtintensiteit (850 nm) van de AuNR's werd gemeten door de op smartphones gebaseerde plasmonische immunoassaylezer. De kalibratiecurve van de plasmonische immunoassays voor Myo werd geconstrueerd door de gemeten intensiteit van doorgelaten licht aan te passen aan de gerelateerde Myo-concentratie. Voor detectie van Myo werden serummonsters tien keer verdund met behulp van PBS-buffer. Vervolgens werd 100 μL van de verdunde serummonsters toegevoegd aan de Ab1-gecoate polystyreenplaten met 96 putjes. De concentratie van Myo werd getest zoals hierboven beschreven. Elke waarde geeft het gemiddelde weer van drie herhalingen.

De procedure voor HRP-gebaseerde ELISA wordt getoond in het aanvullende bestand 1.

Gegevensanalysemethode

Lineaire regressieanalyse werd verwerkt met oorsprong 9.0. Alle experimenten werden drie keer onafhankelijk herhaald. Elke waarde geeft het gemiddelde weer van drie herhalingen.

Resultaten en discussie

Principe van de AuNRs-gebaseerde immunoassay voor Myo-detectie

De plasmonische immunoassay combineert sandwich-immunoassay met het plasmonische kenmerk van AuNR's. Ab1 en Ab2 werden geconjugeerd met glucose-oxidase (GOx-Ab2) (Fig. 1). Na binding kan de met GOx gelabelde Ab2 zijn substraatglucose katalyseren om gluconzuur en waterstofperoxide te genereren (H2 O2 ). De H2 O2 werkt als een oxidatiemiddel om de AuNR's te etsen onder een bepaalde concentratie van HRP en Br − , wat leidt tot een aanzienlijke blauwe verschuiving in het SPR-spectrum van AuNR's en een afname van de absorptie van AuNR's bij 850 nm. In de plasmonische immunoassay is de hoeveelheid GOx evenredig met de doelconcentratie. De mate van blauwverschuiving in het SPR-spectrum van AuNR's en absorptievermindering van AuNR's bij 850 nm was positief gecorreleerd met doelconcentraties. De resultaten van plasmonische immunoassay kunnen worden gekwalificeerd door een microplaatlezer te gebruiken om de blauwe verschuiving van het AuNRs SPR-spectrum te meten of door de smartphonelezer te gebruiken om de verandering in de absorptie van AuNRs bij 850 nm te meten.

Schematisch diagram van de op AuNRs gebaseerde plasmonische immunoassay voor Myo-detectie

Optimalisatie van plasmonische immunoassay voor myo-detectie

HRP- en CTAB-concentraties hebben direct invloed op de gedetecteerde resultaten. In dit werk werden AuNR's geëtst door een oplossing die 100 μM H2 bevatte O2 , en verschillende concentraties van HRP en CTAB in citraatbuffer (40 mM, pH 4,0), waaruit de LSPR-verschuiving van AuNR's werd geregistreerd. In deze studie werden 1, 5 M HRP en 6, 25 μM CTAB geselecteerd vanwege de maximale LSPR-verschuiving van AuNR's waargenomen bij deze concentraties (figuur 2a). Bij de geoptimaliseerde HRP- en CTAB-concentraties werden AuNP's geëtst met 100 μM H2 O2 in citraatbuffer (20 mM, pH 4,0). Het LSPR-spectrum van AuNR's was blauw verschoven en de absorptie van AuNR's bij 850 nm nam met de tijd af (figuur 2b). Na 30 min is de LSPR van AuNR's stabiel. Daarom is 30 min geselecteerd als de tijd voor H2 O2 etsen van AuNR's. AuNP's werden geëtst door verschillende concentraties H2 O2 . AuNRs LSPR-spectrum was blauw verschoven met afnemende H2 O2 concentratie (Fig. 2c). TEM-afbeeldingen van AuNR's lieten zien dat met toenemende H2 O2 concentratie veranderde de vorm van AuNR's van rechthoek in ellips (Fig. 2d-f). Deze resultaten toonden aan dat het AuNRs LSPR-spectrum afhankelijk was van de concentratie van H2 O2.

Optimalisatie en karakterisering van AuNR's op basis van plasmonische immunoassay voor Myo-detectie. een Optimalisatie van HRP- en CTAB-concentratie in AuNR's op basis van plasmonische immunoassay. Verschillende kleurlijnen vertegenwoordigen verschillende concentraties CTAB, waaronder 6,25 mM CTAB en 1,5 μM HRP de voorkeur hadden. b Optimalisatie van de tijd voor H2 O2 AuNR's etsen, waarvoor 1,5 μM HRP, 6,25 mM CTAB en 100 μM H2 O2 bevatte in citraatbuffer (20 mM, pH 4,0) gedurende 30 minuten had de voorkeur. c LSPR-spectrum van AuNR's met toevoeging van 50 μL van verschillende concentraties H2 O2 . d –f TEM-afbeeldingen van AuNR's geëtst door verschillende concentraties H2 O2 (0 M, 10 M en 100 μM) gedurende 30 min. g LSPR-verschuiving van AuNR's onder verschillende concentraties GOx. u LSPR-spectrum van AuNR's in aanwezigheid van GOx-Ab2 bij verschillende verdunningsverhoudingen. ik LSPR-spectrumverschuiving van AuNR's in de directe plasmonische immunoassay gecoat met verschillende concentraties Myo. Elke waarde geeft het gemiddelde weer van drie herhalingen

GOx kan glucose katalyseren om H2 . te produceren O2 , die AuNR's zou kunnen etsen. In dit werk werd 0,5 mM glucose gekatalyseerd door verschillende concentraties GOx en het geproduceerde H2 O2 werd gebruikt om AuNR's te etsen (Fig. 2g). Toen de concentratie van GOx 100 pg ml was −1 (6.66 × 10 −11 mol L −1 ), vertoonde het LSPR-spectrum van AuNR's een duidelijke blauwe verschuiving, wat de hoge gevoeligheid van de op AuNR's gebaseerde plasmonische immunoassay suggereert. GOx werd geconjugeerd met Ab2 en vervolgens verdund tot verschillende concentraties. De katalytische activiteit van GOx-Ab2 werd gevalideerd door ontbonden GOx en geëtste AuNR's. Het LSPR-spectrum van AuNR's was blauw verschoven met toenemende GOx-Ab2-concentratie (figuur 2h), wat aangaf dat GOx-Ab2 een goede katalytische activiteit handhaaft. Bovendien werd Myo gecoat op microplaten en geïncubeerd met GOx-Ab2. Na 30 minuten werd GOx-Ab2 driemaal gewassen met PBST-buffer. Glucose werd vervolgens aan het microputje toegevoegd, gevolgd door de toevoeging van AuNR's aan de glucose-oplossing na 30 minuten. De blauwe verschuiving van het LSPR-spectrum van AuNR's nam toe met toenemende GOx-Ab2-concentratie (Fig. 2i), wat aantoont dat Ab2 zijn immunologische activiteit handhaaft, terwijl GOx zijn katalytische activiteit handhaaft.

Smartphone-gebaseerde plasmonische immunoassaylezer voor Myo-detectie op locatie

Vaak gerapporteerde plasmonische immunoassays worden kwantitatief geïnterpreteerd door een commerciële microplaatlezer of een spectrometer, wat hun bruikbaarheid in gebieden met beperkte middelen beperkt. Om de toegankelijkheid van onze plasmonische immunoassay te verbeteren, hebben we een op smartphones gebaseerde plasmonische immunoassay-lezer voorbereid die vertrouwt op de omgevingslichtsensor (ALS) van een smartphone om de doorgelaten lichtintensiteit van AuNR's te meten. In de meeste smartphones is ALS een standaardconfiguratie die wordt gebruikt om de lichtintensiteit van het scherm automatisch aan te passen aan verschillende omstandigheden. We hebben eerder gerapporteerd over het gebruik van ALS in colorimetrische testlezer [26,27,28]. Het principe en de instructie voor de plasmonische immunoassay-reader werden gedocumenteerd in de vorige publicatie [29]. De 3D-geprinte plasmonische immunoassaylezer bestaat uit twee delen:deel 1 (100 mm × 40 mm × 40 mm) kan op een smartphone worden bevestigd om een ​​stabiele lichtbron te leveren die wordt gevoed door twee batterijen (1,5 V), en deel 2 ( 76 mm × 13 mm × 12 mm) kunnen worden gebruikt om microwells te hosten. Nadat de plasmonische immunoassay was voltooid, werd de microwell gemonteerd op deel 2, zoals weergegeven in figuur 3a, en vervolgens werd deel 2 op deel 1 bevestigd. Deel 1 werd vervolgens bevestigd aan de ALS van de smartphone. In dit ontwerp is de LED uitgelijnd met de ALS van de smartphone. Nadat de schakelaar was ingeschakeld, werd het licht van de LED over AuNR's verzonden en gemeten door de ALS. De doorgelaten lichtintensiteit van elke microwell kon worden afgelezen door deel 2 te schuiven. Via de Android-applicatie Light Meter konden de meetresultaten op het scherm van een smartphone worden gepresenteerd. In de plasmonische immunoassay was het maximale absorptiespectrum van AuNR's 850 nm, en met toenemende H2 O2 concentratie, werd de absorptie van AuNR's bij 850 nm geleidelijk verlaagd. Daarom werd 850 nm geselecteerd als de golflengte van het opwindende licht van de LED in de plasmonische immunoassaylezer. De totale kosten van de op smartphones gebaseerde plasmonische immunoassaylezer waren ongeveer twee dollar. Om de gemeten resultaten van de op smartphones gebaseerde plasmonische immunoassaylezer en die van de commerciële microplaatlezer te vergelijken, werden de doorgelaten lichtintensiteit en absorptie van AuNR's in microwell gemeten. De resultaten van deze apparaten werden aangepast en vertoonden een correlatie van 99,1% (Fig. 3b), wat aangeeft dat de op smartphones gebaseerde plasmonische immunoassaylezer een vergelijkbaar hulpmiddel was in termen van nauwkeurigheid.

Mechanisme van op smartphones gebaseerde plasmonische immunoassaylezer. een Schema van het 3D-geprinte accessoire van een op smartphones gebaseerde plasmonische immunoassaylezer. Doorgelaten lichtintensiteit van AuNR's werd gemeten door ALS van de smartphone en de waarde werd weergegeven op een scherm. b De correlatie tussen de resultaten van de op smartphones gebaseerde plasmonische immunoassaylezer en die van de commerciële microplaatlezer. Elke waarde geeft het gemiddelde weer van drie herhalingen

Analytische prestaties van de plasmonische immunoassay voor myo-detectie

Voor de prestaties van op AuNRs gebaseerde plasmonische immunoassay werden verschillende concentraties Myo geanalyseerd. Het LSPR-spectrum van AuNR's werd geregistreerd door een commerciële spectrometer en de doorgelaten lichtintensiteit van het LSPR-spectrum van AuNR's werd gemeten door de op smartphones gebaseerde plasmonische immunoassaylezer. Met toenemende Myo-concentraties was het LSPR-spectrum van AuNR's blauw verschoven en nam de absorptie van het LSPR-spectrum van AuNR's af (figuur 4a). LSPR-blauwverschuiving van AuNR's werd gebruikt voor kwantitatieve analyse van Myo-concentratie. Toen de Myo-concentratie 0 pg mL −1 . was , was de LSPR-blauwverschuiving van AuNR's 0 nm. Met toenemende Myo-concentraties waren de LSPR-pieken van AuNR's blauw verschoven (aanvullend bestand 1:figuur S1). De gemeten intensiteiten van doorgelaten licht werden gebruikt om de concentraties van Myo te kwantificeren. Het lineaire detectiebereik van AuNR's op basis van plasmonische immunoassay gekwantificeerd door LSPR-spectrumblauwverschuiving was 0,1–1000 ng mL −1 (Aanvullend bestand 1:Afbeelding S2-S3) met de detectielimiet van 57,81 pg mL −1 . De gemeten doorgelaten lichtintensiteit van AuNR's nam af met toenemende Myo-concentraties (figuur 4b). De gemeten intensiteiten van doorgelaten licht werden gebruikt om de concentraties van Myo te kwantificeren. Het lineaire detectiebereik van plasmonische immunoassay, gekwantificeerd door de intensiteit van doorgelaten licht van AuNR's, was 0,1–1000 ng mL −1 (Fig. 4c) met de detectielimiet van 64,13 pg mL −1 . AMI werd gedefinieerd als serumconcentratie van Myo hoger dan 90 ng ml −1 . Voor de detectie van Myo in klinische monsters werd het serum voorafgaand aan de analyse tien keer verdund om de consistentie van de gemeten resultaten te verbeteren.

Plasmonische immunoassay voor Myo-detectie. een LSPR-piekverschuivingen van AuNR's bij verschillende concentraties Myo. b Absorptie van AuNR's voor de detectie van verschillende concentraties Myo. c Kalibratielijn van plasmonische immunoassay voor Myo-detectie zoals gelezen door een op een smartphone gebaseerde lezer. Elke waarde geeft het gemiddelde weer van drie herhalingen

Vergelijking van de plasmonische immunoassay en ELISA

ELISA is een van de meest gebruikte technieken bij klinische diagnose. In dit werk vergeleken we de detectieprestaties van ELISA en de plasmonische immunoassay voor Myo-analyse. Bij beide methoden werden dezelfde antilichamen en antigenen gebruikt. Het lineaire detectiebereik van ELISA was 25–1000 ng mL −1 en de LOD was 22,7 ng mL −1 (Fig. 5a, Extra bestand 1:Figuur S4). Vergeleken met ELISA was de plasmonische immunoassay gevoeliger en vertoonde een breder detectiebereik. Om de haalbaarheid van het gebruik van de plasmonische immunoassay voor klinische toepassing aan te tonen, werd bovendien Myo in klinische serummonsters gemeten met de plasmonische immunoassay en ELISA. Resultaten van plasmonische immunoassay werden gelezen door respectievelijk een commerciële microplaatlezer en een op smartphones gebaseerde plasmonische immunoassaylezer. De resultaten van deze twee methoden waren goed gecorreleerd (Fig. 5b), wat aangeeft dat de op AuNRs gebaseerde plasmonische immunoassay kan worden gebruikt voor klinische AMI-diagnose.

Vergelijking van de plasmonische immunoassay en conventionele ELISA voor Myo-detectie. een Kalibratielijn van ELISA voor Myo-detectie. b Vergelijking van de plasmonische immunoassay en conventionele ELISA bij het testen van serummonsters. De transversale as vertegenwoordigt de resultaten van ELISA en de verticale as vertegenwoordigt de resultaten van de plasmonische immunoassay. Elke waarde geeft het gemiddelde weer van drie herhalingen

Conclusies

Door gebruik te maken van de unieke optische eigenschappen van AuNR's, hebben we met succes een plasmonische immunoassay ontwikkeld voor het detecteren van acuut myocardinfarct in klinische monsters. Om de bruikbaarheid van de immunoassay bij testen ter plaatse te verbeteren, hebben we een op smartphones gebaseerde plasmonische immunoassay-lezer voorbereid die vertrouwt op ALS van de smartphone om de doorgelaten lichtintensiteit van AuNR's te meten. De detectielimiet van de op AuNRs gebaseerde plasmonische immunoassay die door de smartphonelezer werd gelezen, was 0,057 ng mL −1 . Deze biosensor was gevoeliger dan conventionele ELISA, waardoor het een veelbelovend platform is voor biomedische toepassingen. Bovendien heeft de biosensor, door gebruik te maken van de op smartphones gebaseerde plasmonische immunoassaylezer, geen geavanceerde experimentele apparatuur nodig, waardoor deze beter toegankelijk is in de regio's met beperkte middelen.

Afkortingen

Ab1:

Anti-Myo antilichaam

Ab2:

Anti-Myo antilichaam 2

AgNPR's:

Driehoekige zilveren nanoprisma's

ALS:

Omgevingslichtsensor

AMI:

Acuut myocardinfarct

AuNP's:

Gouden nanodeeltjes

AuNR's:

Gouden nanostaafjes

ELISA:

Enzym-linked immunosorbent assay

GOx:

Glucose-oxidase

H2 O2 :

Waterstofperoxide

HRP:

Mierikswortelperoxidase

LSPR:

Gelokaliseerde oppervlakteplasmonresonantie

Mijn:

Serummyoglobine

POCT:

Point-of-care testen


Nanomaterialen

  • Metaal
  • Hars
  • vezel
  • Samengesteld materiaal
  • Nanomaterialen
  • Polymeer materialen
  • Biologie
  • kleurstof
  • Kruiden
    1. Vroege ziektedetectie versnellen met nanobiotechnologie
    2. Software voor Pattern Pick-and-Place Jobs met Six-Axis Robots
    3. Bouwen aan een betere toekomst voor slimme steden met LPWA
    4. Demonstratie van een flexibele op grafeen gebaseerde biosensor voor gevoelige en snelle detectie van eierstokkankercellen
    5. MoS2 met gecontroleerde dikte voor elektrokatalytische waterstofevolutie
    6. Ultragevoelige biosensor voor de detectie van Vibrio cholerae DNA met polystyreen-co-acrylzuur composiet nanosferen
    7. Verbeterde stabiliteit van gouden magnetische nanodeeltjes met poly(4-styreensulfonzuur-co-maleïnezuur):op maat gemaakte optische eigenschappen voor eiwitdetectie
    8. Silica diatomeeënschalen op maat gemaakt met Au-nanodeeltjes maken gevoelige analyse van moleculen mogelijk voor biologische, veiligheids- en milieutoepassingen
    9. Smart Procurement balanceert AI met HI
    10. Een complete gids voor op IoT gebaseerde plaagdetectie met zijn voordelen
    11. Comb Breathalyzer — Duizendmaal gevoeliger voor biomarkers voor ziekten