Fluoreszierender Lateral-Flow-Immunoassay auf Basis von Quantenpunkt-Nanokügelchen
28. Juni 2024
Hier beschreiben wir ein Protokoll für die Herstellung von Quantenpunkt-Nanokügelchen (QDNB) und den Nachweis von Krankheitsbiomarkern mit QDNB-basierten Lateral-Flow-Immunoassay-Streifen. Die Testergebnisse können unter UV-Licht-Beleuchtung qualitativ beurteilt und mit einem fluoreszierenden Stripreader innerhalb von 15 min quantitativ gemessen werden.
Unsere Forschungsinteressen konzentrieren sich derzeit auf die Konstruktion hochwertiger multifunktionaler Nanomaterialien und deren Anwendung in der Entwicklung ultrasensitiver Point-of-Care-Diagnostika. Lateral-Flow-Immunoassay-Streifen dienen als wichtige Schnellnachweisinstrumente am Point-of-Care, insbesondere beim Krankheitsscreening während Epidemien, um die Nachweisempfindlichkeit von Lateral-Flow-Immunoassays zu erhöhen. Es sind verschiedene neue Nanopartikel entstanden, darunter farbiger Latex, fluoreszierende Nanopartikel mit Auftrieb, fluoreszierende Mikrosphären mit zeitgesteuertem Ergebnis und Quantenpunkte.
Wir präsentierten eine einstufige Emulsionsverdampfungsmethode zur Herstellung von Quantenpunkt-Nanokügelchen und anderen Anwendungen in der Empfindlichkeit, z. B. laterale Fluor-Immunoassays. Wie andere Verfahren zur Herstellung von Quantenpunkt-Nanokügelchen bietet dieses Protokoll den Vorteil einer einfachen Bedienung und einer hohen Produktivität. Darüber hinaus sind die Polymer-Komposit-Nanokügelchen biokompatibel, im Gegensatz zu Siliziumdioxid-Nanokügelchen, die in der Regel eine zusätzliche Oberflächenmodifikation mit Polymeren benötigen.
Empfindliche fluoreszierende Lateral-Flow-Immunoassay-Streifen wurden unter Verwendung von präparierten Quantenpunkt-Nanokügelchen entwickelt. Diese Streifen können verwendet werden, um Biomarker für Krankheiten am Point-of-Care qualitativ und quantitativ nachzuweisen. Dieser neue Assay könnte Medizinern helfen, Krankheiten schnell und genau zu diagnostizieren.
Übersicht
Dieser Artikel stellt ein Protokoll zur Herstellung von Quantenpunkt-Nanoperlen (QDNB) und deren Verwendung in lateral flow Immunoassay-Streifen zur Detektion von Krankheitsbiomarkern vor. Die Methode ermöglicht eine qualitative Bewertung unter UV-Licht und eine quantitative Messung mithilfe eines fluoreszenzbasierten Streifenlesers innerhalb von 15 Minuten.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Nanomaterialien
- Diagnostik
- Immunassays
Hintergrund
- Point-of-Care-Diagnostika sind entscheidend für die schnelle Krankheits-Screening.
- Lateralfluss-Immunoassay-Streifen sind wichtige Werkzeuge in epidemischen Situationen.
- Neue Nanopartikel, einschließlich Quantenpunkte, verbessern die Nachweisempfindlichkeit.
- Herkömmliche Silica-Nanokügelchen erfordern zusätzliche Oberflächenmodifikationen.
Zweck der Studie
- Entwicklung einer einfachen und effizienten Methode zur Herstellung von QDNB.
- Verbesserung der Empfindlichkeit von lateral flow-Immunoassays.
- Bereitstellung einer biokompatiblen Alternative zu silikabasierten Nanobeads.
Verwendete Methoden
- Einstufige Emulsionsverdunstungsmethode zur Herstellung von QDNB.
- Qualitative Beurteilung unter UV-Licht.
- Quantitative Messung mithilfe eines fluoreszenten Streifenlesers.
- Vergleich von QDNB mit anderen Nanopartikelmethoden.
Hauptergebnisse
- Die QDNB-Präparationsmethode ist einfach und effizient.
- QDNBs weisen eine hohe Empfindlichkeit in lateralen Flussimmunoassays auf.
- Die Biokompatibilität von polymeren Verbundnanokügelchen ist bestätigt.
- Ergebnisse können innerhalb von 15 Minuten erhalten werden.
Schlussfolgerungen
- Das entwickelte Protokoll verbessert die Leistung von lateral flow-Immunoassays.
- QDNBs bieten eine gangbare Alternative zu herkömmlichen Silica-Nanokügelchen.
- Diese Methode kann eine schnelle Krankheitserkennung in klinischen Umgebungen erleichtern.
Häufig gestellte Fragen
Praktische Bedeutung für die Industrie
Fluoreszierende Lateralfluss-Immunoassays auf Basis von Quantenpunkt-Nanoperlen bieten eine skalierbare Lösung für den schnellen und empfindlichen Nachweis von Krankheitsbiomarkern am Versorgungsort. Diese Technologie trägt dem Bedarf an höherer Empfindlichkeit und quantitativen Ausleseverfahren in frühen Entdeckungs- und translationsbezogenen Arbeitsabläufen Rechnung und unterstützt eine robuste Validierung von Biomarkern sowie risikoadjustierte Portfolioentscheidungen. Die betriebliche Einfachheit und kurze Durchlaufzeit des Verfahrens ermöglichen dessen Integration in unternehmensweite F&E-Pipelines zur beschleunigten Entwicklung diagnostischer Verfahren.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die empfindliche Detektion von Biomarkern mit geringer Häufigkeit für die Hypothesenprüfung.
- Unterstützt die funktionelle Zielvalidierung durch quantitative immunologische Assay-Ergebnisse.
- Erleichtert die biologische Risikominimierung, indem die Detektionsschwellen bei der Screening-Analyse verbessert werden.
- Bietet schnelle Rückmeldungen für die Portfolio-Triage und die Priorisierung von Zielstrukturen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Liefert standardisierte, reproduzierbare Assay-Formate für nachgeschaltete Arbeitsabläufe.
- Ermöglicht qualitative und quantitative Auswertungen innerhalb von 15 Minuten.
- Unterstützt die Skalierbarkeit von Assays und die Wiederverwendung der Plattform über verschiedene Biomarker-Panels hinweg.
- Verbessert die Eignung für das Screening im Hinblick auf die hochdurchsatzfähige Evaluierung von Substanzen.
Translationale und präklinische Forschung
- Ermöglicht die Ausrichtung an der detektierbaren, krankheitsrelevanten Biomarker für eine translationale Kontinuität.
- Ermöglicht eine schnelle präklinische Validierung diagnostischer Kandidaten.
- Verringert mechanistische Unschärfen, indem robuste quantitative Daten bereitgestellt werden.
- Unterstützt risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung in biomarkerbasierten Programmen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese Immunoassay-Methode mit Quantenpunkt-Nanoperlen integriert die frühe Entdeckung bis hin zur präklinischen Validierung und ermöglicht einen nahtlosen Übergang von der Hypothesenprüfung zur translationalen Biomarker-Bewertung.
- Entdeckungsbiologie: Verbessert die Hypothesenprüfung und Klärung von Wirkwegen durch empfindliche Biomarker-Detektion.
- Screening: Bietet reproduzierbare, quantitative Ergebnisse zur Standardisierung und Vergleichbarkeit von Assays.
- Analytik: Ermöglicht fluoreszenzbasierte Messungen für eine robuste statistische Analyse von Biomarker-Konzentrationen.
- Translationale Forschung: Unterstützt die kontinuierliche Validierung von Biomarkern von der Entdeckung bis zu präklinischen Modellen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Bietet eine modulare, skalierbare Plattform, die an verschiedene Krankheitsziele und Biomarker-Panels angepasst werden kann.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Mehrdeutigkeiten bei der Biomarker-Validierung.
- Operationaler Wert: Vereinfacht die Assay-Präparation, verbessert die Reproduzierbarkeit und ermöglicht eine schnelle Durchlaufzeit.
- Strategischer Wert: Verbessert die Entscheidungsfindung hinsichtlich Fortführung oder Abbruch von Projekten sowie die Kapitalnutzung, indem frühzeitig handlungsrelevante Daten bereitgestellt werden.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung von diagnostischen und therapeutischen Programmen.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der Synthese von Nanopartikeln und der Entwicklung von Immunoassays.
- Benötigt Zugang zu Fluoreszenzdetektoren und standardmäßiger Laborzentrifugalausrüstung.
- Setzt eine Standardisierung über Teamgrenzen hinweg zur Reproduzierbarkeit des Assays und Vergleichbarkeit der Daten voraus.
- Kann an verschiedene Biomarker angepasst werden, sofern geeignete Antikörper-Konjugationsstrategien verwendet werden.
- Hängt von einer zuverlässigen Versorgung mit hochwertigen Quantenpunkten und Polymerreagenzien ab.
Biopharma-Häufig gestellte Fragen
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:54
Preparation of Quantum Dots (QDs) Nanobeads for QDNB‐Based Lateral Flow Immunoassay
3:02
QDNB‐Antibody Conjugates Preparation Using One‐Step Emulsion Evaporation Method
4:46
Lateral Flow Immunoassay Strips Preparation, Assay Operation and its Quantitative Evaluation
