Name: איתור מהיר של מבחני אחידים ביולוגית באמצעות מערכת מגנטית biosensing אפנון (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-06-13T17:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 58 s
Description: למדו איתור מהיר של מולקולות ביולוגיות באמצעות מערכת MMB המבוססת על חרוזים מגנטיים ותיוג פלואורסצנטי. השיטה מאפשרת זיהוי רגיש של IL-8 ללא שלבי שטיפה או הפרדה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי קרן הורוביץ Ishaya.

IL-8 assay: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תערובת התגובה כללה את ארבעת המרכיבים הבאים בנפח 100 μl הסופי של המאגר assay בריכוזים שלהם. 10 μl של חרוזים מגנטיים עם נוגדן ללכוד ב 100 חרוזים / ריכוזי הסופי μl, 2 μl של IL-8 biotinylated נוגדן בריכוז 1 הסופי nano-gram/μl, 1 μl של חלבון פלואורסצנטי streptavidin בריכוז 20 סופי nano-gram/μl, ו 1 μl של יעד IL-8 ב pico-gram/μl 0.48. הרכיבים מתווספים אחד אחד למאגר assay הם מזועזעים אז במשך 30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תגובה פקד מוכן באותה דרך ללא מטרה IL-8. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התגובות ממוקמות מאוחר יותר ללא הפרדה או צעד כביסה cuvettes ובחן באמצעות מערכת MMB. </li></ol> MMB המערכת: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את קובט בעמדה שלו בין שני קטבים אלקטרומגנטיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Operate הנוכחית אפנון ולחכות 30 שניות כדי לאפשר צבירה התעבות של החרוזים </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את אות של נעילה ב מגבר באמצעות אוסצילוסקופ. </li></ol> נציג תוצאות: בדיקה חזותית של חרוזים מצטברים הציג הבדל מובהק בין התגובה עם יעד והתגובה ללא המטרה. בכל התגובות עם יעד, חרוזים יצרו המצרפי אחת, צפופה נכנסו ויצאו קרן לייזר באופן להתאחד. עם זאת, התגובה ללא כל יעד, חרוזים היו מצטברים פחות תנועה שלהם היה פחות להתאחד (ראו תרשים 1). <img src="/files/ftp_upload/1935/1935fig1.jpg" alt="איור 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 1"> איור 1: בדיקה ויזואלית של immunoassay של כריך (א) ללא המטרה IL-8 (ב) עם יעד IL-8. השעון אפנון מוט (צהוב) ואת אות פלט PMT (מג'נטה) תוך גילוי 0.48 פיקו גרם IL-8 יעד מוצגים באיור 1 (א). אפנון תדר עבור כל מוט נמצא הרץ 2. עם זאת, כפי שהיה צפוי תיאורטית, כאשר החרוזים להעביר את קרן הלייזר, PMT מזהה את אור ניאון ויש שיא מתח הפלט PMT. לכן, תדירות demodulation נמצא הרץ 4. כאשר האות PMT ואת השעון הוכפל אפנון (ב הרץ 4) ניזונים לנעול את המגבר ב, גלאי שלב רגיש מזהה את הסנכרון והתוצאות עם מתח גבוה (ראו תרשים 2). <img src="/files/ftp_upload/1935/1935fig2.jpg" alt="איור 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 2"> איור 2: (א) את השעון אפנון (צהוב) ואת האות PMT (מג'נטה), כאשר 0.48 זיהוי פיקו גרם IL-8 היעד. (ב) מנעול הביא מתח מגבר בשני סריקות שונות. לנעול מגבר לא לזהות כל אות כאשר המדגם לשלוט נבדק. עובדה זו, יחד עם ההבדל החזותי צבירה עולה כי מערכת MMB ניתן לזהות בבירור את נוכחותם של יעד IL-8.

<ol><li>Danielli, A., Arie, A., Porat, N., Ehrlich, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+fluorescent-labeled+probes+at+sub-picomolar+concentrations+by+magnetic+modulation%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Detection of fluorescent-labeled probes at sub-picomolar concentrations by magnetic modulation.</a> Optics Express. 16, 19253-19259 (2008).</li>
<li>Danielli, A., Porat, N., Arie, A., Ehrlich, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+homogenous+detection+of+the+Ibaraki+virus+NS3+cDNA+at+pico-molar+concentrations+by+magnetic+modulation%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+and+Bioelectronics%22%5BJournal%5D)">Rapid homogenous detection of the Ibaraki virus NS3 cDNA at pico-molar concentrations by magnetic modulation.</a> Biosensors and Bioelectronics. 25, 858-863 (2009).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Bio-Rad+%22Human+angiogenesis+assay+panel%22%22">Bio-Rad "Human angiogenesis assay panel"</a>. , Bio-Plex Pro. Forthcoming.</li>
<li>Instruction Manual. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Bio-Plex+Precision+Pro+Cytokine+Assay%22">Bio-Plex Precision Pro Cytokine Assay</a>. , Bio-Rad Laboratories. Hercules, CA. Forthcoming.</li>
</ol>

לסיכום, הראינו כי מערכת MMB יכול לשמש כדי לזהות נוכחות של היעד IL-8 בריכוזים נמוכים (0.5 גרם פיקו הוא גבול הגילוי של Bio-Plex מבחני ציטוקין Precision Pro [3,4]). היכולת של המערכת אינה מוגבלת IL-8 והוא יכול לשמש כדי לזהות חלבונים אחרים. היתרונות של מערכת MMB הן את היכולת לזהות את היעד במהירות ללא הפרדה או צעד כביסה. לכן, זה מקל על תהליך האיתור מאפשרת המערכת לשמש ביישומים בתחום.

<table><tbody><tr><td>ערכה לזיהוי Cytokine IL-8 אנושי Bio-Plex Pro</td><td>Bio-Rad</td><td>171-B5008M</td><td></td></tr><tr><td>מטרה של IL-8 אנושי רקומביננטי</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc.</td><td>R202625</td><td></td></tr><tr><td>נוגדן מונוקלונלי עכברי בביוטין נגד IL-8 אנושי G265-8</td><td>BD Biosciences</td><td>554718</td><td></td></tr><tr><td>חלבון פלואורסצנטי מצומד לסטרפטאווידין</td><td>Bio-Rad</td><td>Streptavidin PE</td><td></td></tr></tbody></table>

איתור מהיר של מבחני אחידים ביולוגית באמצעות מערכת מגנטית biosensing אפנון

Rapid Homogeneous Detection of Biological Assays Using Magnetic Modulation Biosensing System

אפנון מגנטי biosensing המערכת (MMB) [1,2] במהירות מטרות ביולוגיים זוהה הומוגנית בריכוזים נמוכים ללא כביסה או צעד ההפרדה. כאשר IL-8 היעד היה נוכח, &quot;sandwich&#39; מבוססי assay מצורף חרוזים מגנטיים עם נוגדן IL-8 ללכוד streptavidin חלבון פלואורסצנטי יחד דרך היעד IL-8 ו-IL-8 biotinylated נוגדן. החרוזים המגנטי תמרן לתוך תנועה oscillatory על ידי יישום הדרגתי לסירוגין השדה המגנטי דרך שני קטבים אלקטרומגנטיים. חלבונים פלורסנט, אשר מחוברים חרוזים מגנטיים מרוכזים לאזור איתור תנועתם פנימה והחוצה של קרן הלייזר אורתוגונליים מייצר אות ניאון תקופתי זה demodulated באמצעות גילוי סינכרוני. המערכת מגנטי biosensing אפנון ששימש בעבר לזהות את רצפי קידוד של החלבון Ibaraki הלא מבניים וירוס 3 (ns3) דנ&quot;א משלים (cDNA) [2]. טכניקות כי הם הפגינו בעבודה זו מניפולציה התעבות חיצונית של חלקיקים עשויים לשמש ליישומים אחרים, כגון משלוח של תרופות מגנטית מצמידים<em&gt; ב-vivo</em&gt; או שיפור לעומת זאת עבור<em&gt; ב-vivo</em&gt; דימות יישומים.

מערכת מגנטית אפנון biosensing מנוצל במהירות, ברגישות פשוט לזהות מבחני ביולוגיים, כגון מולקולות דנ&quot;א וחלבונים.

מערכת חיישנים ביולוגיים מבוססת מודולציה מגנטית (MMB) [1,2] גילתה ביעילות ובאופן הומוגני מטרות ביולוגיות בריכוזים נמוכים ללא צורך בשטיפה או ב...

חשישה ביולוגית באמצעות מודולציה מגנטית, או MMB, היא טכניקה חדשנית לגילוי מולקולות ביולוגיות. כאן מוצג ניסוי להוכחת היתכנות שבו מזוהה אינטרלוקין 8 כאשר אינטרלוקין 8, הנקרא גם IL 8, מתווסף לתערובת תגובה המכילה חרו지를 מגנטיים מצופים בנוגדן anti-IL 8 ביוטינילי וסטרפטאווידין מסומן פלואורסצנטית. כך נוצר "סנדוויץ' מולקולרי" המקשר ביעילות בין המולקולה הפלואורסצנטית לבין החרוד המגנטי.התגובה ממוקמת בתוך מבחנה ובשדה מגנטי משתנה. גרדיאנטים מופעלים באמצעות שני קטבים אלקטרומגנטיים, המניעים את החרוזיים בתנועה תנודתית. התנועה המחזורית של החרוז, לו צמודים חלבונים פלואורסצנטיים, אל תוך קרן לייזר ניצבת ומחוצה לה, מייצרת אות פלואורסצנציה שנאסף על ידי PMT ועובר דמו-מודולציה.באמצעות מגבר נעילה (lock-in amplifier), ניתן להמחיש את תנועת החרוצים באמצעות מצלמת CCD במקום ה-PMT; תנועה סינכרונית נצפית בדגימות שבהן החרוצים המגנטיים קושרו לחלבונים פלואורסצנטיים באמצעות IL8. שלום, אני עדיה מהמעבדה לאופטיקה לא ליניארית וללייזר במחלקה לאלקטרוניקה פיזיקלית באוניברסיטת תל אביב. אני נוגו מהמחלקה למדעי הביולוגיה באוניברסיטת אילינוי בשיקגו, ואני מרסלו ארליך מהמחלקה למחקר תאים ואימונולוגיה באוניברסיטת תל אביב.היום נדגים בפניכם שיטה לזיהוי הומוגני מהיר של בדיקות ביולוגיות באמצעות מערכת חיישנים ביולוגיים המבוססת על מודולציה מגנטית. אנו משתמשים בהליך זה במעבדה שלנו כדי לזהות חלבונים ספציפיים ורצפי DNA בריכוזים נמוכים. לכן, בואו נתחיל.התחל את הפרוצדורה על ידי הכנה וסימון של מבחנה עבור כל תגובה, כולל דגימת מטרה ודגימת ביקורת שאינה מטרה. לכל מבחנה, הוסף את הרכיבים הבאים של בדיקת ה-bio plex Precision Pro cytokine, אחד אחד: coupled magnetic beads, detection IL eight antibody, streptavidin PE ו-IL eight.Target. השלם את הנפח ל-100 microliters באמצעות assay buffer, ולאחר מכן נער במשך 30 דקות במנער אורביטלי קומפקטי.לאחר ניעור הדגימות במשך 30 דקות בטמפרטורת החדר, העבר אותן ישירות לקובטות לצורך אנליזה. נקה את הקובטות השקופות של מערכת ה-MMB באמצעות נייר ניקוי לעדשות ו-70% ethanol. המכשיר המשמש לאנליזה מורכב מלייזר עם הכפלת תדר של 488 nanometer המשמש כמקור אור עירור, המופנה באמצעות מחלק קרן דיכרואי של 562 nanometer אל עדשת מיקרוסקופ.עדשת העדשה של המיקרוסקופ ממקדת את הלייזר לאלומה ברוחב 27 µm בתוך צינור זכוכית BO silicate ברוחב 400 µm. האור הנפלט מסונן ספקטרלית באמצעות שני מסנני פס (band pass filters) עוקבים, נמדד על ידי כופל פוטונים (PMT) ומודם מחדש באמצעות מגבר נעילה (lock-in amplifier). מודולטור זרם תוצרת בית משמש להעברת גל ריבועי באופן עוקב לכל אלקטרומגנט.האמפליטודה צריכה להיות 1.4 amps עם תדר של one to six hertz כיוון שהחרוזים נכנסים לקרן הלייזר ויוצאים ממנה פעמיים בכל מחזור. תדר הדמודולציה במגבר ה-lockin הוא two to 12 hertz. הפעילו את המערכת על ידי סיבוב מפתח הלייזר של 488 nanometer למצב on והדלקת אספקת המתח.לאחר מכן, הגדירו את הספק הלייזר למינימום, בערך ארבעה עד שישה milliwatts. הדליקו את האוסצילוסקופ, ולאחר מכן הדליקו את ה-PMT. בשלב הבא, מקמו את דגימת ה-vete בין שני הקטבים האלקטרומגנטיים.השתמשו בבמה הסיבובית של ה-vete כדי להבטיח שקרן הלייזר עוברת דרך ה-vete ואינה פוגעת בדפנות שלו. השתמשו בבמה לתרגום XY, Z של ה-vete כדי לשנות את מיקומו ביחס לעדשת העדשה ולפולסים האלקטרומגנטיים. כדי למקסם את הצימוד של האור הפלואורסצנטי אל הגלאי, יש למקם את ה-vete מעט מאחורי קו הפולסים.כעת הגדירו את האוסצילוסקופ למדידת עקבה בזמן. הגדירו את בקרת ההגבר של ה-PMT ל-0.5 bolts. לאחר מכן הפעילו את המודולטור של הזרם, והגדירו את התדר לשלושה hertz.המתינו 30 שניות כדי לאפשר אגרגציה ועיבוי של החרו지를. החרוזים המגנטיים יתחילו להתנודד ויקרבו לקדמת המבחנה. כאשר קרן הלייזר פוגעת בחרוזים המתנודדים, אמור להיראות מהחרוזים הבהב של אור לייזר מוחזר.שימו לב כי החרוצים נעים מהר יותר ככל שמודולציית הזרם עולה, ולאט יותר ככל שהיא יורדת. ניתן לכוונן את מיקום החרוצים בתוך המבחנה באמצעות במות הנשלטות על ידי מיקרומטר. כדי להזיז את הקטבים, ניתן להמחיש את תנועת החרוצים באמצעות מצלמת CCD המוצבת במקום ה-PMT.האוסצילוסקופ מזהה את האות המחזורי מהחרוצים הפלואורסצנטיים המשוייכים ומתעד את עקבת הזמן של האוסצילוסקופ. ניתן לנתח את הנתונים השמורים באמצעות MATLAB. תערובות תגובה עם ובלי IL eight נבדקו באמצעות MMB. בכל התגובות עם המטרה, החרוצים יצרו אגרגט דחוס בודד שנע פנימה והחוצה מקרן הלייזר באופן מסונכרן.עם זאת, ללא מטרה, החרו지를 היו פחות מאוגדים ותנועתם הייתה פחות מאוחדת. כאן, שעון אפולציית הקטבים המוצג בצהוב ואות המוצא של ה-PMT המוצג במגנטה מתארים את תדר האפולציה עבור כל קוטב בשני hertz. לפיכך, תדר הדמודולציה הוא ארבעה hertz, כפי שצפוי תיאורטית.כאשר החרוזים עוברים בקרן הלייזר, ה-PMT מזהה את האור הפלואורסצנטי ונוצר שיא במתח המוצא של ה-PMT כאשר אות ה-PMT ושעון המודולציה הכפולה מוזנים למגבר הנעילה (lock-in amplifier). גלאי הפאזה הרגיש מבצע סנכרון ומניב תוצאות במתח גבוה. שני הצבעים מצביעים על שתי סריקות שונות באותה ריכוז מטרה.הקווים השחורים מייצגים את הממוצע של כל אות. המגבר בעל הנעילה (lock-in amplifier) לא זיהה אות כלשהו כאשר נבדקה דגימת הביקורת. במקרה זה, המגבר בעל הנעילה לא סיפק אות נעול.עובדה זו, יחד עם ההבדל החזותי באגרגציה, מצביעה על כך שמערכת ה-MMB וההבדל במדידות עקומת הזמן של אות הפלט של ה-PMT יכולים לזהות בבירור את נוכחותו של מטרה מסוג ILH. הרגע הצגנו בפניכם כיצד לזהות מולקולות ביולוגיות באופן מהיר והומוגני באמצעות מודולציה מגנטית, כאשר ה-IL eight משמש כדוגמה לבדיקת חיישנים ביולוגיים.בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור לפעול בהתאם לנהלי הבטיחות בעבודה עם לייזר. זהו כל הדבר. תודה שצפיתם ובהצלחה בניסוייכם.

rapid-homogeneous-detection-biological-assays-using-magnetic

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

אנו מתארים שיטת assay חיישן אלקטרוכימי לגילוי חיידקים מהיר והזדהות. Assay כרוך מערך חיישנים פונקציונליות עם בדיקות ללכוד oligonucleotide DNA ל( rRNA) רצפי מינים ספציפיים ריבוזומלי RNA. הכלאה כריך של rRNA היעד עם הבדיקה ללכוד ובדיקת גלאי דנ"א oligonucleotide peroxidase צמודת חזרת מייצרת נוכחית amperometric למדידה.

גילוי חיידקים וזיהוי באמצעות חיישנים אלקטרוכימיים

סרטון זה מדגים מערכת מיקרופלואידית עבור מערכת חיסונית מבוססת ננו-חלקיקים מגנטיים. מערכת הגילוי משתמשת במכשיר מיקרופלואידי המשלב מלכודת מגנטית בתעלותיו. אימונוקומפלקסים שנוצרו מראש, המורכבים מננו-חלקיקים מגנטיים מצופים אנטיגן הקשורים לנוגדנים משניים ראשוניים ומצומדים לפרוקסידז, מוכנסים לתעלות. האימונוקומפלקסים נלכדים במלכודת המגנטית הנקבובית עם הפעלת שדה מגנטי חיצוני. באמצעות מצע פלואורוגני הפולט פלואורסצנטיות על קטליזה על ידי peroxidases, immunocomplexes שנלכדו מזוהים תחת מיקרוסקופ.

בדיקה חיסונית מגנטית מבוססת ננו-חלקיקים באמצעות מכשיר מיקרופלואידי

סרטון זה מדגים זיהוי חיידקי כמותי מרובה באמצעות מיקרוספרות פוליסטירן מגנטיות קרבוקסיליות הצבועות לקבוצות נפרדות. ההליך כולל היווצרות קומפלקסים של חיידקי חרוזים, הפרדה מגנטית ואנליזה מבוססת זרימה, המאפשרים כימות מדויק וסימולטני של מספר חיידקים באותה תגובה היטב.

זיהוי כמותי של חיידקים באמצעות מיקרוספרות מגנטיות עם תווית צבע

סורק הדמית חלקיקים מגנטיים בדגימות מישוריים פותח באמצעות תדר מישוריים ערבוב טכניקת זיהוי מגנטי. תגובת מוצר intermodulation המגנטית מן המגנטיזציה הקוי nonhysteretic של החלקיקים נרשמה עם עירור שתי בתדירות. ניתן להשתמש בו כדי לצלם תמונות 2D של דגימות ביולוגיות דקות.

תדירות ערבוב סורק זיהוי מגנטי הדמית חלקיקים מגנטיים בדגימות מישורים

אנו מציגים טכניקת ריחוף מגנטי בשילוב עם הדמיה וניתוח אוטומטיים הן במכשיר תואם סמארטפון והן במכשיר עם הדמיה ועיבוד משובצים. זה מיושם כדי למדוד את התפלגות הצפיפות של תאים עם שני יישומים ביו-רפואיים מוכחים: אבחון מחלת תאי חרמש והפרדת תאי דם לבנים ואדומים.

ריחוף מגנטי יחד עם הדמיה ניידת וניתוח עבור אבחון מחלות

פרוטוקול זה מתאר את הזיוף של קלטת קטן, מוכן לשימוש, שניתן להחיל לצורך זיהוי חזותי של מספר חומצות גרעין בבדיקה אחת, קלה לתפעול. בגישה זו, מערך נימי שימש לצורך זיהוי מולטיפלקס ויעיל מאוד של GMO מטרות.

זיהוי ויזואלי של מספר חומצות גרעין ב מערך נימי

כאן, אנו מציגים פרוטוקול זיהוי, כימות של מולקולות בשפע נמוך פתרונות מורכבים באמצעות מולקולרית החתמה בשילוב ביוסנסור קיבול.

זיהוי העדינה של סמנים ביולוגיים באמצעות הטבעה מולקולרית מבוסס ביוסנסור קיבולי

אלקטרונואידים מבוססי מיקרופלואידיג דיגיטלי היא טכניקה העושה שינוי מונחה מתח בזווית המגע לכאורה של droplet מיקרוליטר-נפח כדי להקל על המניפולציה שלה. שילוב זה עם חרוזים מגנטיים פונקציונליזציה מאפשר שילוב של מספר מבצעים ביחידת מעבדה עבור הכנה לדוגמה וזיהוי של פתוגנים באמצעות חיסוני מקושר אנזים (אליסה).

האלקטרו-מערכות מבוססות-פלטפורמת מיקרופלואידיקה דיגיטלית עבור מערכת חיסונית אוטומטית מקושרת אנזימים

מאמר זה מתאר שיטה מבוססת ריחוף מגנטית שיכולה לזהות באופן ספציפי נוכחות של אנטיגנים, מסיסים או קשורים לממברנה, על ידי כימות שינויים בגובה הריחוף של חרוזי לכידה עם צפיפות קבועה.

כימות של צפיפות תאית ומאפיינים אנטיגניים באמצעות ריחוף מגנטי

Microfluidics הוא כלי רב עוצמה לפיתוח בדיקות אבחון. עם זאת, ציוד וחומרים יקרים, כמו גם טכניקות ייצור וטיפול מייגע, נדרשים לעתים קרובות. כאן אנו מפרטים את פרוטוקול הייצור של התקן מיקרופלואידי אקרילי עבור אימונו-אנליזות מגנטיות מבוססות מיקרו וננו-חלקיקים בסביבה זולה ופשוטה לשימוש.

מיקרומילינג בקרה נומרי ממוחשב של מכשיר אקרילי מיקרופלואידי עם הגבלה מדורגת עבור בדיקות חיסוניות מבוססות ננו-חלקיקים מגנטיים

למדו איתור מהיר של מולקולות ביולוגיות באמצעות מערכת MMB המבוססת על חרוזים מגנטיים ותיוג פלואורסצנטי. השיטה מאפשרת זיהוי רגיש של IL-8 ללא שלבי שטיפה או הפרדה.

איתור מהיר של מבחני אחידים ביולוגית באמצעות מערכת מגנטית biosensing אפנון

גלה סרטונים נוספים