November 10th, 2016
나노 입자 기반 광학 프로브는 라만 및 UV-Vis 분광법을 사용하여 항원을 검출하기 위한 매개체로 설계되었습니다. 여기에서는 향후 다중화 기능을 통합하는 방식으로 UV-Vis/Raman 분광법 면역분석을 위해 이러한 프로브를 준비하기 위한 프로토콜에 대해 설명합니다.
이 프로토콜의 전반적인 목표는 UV-Visible 및 Raman Spectroscopy를 사용하여 분석할 수 있는 맞춤형 금 나노 입자 기반 면역분석법의 개발을 입증하는 것입니다. 두 가지 광학 방법을 사용하면 내부 분석 검증이 가능하고 분석의 유연성이 향상됩니다. 이 방법은 금 나노 입자 기반 면역 분석법의 개발과 관련된 주요 질문에 답합니다.
그리고 이 분석에서 나노 입자의 기능화가 어떻게 광학 흡수와 광 산란에 영향을 미치는지 설명합니다. 이 프로토콜은 일반적인 연구 실험실에서 볼 수 있는 재료를 통합하여 개별 연구 요구 사항에 맞게 사용자 정의할 수 있는 면역 분석 플랫폼을 제작한다는 점에서 독특합니다. 면역분석법은 UV-Vis 및 Raman 분광법(Raman Spectroscopy)을 기반으로 합니다.
라만 분광법을 사용하는 것은 대역폭이 좁아 여러 바이오마커를 동시에 검출할 수 있기 때문에 형광등이나 비색 방법보다 우수합니다. 먼저 이중 기능 교차결합제 또는 피리딜 디설파이드 PEG-NHS를 100mL 중탄산나트륨에 수화합니다. 오르토 피리딜 말단은 금 나노 입자 서비스에 결합하고 NHS 말단은 활성화되면 단백질 표면의 1차 아민과 반응합니다.
가교 용액은 사용할 날로부터 약 20분 이내에 반드시 만드십시오. 다음으로, bi-functional cross-linker를 2 대 1 conjugation ratio로 항체 용액에 추가합니다. 항체 용액에 반응과 상호 작용할 수 있는 운반체 단백질이 없는지 확인하십시오.
별도의 마이크로 원심분리기 튜브에서 대조군에 사용할 것과 동일한 비율로 항원 용액에 이중 기능 가교제를 추가합니다. 2 대 1 비율은 50 % 활용 효율을 가정합니다. 목표는 각 항체를 단일 페그 체인으로 라벨링하는 것입니다.
이 단계에서는 과도하게 레이블을 지정하는 것이 레이블을 적게 지정하는 것보다 낫습니다. 마지막으로, pegylated 항체 용액을 섭씨 4도에서 8시간 동안 배양합니다. 동결 해동 주기를 제한하기 위해 섭씨 영하 20도의 낮은 결합 튜브에 25마이크로리터의 용액 부분 표본을 보관하십시오.
필요에 따라 각 부분 표본을 사용하십시오. 라만 프로브를 준비하려면 먼저 함께 제공된 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 농도가 결정된 라만 리포터에서 두 개의 1.5mL 배치의 금 나노 입자를 만듭니다. 이는 Raman 리포터와 금 나노 입자 용액을 결합하고 실온에서 30분 이상 결합함으로써 수행됩니다.
그런 다음 리포터 결합 금 나노 입자 용액 중 하나에 pegylated 항체 용액을 추가하여 입자에 대한 항체의 200:1 비율을 생성합니다. 이 솔루션은 테스트 샘플용입니다. 별도의 마이크로 원심분리기 튜브에 다른 리포터 결합 금 나노 입자 용액에 항원과 입자를 200:1 비율로 대조군으로 사용할 페길화된 항원을 추가합니다.
두 용액을 실온에서 30분 동안 배양합니다. 다음으로, 나노 입자 표면의 나머지 부위를 차단합니다. 이를 위해 먼저 HPLC 물을 사용하여 고체 메톡시폴리에틸렌 글리콜 티올을 200마이크로몰 농도로 용해시킵니다.
티올이 완전히 용해될 때까지 용액을 소용돌이치십시오. 다음, 40, 000에서 1개의 비율로 thiol 해결책을 nano 입자 바운스된 나무못 항체 해결책에 추가하고 금 nano 입자에 잔여 위치가 막힌다는 것을 지키기 위하여 10 분 동안 실내 온도에 해결책을 잠복하십시오. 다음으로, 상층액이 투명해지도록 저결합 원심분리 튜브의 입자를 원심분리하여 기능화된 라만 프로브를 회수합니다.
피펫팅으로 상층액을 제거하되 나노 입자를 방해하지 않도록 주의하십시오. 그런 다음 나노 입자를 PBS 1mL로 다시 현탁시킵니다. 약 3 마이크로 리터의 용액에서 UV 가시 광선 측정을 수행하여 금 나노 입자 농도를 추정하고 선형 관계이므로 결과를 알려진 금 나노 입자 농도의 결과와 비교하십시오.
나노 입자가 충분히 차단되지 않으면 입자 간 접착력으로 인해 응집되어 시약이 잘못된 농도로 추가되었음을 시사합니다. 일반적으로 솔루션은 짙은 빨간색이지만 응집은 회색 색조를 만듭니다. 최종 용액이 밀리리터당 11번째 입자에서 10배 이상이 되도록 부피를 조정하고 아미노 분석 플레이트를 기능화하는 데 사용될 때까지 용액을 섭씨 4도에서 보관합니다.
일주일 이내에 이러한 솔루션을 사용하십시오. 먼저 폴리스티렌 웰을 채울 수 있도록 희석된 항원을 충분히 준비합니다. 그런 다음 용액을 와류로 만들고 즉시 용액을 플레이트의 웰에 추가합니다.
항원이 실온에서 1시간 동안 플레이트에 결합하도록 합니다. 그런 다음 용액을 버리고 종이 타월로 덮인 테이블 위에 접시를 두드려 과도한 항원 용액을 제거합니다. 우물에 TBST를 추가하여 표면을 씻은 다음 용액을 다시 버리고 종이 타월로 덮인 테이블 위에 접시를 두드려 세척을 제거합니다.
다음으로, 플레이트의 각 웰에 70마이크로리터의 HSA 차단 용액을 첨가하고 플레이트를 실온에서 30분 동안 배양하여 비특이적 결합을 방지하기 위해 플레이트의 나머지 결합 부위를 차단합니다. 그런 다음 차단 용액을 제거하고 앞에서 설명한 것처럼 TBST로 플레이트를 세 번 헹굽니다. 최종 헹굼을 제거한 후 플레이트를 덮고 다시 사용할 때까지 섭씨 4도에서 건조하게 보관하십시오.
이전에 준비한 프로브 나노 입자 140마이크로리터를 96웰 플레이트의 첫 번째 컬럼에 추가합니다. 테스트 나노 입자를 처음 5개 행에 배치한 다음 대조군 나노 입자를 마지막 세 줄에 배치합니다. 70마이크로리터의 PBS를 다른 모든 컬럼에 추가합니다.
1 : 2 직렬 희석을 사용하여 각 컬럼을 희석합니다. 첫 번째 컬럼에서 70마이크로리터를 취하여 두 번째 컬럼과 혼합하는 것으로 시작합니다. 그런 다음 두 번째 열에서 70마이크로리터를 가져와 세 번째 열에 추가하는 방식으로 계속합니다.
플레이트를 최소 1시간 동안 배양합니다. 그런 다음 결합되지 않은 나노 입자 프로브를 제거하고 이전에 시연한 것처럼 TBST로 플레이트를 5회 세척합니다. 최종 세척 후 각 웰에 70마이크로리터의 PBS를 추가하고 플레이트 씰로 플레이트를 덮습니다.
대조군이 있는지 확인amples는 명확합니다. 비특이적 결합이 발생한 경우 제어 샘플은 테스트 샘플과 유사한 색상을 갖습니다. 각 웰에 대해 UV-Visible 분광 광도계를 판독하는 플레이트를 사용하여 400 - 700 나노미터 범위의 UV-Visible 스펙트럼을 측정합니다.
도립 라만 현미경을 사용하여 금 나노 입자 프로브가 있는 웰 표면에 대물렌즈의 초점을 맞춥니다. 우물의 라만 스펙트럼을 얻습니다. 1800번째 역센티미터에서 400번째 역센티미터 범위의 스펙트럼을 수집하고 각 웰에 대해 이를 반복합니다.
마지막으로, 함께 제공되는 텍스트 프로토콜의 마지막 섹션에 있는 단계에 따라 설정의 감도를 확인합니다. 이 비디오에 설명된 대로 60나노미터 금 입자를 준비했습니다. 그런 다음 UV-Visible Spectroscopy 및 Raman Spectroscopy를 사용하여 분석했습니다.
각 금 나노 입자 농도가 있는 피크 영역은 오픈 소스 스펙트럼 분석 소프트웨어를 사용하여 결정되었으며 여기에 표시된 것과 같은 로그 보정 곡선을 생성하는 데 사용되었습니다. 이 데이터를 기반으로 검출 하한은 UV-Visible 검출의 경우 3.5 피코몰러, 라만 분광법을 사용할 경우 1.7 피코몰인 것으로 나타났습니다. 이 동영상을 시청한 후에는 UV-Vis 및 Raman 분광법을 사용하여 나노 입자 프로브 기반 면역분석법을 사용자 정의하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
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이 프로토콜은 UV-가시 및 라만 분광법을 이용한 맞춤형 금 나노입자 기반 면역 분석법의 개발을 설명합니다. 듀얼 광학 방법은 면역 분석법의 검증 및 유연성을 향상시키고, 나노입자 기능화의 중요한 측면을 해결합니다.
This protocol enables customizable immunoassay development using gold nanoparticles and dual UV-Vis/Raman spectroscopy, addressing limitations of standard ELISA in multiplexing and photostability. By leveraging existing polystyrene plate infrastructure, it supports scalable, cost-effective biomarker detection for early discovery workflows. The approach enhances predictive confidence through orthogonal validation and reduces reliance on proprietary kits.
The method fits within early discovery to lead identification, where multiplexed optical readouts inform target prioritization and assay readiness.