Methodenartikel

Fluorescerende laterale flow-immunoassay op basis van Quantum Dots nanobeads

DOI:

10.3791/67000

⸱

28 juni 2024

 ,  ,  ,  , 
1Department of Central Laboratory, Shanghai Skin Disease Hospital, School of Medicine, Tongji University, 2Department of Dermatology, Shanghai Skin Disease Hospital, Institute of Dermatology, School of Medicine, Tongji University, 3Department of Pharmacy, Changzheng Hospital, Naval Medical University

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier beschrijven we een protocol voor de bereiding van quantum dot nanobeads (QDNB) en de detectie van ziektebiomarkers met behulp van QDNB-gebaseerde lateral flow immunoassay strips. De testresultaten kunnen binnen 15 minuten kwalitatief worden beoordeeld onder UV-lichtverlichting en kwantitatief worden gemeten met behulp van een fluorescerende striplezer.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Quantum dots, ook bekend als halfgeleider nanokristallen, zijn nieuwe fluorescerende labels voor biologische beeldvorming en detectie. Kwantumdot-antilichaamconjugaten met kleine afmetingen (~10 nm), bereid door middel van moeizame zuiveringsprocedures, vertonen echter een beperkte gevoeligheid bij het detecteren van bepaalde sporen van ziektemarkers met behulp van laterale flow-immunoassaystrips. Hierin presenteren we een methode voor de bereiding van quantum dot nanobeads (QDNB) met behulp van een emulsieverdampingsmethode in één stap. Met behulp van de zoals voorbereide QDNB werd een fluorescerende laterale flow-immunoassay gefabriceerd om ziektebiomarkers te detecteren met behulp van C-reactief proteïne (CRP) als voorbeeld. In tegenstelling tot enkele kwantumdot-nanodeeltjes, zijn kwantumdot-nanobead-antilichaamconjugaten gevoeliger als immunoassay-labels vanwege signaalversterking door honderden kwantumdots in één polymeercomposiet nanokraal in te kapselen. Bovendien vergemakkelijkt het grotere formaat van QDNB's een gemakkelijkere centrifugatiescheiding bij het conjugeren van QDNB's met antilichamen. De fluorescerende laterale flow-immunoassay op basis van QDNB's werd gefabriceerd en de CRP-concentratie in het monster werd in 15 minuten gemeten. De testresultaten kunnen binnen 15 minuten kwalitatief worden beoordeeld onder UV-lichtverlichting en kwantitatief worden gemeten met behulp van een fluorescentielezer.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Lateral flow immunoassay (LFIA)-strips dienen als cruciale snelle detectie-instrumenten op point-of-care 1,2, met name bij het screenen van ziekten tijdens epidemieën. Traditionele LFIA-teststrips op basis van colloïdaal goud vertonen echter een lage detectiegevoeligheid en leveren alleen kwalitatieve resultaten3. Om de detectiegevoeligheid van LFIA te verbeteren, zijn er verschillende nieuwe nanodeeltjes ontstaan, waaronder gekleurde latex 4,5, upconversie fluorescerende nanodeeltjes6, tijdopgeloste fluorescerende microsferen 7,8 en kwantumdots 9,10,11. Quantum dots (QD's)12,13, ook bekend als halfgeleidernanokristallen, bieden afstembare emissiegolflengten, een breed excitatiebereik en een hoge luminescentie-efficiëntie, waardoor ze ideale labels zijn voor biologische beeldvorming.

Het fluorescentiesignaal dat door individuele kwantumdots wordt uitgezonden, blijft echter zwak, wat resulteert in een relatief lage detectiegevoeligheid bij immunoassays. Inkapseling van talrijke kwantumdots in microsferen kan signalen versterken en de gevoeligheid van op kwantumdots gebaseerde immunoassays verbeteren. Verschillende methoden, zoals zelfassemblage laag voor laag 14,15,16,17,18, de zwellingsmethode 19,20 en inkapseling van silicamicrosfeer 21,22,23,24, zijn gebruikt om kwantumdots in microsferen in te kapselen. Bijvoorbeeld, quantum dot-gefunctionaliseerde silica nanosfeerlabels kunnen worden bereikt door de QD-belasting per ingeklemde immunoreactiete verhogen 25. Een sproeidroger uitgerust met een ultrasone verstuiver is ook gebruikt om QD-BSA-nanosferen op nanoschaalte bereiden 26. De bovengenoemde methoden hebben echter last van complexe meerstappen, fluorescentie-afgifte en een lage productiviteit.

In ons vorige werk27 werd een emulsie-oplosmiddel verdampingsmethode voor het inkapselen van kwantumdots in polymeer nanobeads gerapporteerd. Deze bereidingstechniek is eenvoudig, behoudt de fluorescerende efficiëntie van QD's, zorgt voor een hoge inkapselingsefficiëntie en maakt een gemakkelijk schaalbare productie mogelijk. Verschillende onderzoeksgroepen hebben met succes LFIA-strips ontwikkeld met behulp van QDNB's die via deze methode zijn bereid voor toepassingen, waaronder detectie van voedseltoxine28,29,30, detectie van biomarkers voor infectieziekten31,32 en milieumonitoring33.

Dit protocol presenteert specifieke voorbereidingsstappen voor quantum dot nanobeads (QDNB), QDNB en antilichaamconjugatie, bereiding van QDNB-gebaseerde LFIA en meting van C-reactief proteïne (CRP) in menselijke plasmamonsters.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De studie werd goedgekeurd door de Institutional Review Board van het Shanghai Skin Disease Hospital (nr. 2020-15). Alle experimentele procedures met menselijke bloedmonsters werden uitgevoerd in een laboratorium van bioveiligheidsniveau II. De details van de reagentia en apparatuur die in dit onderzoek zijn gebruikt, staan vermeld in de materiaaltabel.

1. Bereiding van QD's nanobeads

OPMERKING: Voor de synthese van QD-nanoparels werd een emulsie-oplosmiddelverdampingstechniek gebruikt om QD-nanokorrels te synthetiseren, met een verhouding van oliefase tot waterfase van 1:5. De mini-emulsie wordt gegenereerd via ultrasoonbehandeling en de nanokorrels worden gestold door verdamping van oplosmiddelen (chloroform). Natriumhydroxide werd gebruikt om de hydrolyse van anhydridegroepen op het oppervlak van de nanokraal te katalyseren, waardoor ze werden omgezet in carboxylgroepen.

  1. Bereiding van oplossingen in de oliefase en in waterige fase
    1. Bereid 1 ml oliefase: 0,4 ml poly (styreen-co-maleïnezuuranhydride) (PSMA) oplossing (50 mg/ml), 0,1 ml QD-oplossing (100 mg/ml), vul elk volume van minder dan 1 ml met chloroform.
    2. Bereid 5 ml waterige fase: SDS-waterige oplossing (0,5 gew.%).
  2. Bereiding van emulsie en stolling
    1. Voeg 1 ml oliefase en 5 ml waterige fase toe aan een injectieflacon (15 ml) en plaats de injectieflacon op een magnetische roerder. Schakel de stroom van de magnetische roerder in.
    2. Nadat de olie en het waterige water volledig zijn gemengd, brengt u de kolf onmiddellijk over naar de geprogrammeerde (60 s, een puls van 3 s gevolgd door een pauze van 3 s, 50% amplitude) ultrasoonbehandeling en zet u de stroom aan.
    3. Observeer de oplossing na ultrasoonbehandeling. De aanvankelijk karmozijnrode oplossing ging over in een opaalachtige fase die nog steeds een roodachtige ondertoon behoudt.
    4. Plaats de injectieflacon terug op de magnetische roerder bij kamertemperatuur en roer continu een nacht. De chloroform werd geleidelijk verdampt en de emulsie stolde tot samengestelde nanokorrels.
  3. Oppervlaktemodificatie van nanobeads
    1. Voeg 0,1 ml 0,1 mM natriumhydroxide toe aan de nanobeads suspensie gedurende 1 uur. De anhydridegroepen op het oppervlak van nanobeads worden gehydrolyseerd tot carboxylgroepen.
  4. Zuivering van nanobeads
    1. Zet de magnetische roerder uit en verplaats de gestolde nanokorrels naar een centrifugebuis. Centrifugeer de buis bij 13523 x g gedurende 10 minuten bij kamertemperatuur en gooi het supernatant weg.
    2. Voeg het eerste volume gedeïoniseerd water toe aan de neerslag, bedek de buis met het deksel, dompel deze onder in het ultrasone waterbad en blijf onderdompelen totdat het neerslag volledig is verspreid.
    3. Herhaal stap 1.4.1-1.4.2 twee keer en doe de nanokorrels ten slotte in de glazen fles. Bewaar het bij 4 °C tot gebruik.
  5. Karakterisering van nanobeads
    1. Karakteriseer de grootte en morfologie van de QD's nanobeads met behulp van transmissie elektronische microscopie (TEM) beeldvorming22.
      OPMERKING: Verschillende maten nanobeads kunnen worden verkregen door de verhouding van QDS-oplossing en PSMA-oplossing te veranderen. De grootte van de QD's nanobeads kan ook worden bepaald door middel van dynamische lichtverstrooiing (DLS)27.

2. Bereiding van QDNB-antilichaamconjugaten

  1. Activering van carboxylgroepen
    1. Voeg 100 μL bereide QDNB (10 mg/ml) toe aan 200 μl fosfaatbuffer (PB, 20 mM, pH 6,0) en voeg vervolgens 6 μl EDC (20 mg/ml) toe.
    2. Incubeer het mengsel gedurende 30 minuten bij kamertemperatuur op een roterende mixer.
    3. Centrifugeer het mengsel na de incubatie gedurende 10 minuten bij kamertemperatuur bij 13523 x g en gooi het supernatant weg.
    4. Voeg 100 μL PB (20 mM, pH 6,0) toe aan de neerslag, bedek de buis met het deksel en dompel de buis onder in het operationele ultrasone waterbad totdat het neerslag volledig is gedispergeerd.
  2. Conjugatie van antilichaam en nanobolletjes
    1. Dispergeer 100 μg antilichaam in 200 μl PB (20 mM, pH 6.0) en voeg de geactiveerde QDNB-suspensie verkregen uit stap 2.1 toe aan de antilichaamoplossing.
    2. Incubeer het mengsel bij kamertemperatuur gedurende 30 minuten met continue rotatie. Verwijder overtollige antilichamen door centrifugatie bij 6010 x g gedurende 5 minuten (bij kamertemperatuur) en gooi het supernatant vervolgens voorzichtig weg.
  3. Blokkering van nanobeads
    1. Voeg 200 μL 1% caseïneoplossing (in 20 mM PB buffer, pH 7,4) toe aan het residu (verkregen in stap 2.2.2), bedek de buis met het deksel en dompel deze onder in het operationele ultrasone waterbad totdat het residu volledig is gedispergeerd.
    2. Incubeer het mengsel gedurende 2 uur bij kamertemperatuur met continue rotatie.
      OPMERKING: Het doel van deze stap is om niet-gereageerde sites op het oppervlak van QDNB te blokkeren.
  4. Opslag van geconjugeerde confecten
    1. Voeg 100 μl conserveeroplossing (20 mM PB buffer, pH 7,4, 1% BSA, 5% trehalose, 6% sucrose, 0,1% S9, pH 7,4) toe aan het mengsel en bewaar bij 4 °C voor later gebruik.

3. Bereiding van laterale flow immunoassaystrips

OPMERKING: De immunochromatografische strip bestaat uit een nitrocellulose (NC)-membraan, een monsterkussentje, een geconjugeerd kussentje, een absorberend kussentje en een polyvinylchloride (PVC)-plaat (Figuur 1). Alle oplossingen moeten onmiddellijk worden voorbereid en gebruikt. Het wordt aanbevolen om laterale flow-immunoassaystrips te bereiden in een schone ruimte met gecontroleerde vochtigheid.

  1. Voorbereiding van NC-membraan
    1. Bereid de coatingoplossing voor de testlijn (T-lijn) en de controlelijn (C-lijn) voor: verdun het CRP-afvangantilichaam en geitenanti-konijn IgG met PB tot een eindconcentratie van 1 mg/ml.
    2. Plaats de PVC-plaat op de juiste manier en verwijder het beschermpapier dat zich op 25 mm van de rand van de PVC-plaat bevindt. Lijn het NC-membraan uit en bevestig het langs de onderkant van het resterende beschermpapier aan de PVC-plaat.
    3. Doseer de T-line en C-line coatingoplossingen op het NC-membraan met een spuitsnelheid van 1 μl/cm en zorg ervoor dat het 20 mm van de bovenrand wordt geplaatst en een testlijn vormt (1 mm breed).
    4. Plaats het NC-membraan in omstandigheden met een vochtigheid van minder dan 30% en een temperatuurbereik van 18-26 °C voor het drogen. De droogtijd moet minimaal 24 uur zijn.
      NOTITIE: Zorg ervoor dat de boven- en onderkant van het NC-membraan gelijk liggen met de overeenkomstige randen van de aangrenzende gebieden. NC-membranen mogen niet met de handen worden aangeraakt. De luchtvochtigheid tijdens deze stap moet worden gecontroleerd binnen het bereik van 45% tot 65%. Alvorens verder te gaan, moeten de T-line coatingoplossing, de C-line coatingoplossing en het NC-membraan op dezelfde temperatuur worden gebracht.
  2. Voorbereiding van het geconjugeerde kussen
    1. Dompel de geconjugeerde pad onder in de behandelingsoplossing voor de geconjugeerde pad (20 mM PB buffer, pH 7,4, 1%BSA).
    2. Plaats de geweekte geconjugeerde pad een nacht in een droogoven voor een droogbehandeling (kamertemperatuur).
    3. Plak het gewijzigde geconjugeerde kussen voorzichtig op de PVC-plaat.
    4. Verdun de bereide QDNB-antilichaamconjugaatoplossing met de conserveeroplossing (20 mM PB buffer, pH 7,4, 1% BSA, 5% trehalose, 6% sucrose, 0,1% S9, pH 7,4).
    5. Doseer de QDNB-antilichaamconjugaatoplossing op het geconjugeerde kussen met een spuitsnelheid van 1 μl/cm en droog het geconjugeerde kussen gedurende 24 uur.
      OPMERKING: De specifieke verdunningsverhouding moet worden aangepast aan het detectiedoel.
  3. Voorbereiding van het monsterkussen
    1. Dompel het monsterkussen onder in de behandelingsoplossing van het monsterkussen (20 mM PB buffer, pH 7,4, 1% BSA, 5% trehalose, 6% sucrose, 0,1% S9, pH 7,4).
    2. Plaats het geweekte monsterkussen in een droogoven (45 °C) en droog gedurende 24 uur.
  4. De kaart in elkaar zetten en in reepjes snijden
    1. Zoals weergegeven in afbeelding 1, plaatst u achtereenvolgens het absorberende papier (absorberende pad), het geconjugeerde kussen en het monsterkussen op de PVC-plaat met NC-membraan.
    2. Snijd de kaart in stroken van 3,8 mm breed.
  5. Verpakking van de strips
    1. Verpak de teststrips in een plastic cassette en sluit een zakje van aluminiumfolie af dat een droogmiddel bevat.

4. Werking van de test en kwalitatieve evaluatie

OPMERKING: Operaties met menselijke bloedmonsters worden aanbevolen om te worden uitgevoerd in een laboratorium voor bioveiligheidsniveau II. De menselijke plasmamonsters werden verkregen uit een klinisch laboratorium (van geanonimiseerde menselijke proefpersonen). Doorgaans werd menselijk bloed verzameld met behulp van een EDTA-vacuümbuis en werd plasma geïsoleerd volgens het standaardprotocol34. Centrifugeer bij 3.000 × g gedurende 10 minuten bij kamertemperatuur voor plasmascheiding. Vang de gele plasma-bovenlaag op met behulp van een pipet en bewaar het plasma in een buisje van 1,5 ml bij -80 °C tot gebruik.

  1. Pipetteer 10 μl plasmamonster of kalibratoroplossing in 1 ml PBS-buffer die 0,1% Tween 20 bevat. Breng vervolgens 100 μl van het voorbereide verdunde monster over op het monsterkussentje van de teststrip.
  2. Observeer na een run van 15 minuten de fluorescentiesignalen van de T-lijn en de C-lijn onder blootstelling aan ultraviolet licht om kwalitatieve resultaten te verkrijgen.
  3. Steek de stripkaart in een fluorescerende laterale flow-assaylezer om de fluorescentie-intensiteiten voor kwantitatieve analyse te verkrijgen.
    OPMERKING: In dit voorbeeld wordt de sandwich-immunoassaymethode gebruikt35,36; Eén rode lijn (controlelijn) geeft een negatief resultaat aan, terwijl de twee rode lijnen (test- en controlelijnen) een positief resultaat aangeven. Het ontbreken van de controlelijn geeft aan dat de uitgevoerde test ongeldig is.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De voorbereidingsprocedures van QDNB zijn schematisch weergegeven in figuur 1A. De oliefase met QD's en polymeer in chloroform werd gemengd met de waterfase en een mini-emulsie werd verkregen door sonicatie. De emulsie werd gestold door geleidelijke verdamping van chloroform. De transmissie-elektronenmicrofoto (TEM) van QDNB wordt weergegeven in figuur 2A. De QDNB's hebben een sferische morfologie, met gemiddelde diameters van 96 nm, gemeten over 50 QDNB's in TEM-beelden. QD-nanodeeltjes worden duidelijk waargenomen in de nanobeads, wat wijst op een succesvolle inkapseling. Figuur 2B en Figuur 2D tonen respectievelijk de fluorescentie- en absorptiespectra van QDNB.

De QDNB en het antilichaam werden geconjugeerd met behulp van carbodiimidechemie, zoals weergegeven in figuur 1B. Het QDNB-antilichaamconjugaat werd gebruikt om QDNB-gebaseerde LFIA te bereiden. De structuur van LFIA wordt geïllustreerd in figuur 1C. Als het CRP-antigeen in het monster aanwezig is, hopen de QDNB-anti-CRP-conjugaten zich op bij de testlijn.

Zoals weergegeven in figuur 3, wordt de meting uitgevoerd door 100 μL verdund monster toe te voegen aan het monstergat. Na een reactietijd van 15 minuten kunnen de testresultaten kwalitatief worden afgelezen onder UV-lichtverlichting. De kwantitatieve resultaten kunnen worden verkregen met behulp van een fluorescerende striplezer en de concentratie van het monster kan worden berekend met behulp van een kalibratievergelijking die is ingebed in de striplezersoftware37,38.

figure-results-1
Figuur 1: Illustratie van de fluorescerende laterale flow immunoassay op basis van quantum dots nanobeads. (A) Procedures voor de bereiding van QDNB. (B) Principe van QDNB-antilichaamconjugaten. (C) Principe van QDNB-gebaseerde LFIA voor de detectie van CRP. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-2
Figuur 2: Karakterisering van QDNB's. (A) TEM-beeld van QDNB's. Schaalbalk: 100 nm. (B) Fluorescerende emissiespectra van QDNB. (C) Absorptiespectra van QDNB. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-results-3
Figuur 3: Procedures van laterale-flow immunoassay voor CRP. (A) Illustratie van de detectie. (B) Foto's van op QDNB gebaseerde LFIA-strips die CRP-monsters detecteren in een bereik van 0-30 mg/L onder UV-licht. (C) Fluorescerende lezer voor kwantificering van de resultaten. (D) Foto van de kwantitatieve resultaten. (E) Detectie van C-reactief proteïne (CRP) met behulp van logistische transformatie gevolgd door lineaire regressie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier beschrijven we een protocol voor de bereiding van quantum dot nanobeads (QDNB)27 en het gebruik van QDNB voor de bereiding van fluorescerende laterale flow immunoassays (LFIA). De kwalitatieve en kwantitatieve meting van CRP in steekproeven wordt aangetoond. Deze op QDNB gebaseerde LFIA kan ook worden toegepast op andere ziektebiomarkers 25,32, voedseltoxines29,30, virussen16,27 en meer.

De cruciale stappen in dit protocol zijn de bereiding van QDNB- en QDNB-antilichaamconjugaten. De deeltjesgrootte van QDNB en het QD-gehalte in nanobeads moeten worden geoptimaliseerd om sterk fluorescerende QDNB met lage achtergrondsignalen in de LFIA te verkrijgen. Het vastleggen en detecteren van antilichaamparen is van cruciaal belang voor de immunoassay en moet worden gescreend op de beste overeenkomsten van verschillende leveranciers. De conjugatie van het antilichaam met QDNB moet worden geoptimaliseerd, inclusief de antilichaam/QDNB-verhouding, buffer-pH en blokkerende reagentia. In het bijzonder moet aggregatie van QDNB's en antilichamen worden vermeden door de pH van de buffer, zoutconcentratie en reactietijd in de conjugatieprocedures te optimaliseren.

Vergeleken met andere bereidingsmethoden voor quantum dot nanobeads, heeft dit protocol de voordelen van eenvoud, eenvoudige bediening en hoge productiviteit. Bovendien zijn de polymeercomposiet nanobeads biocompatibel, in tegenstelling tot silica nanobeads, die meestal extra oppervlaktemodificatie met polymeren vereisen. De QDNB's die met dit protocol zijn bereid, zijn echter niet zo monodisperse als die welke zijn bereid met polymeer19- of silica 21-sjabloonnanobeads. De deeltjesgrootte van QDNB's varieert meestal van 70 nm tot 200 nm.

QDNB-gebaseerde lateral flow immunoassay (LFIA)-strips worden op dezelfde manier bereid als andere fluorescerende LFIA's. Vanwege de hoge kwantumopbrengsten van QD's en de signaalversterking van QDNB's, is de op QDNB gebaseerde LFIA die dit protocol gebruikt gevoeliger dan andere op fluorescerende microsferen gebaseerde LFIA's, zoals in de tijd opgeloste fluorescerende microsferen en fluoresceïne-microsferen. Bovendien is de stabiliteit van QDNB superieur aan traditionele fluoresceïne, waardoor op QDNB gebaseerde LFIA's een langere opslagtijd hebben.

Cadmium op het oppervlak van kwantumdots is echter gevoelig voor chelatie met sulfhydrylgroepen in eiwitten, vooral in waterige omgevingen. Het vermijden van het gebruik van hoge eiwitconcentraties is van cruciaal belang voor de stabiliteit van op QDNB gebaseerde LFIA's. Cadmium is giftig en het gebruik ervan is in sommige situaties beperkt, waardoor de bereiding van cadmiumvrije kwantumpunten met hoge kwantumopbrengsten en stabiliteit noodzakelijk is.

Samenvattend wordt een veelzijdige methode geboden voor het bereiden van quantum dot-nanobeads in één stap, en deze is schaalbaar voor industriële productie. Met behulp van de geprepareerde QDNB's werden fluorescerende laterale flow-immunoassaystrips gemaakt voor de kwalitatieve en kwantitatieve detectie van ziektebiomarkers. De ideale QDNB voor LFIA is een kleine nanokraal ingekapseld met talrijke QD's zonder fluorescentie-blussing.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Pengfei Zhang is een van de oprichters van Shanghai Kundao Biotech en heeft potentiële financiële belangen met dit bedrijf.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door het Project of Shanghai Science and Technology Committee (STCSM) (22S31902000) en het Clinical Research Incubation Program van het Shanghai Skin Disease Hospital (NR. lcfy2021-10).

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
(dimethylamino)propyl)-N’-ethylcarbodiimide hydrochlorideSigma-Aldrich03450
Absorbance paper Kinbio BiotechCH37K
Bovine serum albumineSigma-AldrichB2064
CaseïneSigma-AldrichC8654
CdSe/ZnS kwantumstipSuzhou Mesolight Inc.CdSe/ZnS-625
ChloroformSino Pharm10006818
CRP-antilichaamHytest Biotech4C28
Fluorescente zijwaartse flow assay readerSuzhou Helmence Precision InstrumentFIC-H1
GlasvezelpadKinbio BiotechSB06
Geit anti-konijn IgGSangon BiotechD111018
Nitrocellulosemembraan SatoriousCN140
Poly(styreen-maleïne-anhydride) copolymeer Sigma-AldrichS458066
Konijn IgGSangon BiotechD110502
NatriumdodecylsulfaatSino Pharm30166428
NatriumhydroxideSino Pharm10019718

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. de Puig, H., Bosch, I., Gehrke, L., Hamad-Schifferli, K. Challenges of the nano-bio interface in lateral flow and dipstick immunoassays. Trends Biotechnol. 35 (12), 1169-1180 (2017).
  2. Miller, B. S., et al. Spin-enhanced nanodiamond biosensing for ultrasensitive diagnostics. Nature. 587 (7835), 588-593 (2020).
  3. Gao, Z., et al. Platinum-decorated gold nanoparticles with dual functionalities for ultrasensitive colorimetric in vitro diagnostics. Nano Lett. 17 (9), 5572-5579 (2017).
  4. Fan, L., et al. Deeply-dyed nanobead system for rapid lateral flow assay testing of drugs at point-of-care. Sensors Actuators B Chem. 362, 131829(2022).
  5. Garcia, V. S., Guerrero, S. A., Gugliotta, L. M., Gonzalez, V. D. G. A lateral flow immunoassay based on colored latex particles for detection of canine visceral leishmaniasis. Acta Trop. 212, 105643(2020).
  6. You, M., et al. Household fluorescent lateral flow strip platform for sensitive and quantitative prognosis of heart failure using dual-color upconversion nanoparticles. ACS Nano. 11 (6), 6261-6270 (2017).
  7. Ye, Z., Tan, M., Wang, G., Yuan, J. Novel fluorescent europium chelate-doped silica nanoparticles: preparation, characterization and time-resolved fluorometric application. J Mater Chem. 14 (5), 851(2004).
  8. Xu, Y., Li, Q. Multiple fluorescent labeling of silica nanoparticles with lanthanide chelates for highly sensitive time-resolved immunofluorometric assays. Clin Chem. 53 (8), 1503-1510 (2007).
  9. Zhang, B., et al. Improving detection sensitivity by oriented bioconjugation of antibodies to quantum dots with a flexible spacer arm for immunoassay. RSC Adv. 6 (55), 50119-50127 (2016).
  10. Li, Z., et al. Rapid and sensitive detection of protein biomarker using a portable fluorescence biosensor based on quantum dots and a lateral flow test strip. Anal Chem. 82 (16), 7008-7014 (2010).
  11. Wang, L., et al. Fluorescent strip sensor for rapid determination of toxins. Chem Commun. 47 (5), 1574-1576 (2011).
  12. Medintz, I. L., Uyeda, H. T., Goldman, E. R., Mattoussi, H. Quantum dot bioconjugates for imaging, labeling and sensing. Nat Mater. 4 (6), 435-446 (2005).
  13. Smith, A. M., Nie, S. Compact quantum dots for single-molecule imaging. J Vis Exp. (68), e4236(2012).
  14. Wang, C., et al. Layer-by-layer assembly of magnetic-core dual quantum dot-shell nanocomposites for fluorescence lateral flow detection of bacteria. Nanoscale. 12 (2), 795-807 (2020).
  15. Hu, J., Tang, F., Jiang, Y. Z., Liu, C. Rapid screening and quantitative detection of Salmonella using a quantum dot nanobead-based biosensor. Analyst. 145 (6), 2184-2190 (2020).
  16. Wang, W., et al. Introduction of graphene oxide-supported multilayer-quantum dots nanofilm into multiplex lateral flow immunoassay: A rapid and ultrasensitive point-of-care testing technique for multiple respiratory viruses. Nano Res. 16 (2), 3063-3073 (2023).
  17. Wang, C., et al. Colorimetric-fluorescent dual-signal enhancement immunochromatographic assay based on molybdenum disulfide-supported quantum dot nanosheets for the point-of-care testing of monkeypox virus. Chem Eng J. 472, 144889(2023).
  18. Zheng, S., et al. Dual-color MoS2@QD nanosheets mediated dual-mode lateral flow immunoassay for flexible and ultrasensitive detection of multiple drug residues. Sensors Actuators B Chem. 403, 135142(2024).
  19. Wang, G., et al. Efficient incorporation of quantum dots into porous microspheres through a solvent-evaporation approach. Langmuir. 28 (14), 6141-6150 (2012).
  20. Li, H., et al. Fluorescent lateral flow immunoassay for highly sensitive detection of eight anticoagulant rodenticides based on cadmium-free quantum dot-encapsulated nanospheres. Sensors Actuators B Chem. 324, 128771(2020).
  21. Gao, F., et al. Rational design of dendritic mesoporous silica nanoparticles' surface chemistry for quantum dot enrichment and an ultrasensitive lateral flow immunoassay. ACS Appl Mater Interfaces. 13 (18), 21507-21515 (2021).
  22. Xu, L. D., Zhu, J., Ding, S. N. Immunoassay of SARS-CoV-2 nucleocapsid proteins using novel red emission-enhanced carbon dot-based silica spheres. Analyst. 146 (16), 5055-5060 (2021).
  23. Tao, S., et al. SARS-Cov-2 Spike-S1 antigen test strip with high sensitivity endowed by high-affinity antibodies and brightly fluorescent QDs/silica nanospheres. ACS Appl Mater Interfaces. 15 (23), 27612-27623 (2023).
  24. Wang, C., et al. Development of an ultrasensitive fluorescent immunochromatographic assay based on multilayer quantum dot nanobead for simultaneous detection of SARS-CoV-2 antigen and influenza A virus. Sensors Actuators B Chem. 345, 130372(2021).
  25. Chen, L., Chen, C., Li, R., Li, Y., Liu, S. CdTe quantum dot functionalized silica nanosphere labels for ultrasensitive detection of biomarker. Chem Commun. 19, 2670-2672 (2009).
  26. Chu, M., et al. A novel method for preparing quantum dot nanospheres with narrow size distribution. Nanoscale. 2 (4), 542-547 (2010).
  27. Zhang, P., Lu, H., Chen, J., Han, H., Ma, W. Simple and sensitive detection of HBsAg by using a quantum dots nanobeads based dot-blot immunoassay. Theranostics. 4 (3), 307-315 (2014).
  28. Ouyang, S., et al. An on-site, ultra-sensitive, quantitative sensing method for the determination of total aflatoxin in peanut and rice based on quantum dot nanobeads strip. Toxins. 9 (4), 137(2017).
  29. Liu, J., et al. Quantitative ciprofloxacin on-site rapid detections using quantum dot microsphere based immunochromatographic test strips. Food Chem. 335, 127596(2021).
  30. Chen, Y., Fu, Q., Xie, J., Wang, H., Tang, Y. Development of a high sensitivity quantum dot-based fluorescent quenching lateral flow assay for the detection of zearalenone. Anal Bioanal Chem. 411 (10), 2169-2175 (2019).
  31. Zhang, Q., et al. SARS-CoV-2 detection using quantum dot fluorescence immunochromatography combined with isothermal amplification and CRISPR/Cas13a. Biosens Bioelectron. 202, 113978(2022).
  32. Zhong, X., et al. CRISPR-based quantum dot nanobead lateral flow assay for facile detection of varicella-zoster virus. Appl Microbiol Biotechnol. 107 (10), 3319-3328 (2023).
  33. Liu, Y., Xiao, M., Xu, N., Yang, M., Yi, C. Point-of-need quantitation of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid using a ratiometric fluorescent nanoprobe and a smartphone-based sensing system. Sensors Actuators B Chem. 367, 132083(2022).
  34. McCafferty, C., et al. Blood collection processing and handling for plasma and serum proteomics BT - Serum/plasma proteomics. Methods Mol Biol. 2628, 33-40 (2023).
  35. Zhang, P., et al. Rapid and quantitative detection of C-reactive protein based on quantum dots and immunofiltration assay. Int J Nanomedicine. 10, 6161-6173 (2015).
  36. Hu, J., et al. Sensitive and quantitative detection of C-reaction protein based on immunofluorescent nanospheres coupled with lateral flow test strip. Anal Chem. 88 (12), 6577-6584 (2016).
  37. Fan, L., et al. One-component dual-readout aggregation-induced emission nanobeads for qualitative and quantitative detection of c-reactive protein at the point of care. Anal Chem. 96 (1), 401-408 (2024).
  38. Gui, Y., et al. Colorimetric and reverse fluorescence dual-signal readout immunochromatographic assay for the sensitive determination of sibutramine. ACS Omega. 9 (6), 7075-7084 (2024).

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Quantum dot nanokralenfluorescent immunoassaypoint of care diagnostiekdetectie van ziektebiomarkersemulsie evaporatiemethodeC reactief prote neantilichaamconjugatiesignaalversterkingfluorescentielezer

Gerelateerde artikelen