Artykuł metodologiczny

Test immunologiczny oparty na nanocząstkach magnetycznych przy użyciu urządzenia mikroprzepływowego

8 lipca 2025

W tym artykule

Streszczenie

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

Źródło: Hernández-Ortiz, J. A., et al. Komputerowe sterowanie numeryczne mikrofrezowania akrylowego urządzenia z mikroprzepływowym ograniczeniem dla magnetycznych testów immunologicznych opartych na nanocząstkach. J. Vis. Exp. (2022).

Ten film demonstruje system mikroprzepływowy do testu immunologicznego opartego na magnetycznych nanocząsteczkach. System detekcji wykorzystuje urządzenie mikroprzepływowe zawierające pułapkę magnetyczną w swoich kanałach. Do kanałów wprowadzane są wstępnie uformowane immunokompleksy, składające się z pokrytych antygenem nanocząstek magnetycznych związanych z przeciwciałami pierwszorzędowymi i przeciwciałami drugorzędowymi sprzężonymi z peroksydazą. Immunokompleksy zostają wychwycone w porowatej pułapce magnetycznej po przyłożeniu zewnętrznego pola magnetycznego. Używając fluorogennego substratu emitującego fluorescencję po katalizie przez peroksydazy, wychwycone immunokompleksy są wykrywane pod mikroskopem.

Protokół

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

1. Przygotowanie urządzenia

  1. Napełnij kanały wodą destylowaną za pomocą strzykawki. Upewnij się, że nie ma wycieków ani oporów przepływu. Zanurz urządzenie w kąpieli ultradźwiękowej na 10 minut, aby usunąć pozostały akryl, klej lub niechciany materiał wewnątrz kanałów.
  2. Opróżnij wodę z kanałów urządzenia. Za pomocą strzykawki wprowadzić roztwór blokujący przygotowany z 5% (w/v) albuminy surowicy bydlęcej (BSA) rozcieńczonej w 1x soli fizjologicznej buforowanej trisem (TBS) i uprzednio przefiltrowanej przez filtr strzykawkowy z polieterosulfonu (PES) o stężeniu 0,2 μm.
  3. Przygotować zawiesinę mikrocząstek żelaza o średnicy 7,5 μm w 5% BSA.
    nuta: Mikrocząstki są wcześniej funkcjonalizowane warstwą glikolu krzemionkowo-polietylenowego (PEG), która nadaje odporność na wchłanianie białek.
  4. Inkubować chip i zawiesinę mikrocząstek z roztworem blokującym przez co najmniej 1 godzinę w temperaturze pokojowej. Jeśli to możliwe, pozostawić na noc w temperaturze 4 °C.

2. Powstawanie pułapek mikrocząstek

  1. Włóż mikrocząsteczki do chipa za pomocą igły strzykawkowej przez wąż odpływowy kanału bocznego. Umieść chip pionowo i pozwól mikrocząsteczkom przepływać pod wpływem grawitacji przez boczny kanał. Obróć chip o 180° w dwóch krokach po 90° i pozwól, aby mikrocząstki skierowały się i zagęściły przy ograniczeniu 5 μm.
  2. Usuń nadmiar mikrocząstek grawitacyjnie obracając się o 45° w kierunku kanału bocznego.
  3. Trzymaj urządzenie w pozycji pionowej, aby uniknąć rozkręcenia pułapki na mikrocząsteczki. Rysunek 1B przedstawia podsumowanie procesu tworzenia pułapek mikrocząstek.

3. Test immunologiczny

  1. Przygotowanie nanocząstek
    1. Pobrać 2 μl zawiesiny nanocząstek o długości 100 nm uprzednio sprzężonych z lizozymem (model antygenowy). Dodać go do 1,5 ml probówki mikrowirówkowej ze 100 μl roztworu blokującego. Inkubować przez noc w temperaturze 4 °C.
    2. Dodać 150 μl buforu do płukania (1x TBS, 0,05% Tween 20).
    3. Umieść probówkę mikrowirówkową o pojemności 1,5 ml w separatorze magnetycznym. Przechowywać przez 15 minut, aby umożliwić oddzielenie nanocząstek (rysunek 2).
      nuta: Minimalna objętość separatora magnetycznego wynosi 200 μl. Unikaj używania mniejszej objętości.
    4. Usunąć płyn z probówki za pomocą mikropipety. Unikaj kontaktu ze ścianką rurki, w której uformowała się osadka nanocząstek.
    5. Dodać 250 μl świeżego buforu do płukania. Trzymaj probówkę w mieszadle przez 15 minut.
    6. Powtórz kroki 3.1.3.-3.1.5. jeszcze 2x, potrząsając tylko przez 5 minut.
    7. Dodać żądane stężenie pierwszorzędowego przeciwciała antylizozymowego (patrz tabela materiałów). Dostosować do końcowej objętości 100 μl w rozcieńczalniku przeciwciał (1x TBS, 1% BSA, 0,05% Tween 20).
    8. Inkubować przez 15 minut w temperaturze 37 °C. Wytrząsać przez kolejne 15 minut w temperaturze pokojowej.
    9. Powtórzyć kroki prania 3.1.2.-3.1.6.
    10. Dodać 100 μl rozcieńczalnika przeciwciał. Dodać przeciwciało drugorzędowe sprzężone z peroksydazą chrzanową (HRP-AbII) (patrz tabela materiałów) w rozcieńczeniu 1:500.
    11. Powtórzyć kroki prania 3.1.2.-3.1.6.
    12. Przechowywać nanocząstki w końcowej objętości 50 μl rozcieńczalnika przeciwciał.

4. Eksperymentalny montaż

  1. Napełnij dwie szklane strzykawki o pojemności 100 μl wodą, podłącz wąż o długości 6,5 cm do każdej strzykawki, włóż metalowy kołek do końca węża i umieść obie strzykawki na sterowanej komputerowo pompie strzykawkowej.
  2. Uszczelnij wszystkie węże urządzenia akrylowego ciepłem.
  3. Przetnij wąż dopływowy i zachowaj tylko kilka milimetrów. Napełnij igłę dozującą buforem do płukania i włóż ją do odciętego węża. Poczekaj, aż roztwór kapie przed podłączeniem igły do urządzenia, aby zapobiec dostępowi powietrza do urządzenia.
  4. Odetnij wąż odpływowy od kanału bocznego. Podłączyć do pompy strzykawkowej. Następnie wykonaj tę samą procedurę dla węża wylotowego kanału głównego.
    nuta: Kluczowe jest wykonanie kroków 4.3.-4.4. w tej kolejności, aby uniknąć rozpakowania pułapki na mikrocząsteczki. Jeśli to możliwe, sprawdź stan pułapki podczas tych kroków za pomocą szkła powiększającego.
  5. Umieść szklane szkiełko na stoliku mikroskopu. Przymocuj magnes do szkiełka za pomocą taśmy dwustronnej i umieść mały kawałek taśmy z każdej strony, aby przymocować krawędzie chipa do szkła.
  6. Ustawić natężenie przepływu na 50 μl/h za pomocą zakładek Natężenie przepływu i Jednostki w sterowniku pompy strzykawkowej. Wybierz tryb wycofywania i kliknij przycisk Start, aby aktywować przepływ bufora myjącego.
  7. Ostrożnie zbliż urządzenie do zjeżdżalni z magnesem w poziomie, tak aby obszar chipa zawierający pułapkę stykał się z magnesem.
  8. Przyklej krawędzie urządzenia do szyby taśmą dwustronną, aby zapobiec przesuwaniu się. Unikaj zasłaniania ścieżki optycznej do mikroskopii (rysunek 1C).

5. Immunodetekcja

  1. Utrzymuj przepływ buforu płuczącego przez 10 minut w temperaturze 50 μl/h w celu usunięcia nadmiaru BSA.
  2. Usunąć pozostały bufor do przemywania z igły dozującej za pomocą mikropipety. Dodać 50 μl zawiesiny nanocząstek.
  3. Zawiesinę nanocząstek należy przepływać przez 7 minut z natężeniem przepływu 100 μl/h. Następnie zmień natężenie przepływu na 50 μl/h i płyn przez kolejne 15 minut.
  4. Wymień igłę dozującą. Płyn buforu płuczącego przez 10 minut z prędkością 50 μl/h. Na etapie prania należy przygotować podłoże fluorogeniczne zgodnie ze specyfikacją producenta.
  5. Usunąć pozostały bufor do przemywania z igły dozującej za pomocą mikropipety. Dodać 100 μl substratu fluorogenicznego (patrz tabela materiałów). Przepływać przez podłoże fluorogeniczne przez 6 minut z prędkością 50 μl/h.
  6. Ustaw parametry pomiaru natężenia przepływu (1 μL/h, 3 μL/h, 5 μL/h i 10 μL/h) oraz czasu (6 min) w odpowiednich zakładkach Natężenie przepływu i Ustaw Timer w interfejsie sterującym pompą strzykawkową. Pamiętaj, aby wybrać tryb wycofywania dla każdego z pomiarów, które mają zostać wykonane.
  7. Ustaw dodatkową zakładkę Natężenie przepływu na 50 μl/h i ustaw timer na 3 min dla kroku prania.
  8. Włącz fluorescencję mikroskopu 15 s przed zatrzymaniem podłoża przy 50 μl/h. Rozpocznij rejestrowanie obrazu za pomocą oprogramowania kamery mikroskopowej na 10 s przed zatrzymaniem podłoża przy czasie naświetlania 1,000 milisekund. Wykonuj obrazowanie przez 6 minut przy 1 klatce/s (FPS).
  9. Kliknij przycisk Start dla żądanego parametru przepływu natychmiast po zatrzymaniu natężenia przepływu płukania podłoża przy 50 μL/h. Kliknij przycisk Start przepływu mycia (50 μL/h) natychmiast po zatrzymaniu wybranego przepływu pomiarowego.
  10. Zatrzymaj przechwytywanie obrazu i wyłącz fluorescencję mikroskopu, aby uniknąć fotowybielania podłoża.
  11. Powtórz kroki 5.8.-5.10. dla każdego zastosowanego natężenia przepływu pomiaru.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

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

figure-results-1
Rysunek 1: Końcowa konfiguracja urządzenia. (A) Urządzenie akrylowe z wężami podłączonymi do odpowiednich wejść i wyjść. Skala pokazuje wymiary urządzenia w centymetrach. (B) Protokół tworzenia pułapki na mikrocząstki. Mikrocząsteczki przepływają przez kanał grawitacyjnie, gdy urządzenie jest ustawione w pozycji pionowej. Mikrocząstki są skoncentrowane przy ogranicz...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Mikrocząsteczki karbonylowo-żelazoweSigma-AldrichNumer katalogowy: 448907 μm
chloroformFermontNumer katalogowy: 6201Zagrożenie dla zdrowia: Umiarkowane
Palność: Brak
Reaktywność: Brak
Ryzyko kontaktu: Umiarkowane
Moment kamery CMOSFotometria TeledyneTechnologia czujnika: CMOS
Wydajność kwantowa: 73%
Rozmiar piksela: 4,5 μm x 4,5 μm
Obsługiwane interfejsy: USB 3.2 Gen 2
Oprogramowanie Dr EngraveKorporacja Roland DGAOprogramowanie do grawerowania do projektowania i tworzenia ścieżki grawerowania na powierzchni
Okap wyciągowynieznanynieznany
Elastyczne rurki z tworzywa sztucznegoTygonAAD04103ID = 0,020, OD = 0,060
Mikrozopa fluorescencyjnaZeissAxio Vert.A1
Igła dozująca o wysokiej precyzjiLoctiteNumer katalogowy: 98612
Stojak separacyjny MagJETTermonaukowy12 x 1,5 ml
Polimetakrylan metylu - Arkusz - PMMA, AkrylGoodfellow (Dobry Człowiek)ME303018/1Grubość: 1,3 mm, Przezroczystość: Przezroczysta/Przezroczysta
Oprogramowanie PVCamTestFotometria TeledyneWersja 3.10.107Oprogramowanie do akwizycji obrazów
Mikroskop stereoskopowyNikonZobacz materiał SMZ 7457
Koraliki karboksylowe SuperMagNanotechnologia oceanicznaKSC0100100 nm
Pompa strzykawkowakd NaukowyZobacz materiał KDS200Może pomieścić do dwóch strzykawek
Kąpiel utrasonicznaBranson2800
Oprogramowanie VPanelSystem operacyjny WindowsWersja 1.0.3.0Oprogramowanie do sterowania mikrofrezarką
powiedział: szt.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Magnetic Nanoparticle ImmunoassayMicrofluidic DeviceImmunocomplex DetectionMagnetic TrapFluorogenic SubstratePeroxidase ConjugationFlow Rate ControlFluorescence MicroscopyChannel RestrictionBSA Blocking

Powiązane artykuły