Name: Szybkie jednorodne wykrywanie testów biologicznych za pomocą systemu biodetekcji z modulacją magnetyczną (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-06-13T17:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 58 s
Description: Poznaj szybką, jednorodną detekcję cząsteczek biologicznych za pomocą systemu biodetekcji z modulacją magnetyczną (MMB). Metoda umożliwia wykrywanie IL-8 bez etapów płukania.

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

Niniejsza praca była częściowo finansowana ze środków funduszu Ishaya Horowitz Fund.

Analiza poziomu IL-8:
<ol>
 <li>Mieszanina reakcyjna zawierała następujące cztery składniki w końcowej objętości 100 μl buforu do analizy w ich odpowiednich stężeniach: 10 μl kulek magnetycznych z przeciwciałem wychwytującym w końcowym stężeniu 100 beads/μl, 2 μl biotynilowanego przeciwciała anty-IL-8 w końcowym stężeniu 1 nano-gram/μl, 1 μl fluorescencyjnego białka streptawidyny w końcowym stężeniu 20 nano-gram/μl oraz 1 μl celu IL-8 w stężeniu 0,48 pico-gram/μl. Składniki dodaje się pojedynczo do buforu do analizy, a następnie miesza przez 30 minut.</li>
 <li>Reakcję kontrolną przygotowuje się w ten sam sposób, z pominięciem celu IL-8.</li>
 <li>Następnie reakcje umieszcza się w kuwetach bez żadnego etapu separacji lub płukania i analizuje za pomocą systemu MMB.</li>
</ol>
System MMB:
<ol>
 <li>Umieść kuwetę w pozycji pomiędzy dwoma biegunami elektromagnetycznymi.</li>
 <li>Uruchom prąd modulujący i odczekaj 30 sekund, aby umożliwić agregację i kondensację kulek.</li>
 <li>Zmież sygnał z wzmacniacza synchronicznego za pomocą oscyloskopu.</li>
</ol>
Reprezentatywne wyniki:
Inspekcja wizualna zagregowanych kulek wykazała wyraźną różnicę między reakcją z obecnością celu a reakcją bez celu. We wszystkich reakcjach z celem kulki utworzyły pojedynczy, gęsty agregat, który przemieszczał się w wiązce lasera i poza nią w sposób jednolity. Natomiast we wszystkich reakcjach bez celu kulki były w mniejszym stopniu zagregowane, a ich ruch był mniej jednolity (patrz Rysunek 1).
<img src="/files/ftp_upload/1935/1935fig1.jpg" alt="Analiza spektroskopowa; widma absorpcji przejściowej ilustrujące wzbudzenie cząsteczkowe, wyniki eksperymentu." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rycina 1"> Rycina 1: kontrola wizualna testu immunoenzymatycznego typu kanapka (a) bez docelowej IL-8 (b) z docelową IL-8.
Zegar modulacji biegunów (żółty) oraz sygnał wyjściowy PMT (magenta) podczas detekcji 0,48 pg celu IL-8 przedstawiono na Rysunku 1(a). Częstotliwość modulacji dla każdego bieguna wynosi 2 Hz. Jednak, zgodnie z teoretycznymi przewidywaniami, gdy kulek przechodzą przez wiązkę lasera, PMT wykrywa światło fluorescencyjne, co powoduje wystąpienie piku napięcia wyjściowego PMT. W związku z tym częstotliwość demodulacji wynosi 4 Hz. Po wprowadzeniu sygnału PMT oraz podwojonego zegara modulacji (o częstotliwości 4 Hz) do wzmacniacza synchronicznego, czuły detektor fazy wykrywa synchronizację, co skutkuje uzyskaniem wysokiego napięcia (patrz Rysunek 2).
<img src="/files/ftp_upload/1935/1935fig2.jpg" alt="Zegar modulacji pola i sygnał PMT, napięcie wzmacniacza synchronicznego, wykres, analiza czasu względem napięcia." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 2"> Rysunek 2: (a) zegar modulacji (żółty) oraz sygnał PMT (magenta) podczas detekcji 0,48 pg celu IL-8. (b) Uzyskane napięcie wzmacniacza synchronicznego przy dwóch różnych skanowaniach.
Wzmacniacz lock-in nie wykrył żadnego sygnału podczas badania próbki kontrolnej. Fakt ten, wraz z widoczną różnicą w agregacji, sugeruje, że system MMB potrafi wyraźnie zidentyfikować obecność celu 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>

Podsumowując, wykazaliśmy, że system MMB może być wykorzystany do wykrywania obecności docelowej cytokiny IL-8 w niskich stężeniach (granicą wykrywalności w testach cytokin Bio-Plex Precision Pro jest 0,5 pg [3,4]). Możliwości systemu nie ograniczają się do IL-8 i mogą być wykorzystane do wykrywania innych białek. Zaletami systemu MMB są zdolność do szybkiego wykrywania celu bez konieczności przeprowadzania jakichkolwiek etapów separacji lub przemywania. Dzięki temu proces detekcji zostaje ułatwiony, co pozwala na zastos...

<table><tbody><tr><td>Zestaw Bio-Plex Pro do oznaczania ludzkiej cytokiny IL-8</td><td>Bio-Rad</td><td>171-B5008M</td><td></td></tr><tr><td>Rekombinowany ludzki antygen IL-8</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc.</td><td>R202625</td><td></td></tr><tr><td>Biotynilowane monoklonalne przeciwciało mysie anty-ludzkie IL-8 G265-8</td><td>BD Biosciences</td><td>554718</td><td></td></tr><tr><td>Streptawidyna sprzężona z białkiem fluorescencyjnym</td><td>Bio-Rad</td><td>Streptavidin PE</td><td></td></tr></tbody></table>

szybka homogeniczna detekcja w testach biologicznych z wykorzystaniem systemu biosensingu z modulacją magnetyczną

Rapid Homogeneous Detection of Biological Assays Using Magnetic Modulation Biosensing System

System biosensoryczny z modulacją magnetyczną (MMB) [1,2] umożliwia szybką i jednorodną detekcję celów biologicznych w niskich stężeniach bez konieczności przeprowadzania etapów płukania lub separacji. W przypadku obecności celu IL-8, test oparty na metodzie „kanapkowej” łączy kulki magnetyczne z przeciwciałem wychwytującym IL-8 z białkiem fluorescencyjnym sprzężonym ze streptawidyną za pośrednictwem celu IL-8 i biotynilowanego przeciwciała IL-8. Kulki magnetyczne są wprowadzane w ruch oscylacyjny poprzez przyłożenie gradientu zmiennego pola magnetycznego za pomocą dwóch biegunów elektromagnetycznych. Białka fluorescencyjne przyczepione do kulek magnetycznych ulegają kondensacji w obszarze detekcji, a ich ruch wewnątrz i na zewnątrz ortogonalnej wiązki lasera generuje okresowy sygnał fluorescencyjny, który jest demodulowany przy użyciu detekcji synchronicznej. System biosensoryczny z modulacją magnetyczną był wcześniej wykorzystywany do detekcji sekwencji kodujących komplementarne DNA (cDNA) białka niestrukturalnego 3 (NS3) wirusa Ibaraki [2]. Techniki zaprezentowane w niniejszej pracy w zakresie zewnętrznej manipulacji i kondensacji cząstek mogą znaleźć zastosowanie w innych obszarach, np. w dostarczaniu leków sprzężonych magnetycznie.in vivolub zwiększenia kontrastu dlain-vivozastosowania obrazowania.

System biosensingu z modulacją magnetyczną jest wykorzystywany do szybkiego, czułego i prostego wykrywania analiz biologicznych, takich jak cząsteczki DNA i białka.

Szybka homogeniczna detekcja w testach biologicznych z wykorzystaniem systemu biosensingu z modulacją magnetyczną

System biosensora z modulacją magnetyczną (MMB) [1,2] pozwala na szybkie i homogeniczne wykrywanie celów biologicznych w niskich stężeniach, bez konieczności przemywania ani...

Magnetyczna modulacja biosensyjna (ang. Magnetic modulation BIOSENSING) lub MMB to nowatorska technika detekcji cząsteczek biologicznych. Przedstawiono tutaj test potwierdzający zasadę działania, w którym wykrywana jest interleukina 8; gdy interleukina 8, nazywana również IL 8, zostanie dodana do mieszaniny reakcyjnej zawierającej koraliki magnetyczne powlekane przeciwciałami przeciwko IL 8 oraz znakowaną fluorescencyjnie streptadyną, powstaje kanapka molekularna, która skutecznie łączy cząsteczkę fluorescencyjną z koralikiem magnetycznym.Reakcję umieszcza się w zmiennym polu magnetycznym. Gradienty są przykładane za pomocą dwóch biegunów elektromagnetycznych, które wprawiają kuleczki w ruch oscylacyjny. Periodyczny ruch kuleczki z przyłączonymi białkami fluorescencyjnymi w głąb i poza ortogonalną wiązkę lasera generuje sygnał fluorescencyjny, który jest zbierany przez PMT i demodulowany.Przy użyciu wzmacniacza synchronicznego ruch kulek można wizualizować, zastępując PMT kamerą CCD; ruch synchroniczny jest widoczny w próbkach, w których kulki magnetyczne zostały połączone z białkami fluorescencyjnymi za pomocą IL8. Cześć, jestem Adia z Laboratorium Optyki Nieliniowej i Laserów na Wydziale Elektroniki Fizycznej Uniwersytetu Telawiwskiego. Jestem NoGo z Wydziału Nauk Biologicznych Uniwersytetu w Chicago, a ja jestem Marcelo Erlich z Wydziału Badań Komórkowych i Immunologii Uniwersytetu Telawiwskiego.Dzisiaj zaprezentujemy metodę szybkiej, homogenicznej detekcji w testach biologicznych z wykorzystaniem systemu biosensingu z modulacją magnetyczną. W naszym laboratorium stosujemy tę procedurę do wykrywania specyficznych białek oraz sekwencji DNA o niskich stężeniach. Zapraszamy do oglądania.Rozpocznij procedurę od przygotowania i oznakowania probówek dla każdej reakcji, w tym dla próbki docelowej oraz kontrolnej próbki niedocelowej. Do każdej probówki dodaj po kolei następujące składniki testu cytokin bio plex Precision Pro: koraliki magnetyczne, przeciwciało detekcyjne IL eight, streptawidynę PE oraz IL eight.Target. Uzupełnij objętość do 100 microliters buforem do testu, a następnie inkubuj przez 30 minut na kompaktowym wstrząsaczu orbitalnym.Po 30-minutowym wstrząsaniu próbek w temperaturze pokojowej, należy umieścić je bezpośrednio w kuwetach do analizy. Należy oczyścić kuwety systemu MMB za pomocą chusteczek do czyszczenia soczewek i 70% etanolu. Przyrząd wykorzystywany do analizy składa się z lasera z podwojoną częstotliwością o długości fali 488 nanometrów, służącego jako źródło światła wzbudzenia, które jest kierowane za pomocą dichroicznego dzielnika wiązki o długości 562 nanometra na obiektyw mikroskopu.Obiektyw mikroskopu skupia laser do wiązki o szerokości 27 µm w rurce z krzemianowego szkła borowego o szerokości 400 µm. Emitowane światło jest filtrowane spektralnie za pomocą dwóch następujących po sobie filtrów przepustowych, wykrywane przez fotopowielacz (PMT) i demodulowane przy użyciu wzmacniacza lock-in. Samoróbny modulator prądu jest używany do dostarczania fali prostokątnej sukcesywnie do każdego elektromagnesu.Amplituda powinna wynosić 1,4 amps przy częstotliwości od jednej do sześciu hertz, ponieważ kuleczki wchodzą i wychodzą z wiązki laserowej dwukrotnie w każdym cyklu. Częstotliwość demodulacji w wzmacniaczu lock-in wynosi od dwóch do 12 hertz. Uruchom system, przekręcając klucz lasera 488 nanometer do pozycji on i włączając zasilanie.Następnie ustaw moc lasera na minimum, około 4–6 mW. Włącz oscyloskop, a następnie włącz PMT. Następnie umieść próbkę między dwoma biegunami elektromagnetycznymi.Użyj stopnia obrotowego vete, aby upewnić się, że wiązka lasera przechodzi przez vete i nie uderza w jego ścianki. Użyj stopnia translacyjnego XY, Z vete, aby zmienić jego pozycję względem obiektywu i biegunów elektromagnetycznych. Aby zoptymalizować sprzężenie światła fluorescencyjnego z detektorem, vete należy ustawić nieco za linią biegunów.Następnie ustaw oscyloskop w trybie pomiaru przebiegu czasowego. Ustaw kontrolę wzmocnienia PMT na 0,5 V. Następnie włącz modulator prądu i ustaw częstotliwość na 3 Hz.Odczekać 30 sekund, aby umożliwić agregację i kondensację kulek. Kulki magnetyczne zaczną oscylować, przemieszczając się w stronę przedniej części probówki. Gdy wiązka lasera trafi w oscylujące kulki, powinno być widoczne migotanie odbitego światła laserowego z kulek.Zauważmy, że koraliki poruszają się szybciej wraz ze wzrostem modulacji prądu i wolniej w przypadku jej zmniejszenia. Pozycję koralików w probówce można dostosować za pomocą stolic sterowanych mikrometrycznie. Aby monitorować ruch koralików w kierunku biegunów, można go wizualizować przy użyciu kamery CCD umieszczonej w miejsce PMT.Oscyloskop wykrywa sygnał okresowy z fluorescencyjnie sprzężonych kulek; zarejestrowano przebieg czasowy z oscyloskopu. Zapisane dane można analizować za pomocą programu MATLAB. Mieszaniny reakcyjne z dodatkiem i bez dodatku IL eight przebadano metodą MMB. we wszystkich reakcjach z celem kulki utworzyły pojedynczy, gęsty agregat, który przemieszczał się w obszarze wiązki lasera w sposób synchroniczny.Jednakże, w przypadku braku celu, kulek ulegało mniej agregacji, a ich ruch był mniej skoordynowany. Tutaj zegar modulacji bieguna pokazany na żółto oraz sygnał wyjściowy PMT pokazany na purpurowo przedstawiają częstotliwość modulacji dla każdego bieguna wynoszącą dwa hertz. Zatem częstotliwość demodulacji wynosi cztery hertz, zgodnie z teoretycznymi oczekiwaniami.Gdy kuleczki przechodzą przez wiązkę lasera, PMT wykrywa światło fluorescencyjne, a w wyjściowym napięciu PMT pojawia się piki, gdy sygnał z PMT oraz zegar podwójnej modulacji są przesyłane do wzmacniacza lock-in. Czuły detektor fazy synchronizuje wyniki z wysokim napięciem. Dwa kolory oznaczają dwa różne skany dla tej samej stężenia celu. Czarne linie reprezentują średnią każdego sygnału. W przypadku badania próbki kontrolnej wzmacniacz lock-in nie wykrył żadnego sygnału. W tym przypadku wzmacniacz lock-in nie dostarczył żadnego sygnału zsynchronizowanego.Ten fakt, wraz z wizualną różnicą w agregacji, sugeruje, że system MMB oraz różnica w pomiarach przebiegu czasowego sygnału wyjściowego PMT mogą jednoznacznie zidentyfikować obecność celu ILH. Właśnie pokazaliśmy, jak szybko i homogenicznie wykrywać cząsteczki biologiczne przy użyciu modulacji magnetycznej, posługując się IL eight jako przykładem biosensingu.Podczas wykonywania tej procedury ważne jest przestrzeganie zasad bezpieczeństwa przy pracy z laserem. To wszystko. Dziękujemy za uwagę i życzymy powodzenia w przeprowadzaniu eksperymentów.

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

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Szybkie jednorodne wykrywanie testów biologicznych z wykorzystaniem systemu biosensorycznego z modulacyjnym działaniem magnetycznym

Opisujemy metodę testową z wykorzystaniem czujnika elektrochemicznego do szybkiego wykrywania i identyfikacji bakterii. Badanie wykorzystuje macierz czujników z funkcjonalizowanymi sondami wychwytującymi w postaci oligonukleotydów DNA dla sekwencji specyficznych dla gatunku rybosomalnego RNA (rRNA). Hybrydyzacja typu kanapkowego docelowego rRNA z sondą wychwytującą oraz sondą detekcyjną w postaci oligonukleotydu DNA sprzężonego z peroksydazą chrzanową generuje mierzalny prąd amperometryczny.

Wykrywanie i identyfikacja bakterii z wykorzystaniem czujników elektrochemicznych

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...

Test immunologiczny oparty na nanocząstkach magnetycznych przy użyciu urządzenia mikroprzepływowego

Ten film demonstruje multipleksowane ilościowe wykrywanie bakterii za pomocą karboksylowanych magnetycznych mikrosfer polistyrenowych barwionych w różne zestawy. Procedura obejmuje tworzenie kompleksów perełkowo-bakteryjnych, separację magnetyczną i analizę opartą na przepływie, umożliwiając precyzyjne i jednoczesne oznaczanie ilościowe wielu bakterii w tym samym dołku reakcyjnym.

Multipleksowa ilościowa detekcja bakterii przy użyciu mikrosfer magnetycznych znakowanych barwnikiem

Skaner do obrazowania cząstek magnetycznych w próbkach płaskich został opracowany przy użyciu techniki detekcji magnetycznej z mieszaniem częstotliwości planarnej. Reakcja produktu intermodulacji magnetycznej na nieliniowe niehisteretyczne namagnesowanie cząstek jest rejestrowana po wzbudzeniu dwuczęstotliwościowym. Może być używany do wykonywania obrazów 2D cienkich próbek biologicznych.

Skaner detekcji magnetycznej z mieszaniem częstotliwości do obrazowania cząstek magnetycznych w próbkach planarnych

Prezentujemy technikę lewitacji magnetycznej połączoną z automatycznym obrazowaniem i analizą zarówno w urządzeniu kompatybilnym ze smartfonem, jak i w urządzeniu z wbudowanym obrazowaniem i przetwarzaniem. Stosuje się to do pomiaru rozkładu gęstości komórek z dwoma zademonstrowanymi zastosowaniami biomedycznymi: diagnostyką niedokrwistości sierpowatokrwinkowej i oddzielaniem białych i czerwonych krwinek.

Lewitacja magnetyczna w połączeniu z przenośnym obrazowaniem i analizą w diagnostyce chorób

Ten protokół opisuje produkcję małej, gotowej do użycia kasety, która może być zastosowana do wizualnego wykrywania wielu kwasów nukleinowych w jednym, łatwym w obsłudze teście. W tym podejściu wykorzystano matrycę kapilarną do multipleksu i wysoce skutecznego wykrywania celów GMO.

Wizualna detekcja wielu kwasów nukleinowych w układzie kapilarnym

Tutaj prezentujemy protokół wykrywania i kwantyfikacji nisko obfitych cząsteczek w złożonych roztworach za pomocą imprintingu molekularnego w połączeniu z biosensorem pojemnościowym.

Ultraczułe wykrywanie biomarkerów za pomocą biosensora pojemnościowego opartego na imprintingu molekularnym

Cyfrowy mikrofluidyk oparty na elektrozwilżaniu to technika, która wykorzystuje sterowaną napięciem zmianę pozornego kąta zwilżania kropli o objętości mikrolitra, aby ułatwić jej manipulację. Połączenie tego z funkcjonalizowanymi kulkami magnetycznymi umożliwia integrację wielu operacji laboratoryjnych w celu przygotowania próbki i identyfikacji patogenów za pomocą testu immunoenzymatycznego (ELISA).

Cyfrowa platforma mikroprzepływowa oparta na elektrozwilżaniu do zautomatyzowanego testu immunoenzymatycznego

Ten artykuł opisuje metodę opartą na lewitacji magnetycznej, która może specyficznie wykrywać obecność antygenów, zarówno rozpuszczalnych, jak i związanych z błoną, poprzez ilościowe określanie zmian wysokości lewitacji koralików wychwytujących o stałej gęstości.

Kwantyfikacja gęstości komórkowych i właściwości antygenowych za pomocą lewitacji magnetycznej

Mikrofluidyka to potężne narzędzie do tworzenia testów diagnostycznych. Jednak często wymagany jest drogi sprzęt i materiały, a także pracochłonne techniki wytwarzania i obsługi. W tym miejscu szczegółowo opisujemy protokół wytwarzania akrylowego urządzenia mikroprzepływowego do magnetycznych testów immunologicznych opartych na mikro- i nanocząsteczkach w tanich i prostych w użyciu.

Mikromielenie mikroprzepływowe urządzenia akrylowego sterowane numerycznie z ograniczeniem naprzemiennym dla testów immunologicznych opartych na nanocząstkach magnetycznych

Poznaj szybką, jednorodną detekcję cząsteczek biologicznych za pomocą systemu biodetekcji z modulacją magnetyczną (MMB). Metoda umożliwia wykrywanie IL-8 bez etapów płukania.

Szybka homogeniczna detekcja w testach biologicznych z wykorzystaniem systemu biosensingu z modulacją magnetyczną

Przeglądaj więcej filmów