Yöntem makalesi

Kuantum Noktaları Nano Boncuklara Dayalı Floresan Yanal Akış İmmünoassay

DOI:

10.3791/67000

⸱

28 Haziran 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

Bu makalede

Özet

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

Burada, kuantum nokta nanoboncukların (QDNB) hazırlanması ve QDNB bazlı yanal akış immünoassay şeritleri kullanılarak hastalık biyobelirteçlerinin tespiti için bir protokol açıklıyoruz. Test sonuçları, UV ışığı aydınlatması altında kalitatif olarak değerlendirilebilir ve 15 dakika içinde bir floresan şerit okuyucu kullanılarak kantitatif olarak ölçülebilir.

Özet

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

Yarı iletken nanokristaller olarak da bilinen kuantum noktaları, biyolojik görüntüleme ve algılama için yeni floresan etiketlerdir. Bununla birlikte, zahmetli saflaştırma prosedürleri ile hazırlanan küçük boyutlu (~ 10 nm) kuantum nokta-antikor konjugatları, yanal akış immünoassay şeritleri kullanılarak belirli eser hastalık belirteçlerini tespit etmede sınırlı hassasiyet gösterir. Burada, tek adımlı bir emülsiyon buharlaştırma yöntemi kullanılarak kuantum nokta nanoboncuklarının (QDNB) hazırlanması için bir yöntem sunuyoruz. Hazırlandığı gibi QDNB kullanılarak, örnek olarak C-reaktif protein (CRP) kullanılarak hastalık biyobelirteçlerini tespit etmek için bir floresan yanal akış immünolojik testi üretildi. Tek kuantum nokta nanopartiküllerinden farklı olarak, kuantum nokta nanoboncuk-antikor konjugatları, yüzlerce kuantum noktasını tek bir polimer kompozit nanoboncukta kapsülleyerek sinyal amplifikasyonu nedeniyle immünoassay etiketleri olarak daha hassastır. Ayrıca, QDNB'lerin daha büyük boyutu, QDNB'leri antikorlarla konjuge ederken daha kolay santrifüjleme ayrımını kolaylaştırır. QDNB'lere dayalı floresan yanal akış immünolojik testi üretildi ve numunedeki CRP konsantrasyonu 15 dakika içinde ölçüldü. Test sonuçları, UV ışığı aydınlatması altında kalitatif olarak değerlendirilebilir ve 15 dakika içinde bir floresan okuyucu kullanılarak kantitatif olarak ölçülebilir.

Giriş

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

Yanal akış immünoassay (LFIA) şeritleri, özellikle salgın hastalıklar sırasında hastalık taramasında, bakım noktası 1,2'de çok önemli hızlı tespit araçları olarak hizmet eder. Bununla birlikte, geleneksel kolloidal altın bazlı LFIA test şeritleri, düşük algılama hassasiyeti sergiler ve yalnızca kalitatif sonuçlar sağlar3. LFIA'nın algılama hassasiyetini artırmak için, renkli lateks 4,5, yukarı dönüşümlü floresan nanopartiküller6, zamana bağlı floresan mikroküreler 7,8 ve kuantum noktaları 9,10,11 dahil olmak üzere çeşitli yeni nanopartiküller ortaya çıkmıştır. Yarı iletken nanokristaller olarak da bilinen kuantum noktaları (QD'ler)12,13, ayarlanabilir emisyon dalga boyları, geniş bir uyarma aralığı ve yüksek lüminesans verimliliği sunarak onları biyolojik görüntüleme için ideal etiketler haline getirir.

Bununla birlikte, tek tek kuantum noktaları tarafından yayılan floresan sinyali zayıf kalır ve bu da immünolojik testlerde nispeten düşük algılama duyarlılığı ile sonuçlanır. Mikroküreler içinde çok sayıda kuantum noktasının kapsüllenmesi, sinyalleri yükseltebilir ve kuantum nokta tabanlı immünolojik testlerin hassasiyetini artırabilir. Mikro kürelerin içindeki kuantum noktalarını kapsüllemek için katman katman kendi kendine montaj 14,15,16,17,18, şişme yöntemi19,20 ve silika mikroküre 21,22,23,24 kapsülleme gibi çeşitli yöntemler kullanılmıştır. Örneğin, kuantum nokta ile işlevselleştirilmiş silika nanosfer etiketleri, sıkıştırılmış immünoreaksiyon25 başına QD yüklemesi artırılarak elde edilebilir. Nano ölçekli QD-BSA nanosferleri hazırlamak için ultrasonik atomizer ile donatılmış bir sprey kurutucu da kullanılmıştır26. Bununla birlikte, yukarıda belirtilen yöntemler karmaşık çok adımlı, floresan söndürme ve düşük üretkenlikten muzdariptir.

Önceki çalışmamız27'de, polimer nanoboncukların içindeki kuantum noktalarını kapsüllemek için bir emülsiyon-çözücü buharlaştırma yöntemi rapor edilmiştir. Bu hazırlama tekniği basittir, QD'lerin floresan verimliliğini korur, yüksek kapsülleme verimliliği sağlar ve kolay ölçeklenebilir üretime olanak tanır. Çeşitli araştırma grupları, gıda toksini tespiti 28,29,30, bulaşıcı hastalık biyobelirteç tespiti31,32 ve çevresel izleme 33 dahil olmak üzere uygulamalar için bu yöntemle hazırlanan QDNB'leri kullanarak LFIA şeritlerini başarıyla geliştirmiştir.

Bu protokol, kuantum nokta nanoboncuklar (QDNB), QDNB ve antikor konjugasyonu, QDNB tabanlı LFIA'nın hazırlanması ve insan plazma örneklerinde C-reaktif protein (CRP) ölçümü için özel hazırlık adımları sunar.

Protokol

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

Çalışma, Şanghay Cilt Hastalıkları Hastanesi Kurumsal İnceleme Kurulu (No. 2020-15) tarafından onaylandı. İnsan kan örneklerini içeren tüm deneysel prosedürler Biyogüvenlik Seviye II laboratuvarında gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada kullanılan reaktiflerin ve ekipmanların detayları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.

1. QD nano boncuklarının hazırlanması

NOT: QD nanoboncuk sentezi için, QD nanoboncukları sentezlemek için yağ fazının su fazına oranı 1:5 olan bir emülsiyon-çözücü buharlaştırma tekniği kullanıldı. Mini emülsiyon ultrasonikasyon yoluyla üretilir ve nanoboncuklar çözücü (kloroform) buharlaşması yoluyla katılaşır. Sodyum hidroksit, nanoboncuk yüzeyindeki anhidrit gruplarının hidrolizini katalize etmek ve bunları karboksil gruplarına dönüştürmek için kullanıldı.

  1. Yağ fazı ve sulu faz çözeltilerinin hazırlanması
    1. 1 mL yağ fazı hazırlayın: 0.4 mL poli (stiren-ko-maleik anhidrit) (PSMA) çözeltisi (50 mg / mL), 0.1 mL QD çözeltisi (100 mg / mL), 1 mL'den az herhangi bir hacmi kloroform ile doldurun.
    2. 5 mL sulu faz hazırlayın: SDS sulu çözeltisi (ağırlıkça %0,5).
  2. Emülsiyonun hazırlanması ve katılaşması
    1. Bir şişeye (15 mL) 1 mL yağ fazı ve 5 mL sulu faz ekleyin ve şişeyi manyetik bir karıştırıcı üzerine yerleştirin. Manyetik karıştırıcının gücünü açın.
    2. Yağ ve sulu fazlar tamamen karıştırıldıktan sonra, şişeyi hemen programlanan (60 s, 3 sn darbe ve ardından 3 sn duraklama,% 50 genlik) ultrasonikasyona aktarın ve gücü açın.
    3. Ultrasonikasyondan sonra çözeltiyi gözlemleyin. Başlangıçta koyu kırmızı renkli çözelti, hala kırmızımsı bir alt tonu koruyan yanardöner bir faza geçti.
    4. Şişeyi, gece boyunca sürekli karıştırarak oda sıcaklığında manyetik karıştırıcıya geri yerleştirin. Kloroform yavaş yavaş buharlaştırıldı ve emülsiyon kompozit nanoboncuklar halinde katılaştı.
  3. Nanoboncukların yüzey modifikasyonu
    1. Nanoboncuk süspansiyonuna 1 saat boyunca 0.1 mL 0.1 mM sodyum hidroksit ekleyin. Nanoboncukların yüzeyindeki anhidrit grupları, karboksil gruplarına hidrolize olur.
  4. Nanoboncukların saflaştırılması
    1. Manyetik karıştırıcıyı kapatın ve katılaşmış nanoboncukları bir santrifüj tüpüne taşıyın. Tüpü oda sıcaklığında 10 dakika boyunca 13523 x g'da santrifüjleyin ve süpernatanı atın.
    2. Çökeltmeye ilk deiyonize su hacmini ekleyin, tüpü kapağıyla örtün, ultrasonik su banyosuna daldırın ve çökelti tamamen dağılana kadar daldırmayı sürdürün.
    3. 1.4.1-1.4.2 adımlarını iki kez tekrarlayın ve son olarak nano boncukları cam şişeye aktarın. Kullanana kadar 4 °C'de saklayın.
  5. Nanoboncukların karakterizasyonu
    1. İletim elektronik mikroskobu (TEM) görüntüleme22 kullanarak QD nanoboncuklarının boyutunu ve morfolojisini karakterize edin.
      NOT: QD çözeltisi ve PSMA çözeltisinin oranı değiştirilerek farklı boyutlarda nanoboncuklar elde edilebilir. QDs nanoboncuklarının boyutu, dinamik ışık saçılımı (DLS)27 ile de belirlenebilir.

2. QDNB-antikor konjugatlarının hazırlanması

  1. Karboksil gruplarının aktivasyonu
    1. 200 μL fosfat tamponuna (PB, 20 mM, pH 6.0) 100 μL hazırlanmış QDNB (10 mg / mL) ekleyin, ardından 6 μL EDC (20 mg / mL) ekleyin.
    2. Karışımı bir döner karıştırıcı üzerinde oda sıcaklığında 30 dakika inkübe edin.
    3. İnkübasyondan sonra, karışımı oda sıcaklığında 10 dakika boyunca 13523 x g'da santrifüjleyin ve süpernatanı atın.
    4. Çökeltmeye 100 μL PB (20 mM, pH 6.0) ekleyin, tüpü kapağıyla kapatın ve çökelti tamamen dağılana kadar tüpü operasyonel ultrasonik su banyosuna daldırın.
  2. Antikor ve nanoboncukların konjugasyonu
    1. 100 μg antikoru 200 μL PB (20 mM, pH 6.0) içinde dağıtın ve adım 2.1'den elde edilen aktive edilmiş QDNB süspansiyonunu antikor çözeltisine ekleyin.
    2. Karışımı sürekli rotasyonla oda sıcaklığında 30 dakika inkübe edin. 5 dakika boyunca (oda sıcaklığında) 6010 x g'da santrifüjleme ile fazla antikorları çıkarın ve ardından süpernatanı dikkatlice atın.
  3. Nanoboncukların engellenmesi
    1. Kalıntıya (adım 2.2.2'de elde edilen) 200 μL% 1 kazein çözeltisi (20 mM PB tamponunda, pH 7.4) ekleyin, tüpü kapağıyla kapatın ve kalıntı tamamen dağılana kadar operasyonel ultrasonik su banyosuna daldırın.
    2. Karışımı sürekli rotasyonla 2 saat oda sıcaklığında inkübe edin.
      NOT: Bu adımın amacı, QDNB'nin yüzeyindeki tepki vermemiş bölgeleri engellemektir.
  4. Konjugatların depolanması
    1. Karışıma 100 μL koruyucu solüsyon (20 mM PB tampon, pH 7.4, %1 BSA, %5 trehaloz, %6 sükroz, %0.1 S9, pH 7.4) ekleyin ve sonraki kullanım için 4 °C'de saklayın.

3. Yanal akış immünoassay şeritlerinin hazırlanması

NOT: İmmünokromatografik şerit, bir nitroselüloz (NC) membran, bir numune pedi, bir eşlenik ped, bir emici ped ve bir polivinil klorür (PVC) levhadan oluşur (Şekil 1). Tüm solüsyonlar hemen hazırlanmalı ve kullanılmalıdır. Yanal akışlı immünoassay şeritlerinin kontrollü neme sahip temiz bir odada hazırlanması önerilir.

  1. NC membranının hazırlanması
    1. Test hattı (T-hattı) ve kontrol hattı (C-hattı) kaplama çözeltisini hazırlayın: CRP yakalama antikorunu ve keçi anti-tavşan IgG'yi PB ile 1 mg / mL'lik bir nihai konsantrasyona seyreltin.
    2. PVC levhayı düzgün bir şekilde yerleştirin ve PVC levhanın kenarından 25 mm uzakta bulunan koruyucu kağıdı çıkarın. NC membranı, kalan koruyucu kağıdın alt kenarı boyunca PVC levhaya hizalayın ve yapıştırın.
    3. T-line ve C-line kaplama solüsyonlarını NC membranına 1 μL/cm'lik bir püskürtme hızında dağıtın, üst kenardan 20 mm uzağa yerleştirildiğinden ve bir test çizgisi (1 mm genişliğinde) oluşturduğundan emin olun.
    4. NC membranı, kurutma için nem oranının %30'un altında ve 18-26 °C sıcaklık aralığının olduğu koşullara yerleştirin. Kuruma süresi en az 24 saat olmalıdır.
      NOT: NC membranın üst ve alt kenarlarının bitişik alanların karşılık gelen kenarlarıyla aynı hizada olduğundan emin olun. NC membranlara elle dokunulmamalıdır. Bu aşamadaki nem %45 ila %65 aralığında kontrol edilmelidir. Devam etmeden önce, T-line kaplama çözeltisi, C-line kaplama çözeltisi ve NC membranı aynı sıcaklığa dengelenmelidir.
  2. Eşlenik pedin hazırlanması
    1. Konjugat pedi konjuge ped arıtma çözeltisine daldırın (20 mM PB tamponu, pH 7.4,% 1 BSA).
    2. Islatılmış eşlenik pedi gece boyunca kurutma işlemi (oda sıcaklığı) için bir kurutma fırınına yerleştirin.
    3. Modifiye edilmiş eşlenik pedi PVC levhaya yavaşça yapıştırın.
    4. Hazırlanan QDNB-antikor konjuge çözeltisini koruyucu çözelti (20 mM PB tamponu, pH 7.4, %1 BSA, %5 trehaloz, %6 sükroz, %0.1 S9, pH 7.4) ile seyreltin.
    5. QDNB-antikor konjugat çözeltisini 1 μL/cm'lik bir püskürtme hızında konjugat ped üzerine dağıtın ve konjugat pedi 24 saat kurutun.
      NOT: Spesifik seyreltme oranı, tespit hedefine göre ayarlanmalıdır.
  3. Numune pedinin hazırlanması
    1. Numune pedini numune pedi işleme solüsyonuna daldırın (20 mM PB tamponu, pH 7.4, %1 BSA, %5 trehaloz, %6 sükroz, %0.1 S9, pH 7.4).
    2. Islatılmış numune pedini bir kurutma fırınına (45 °C) yerleştirin ve 24 saat kurutun.
  4. Kartın montajı ve şeritler halinde kesilmesi
    1. Şekil 1'de gösterildiği gibi, emici kağıdı (emici ped), eşlenik pedi ve numune pedini NC membranlı PVC levha üzerine art arda yerleştirin.
    2. Kartı 3,8 mm genişliğinde şeritler halinde kesin.
  5. Şeritlerin paketlenmesi
    1. Test şeritlerini plastik bir kasetle kaplayın ve kurutucu içeren bir alüminyum folyo poşeti kapatın.

4. Tahlil işlemi ve kalitatif değerlendirme

NOT: İnsan kan örneklerini içeren işlemlerin bir Biyogüvenlik Seviye II laboratuvarında yapılması önerilir. İnsan plazma örnekleri bir klinik laboratuvardan (kimliği belirsiz insan deneklerden) elde edildi. Tipik olarak, insan kanı bir EDTA vakum tüpü kullanılarak toplandı ve plazma standart protokol34'e göre izole edildi. Plazma ayırma için oda sıcaklığında 10 dakika boyunca 3.000 × g'da santrifüjleyin. Sarı plazma üst tabakasını bir pipet kullanarak toplayın ve plazmayı 1,5 ml'lik bir tüpte -80 ° C'de kullanana kadar saklayın.

  1. 10 μL plazma numunesini veya kalibratör solüsyonunu %0,1 Tween 20 içeren 1 mL'lik bir PBS tamponuna pipetleyin. Daha sonra, hazırlanan seyreltilmiş numunenin 100 μL'sini test şeridinin numune pedine aktarın.
  2. 15 dakikalık bir çalışmadan sonra, kalitatif sonuçlar elde etmek için ultraviyole ışığa maruz kalma altında T çizgisinin ve C çizgisinin floresan sinyallerini gözlemleyin.
  3. Kantitatif analiz için floresan yoğunluklarını elde etmek için şerit kartını bir floresan yanal akış tahlil okuyucusuna yerleştirin.
    NOT: Bu örnekte, sandviç immünoassay yöntemi kullanılmıştır35,36; Bir kırmızı çizgi (kontrol çizgisi) negatif bir sonucu gösterirken, iki kırmızı çizgi (test ve kontrol çizgileri) pozitif bir sonucu gösterir. Kontrol hattının olmaması, yapılan testin geçersiz olduğunu gösterir.

Sonuçlar

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

QDNB hazırlama prosedürleri Şekil 1A'da şematik olarak gösterilmiştir. Kloroformda QD'ler ve polimer içeren yağ fazı su fazı ile karıştırıldı ve sonikasyon ile bir mini emülsiyon elde edildi. Emülsiyon, kloroformun kademeli olarak buharlaştırılmasıyla katılaştırıldı. QDNB'nin transmisyon elektron mikrografı (TEM) Şekil 2A'da sunulmuştur. QDNB'ler, TEM görüntülerinde 50 QDNB'nin üzerinde ölçülen, ortalama çapları 96 nm olan küresel bir morfolojiye sahiptir. QD nanopartikülleri, nanoboncukların içinde açıkça gözlemlenir ve bu da başarılı bir kapsüllemeyi gösterir. Şekil 2B ve Şekil 2D , sırasıyla QDNB'nin floresan ve absorpsiyon spektrumlarını göstermektedir.

QDNB ve antikor, Şekil 1B'de gösterildiği gibi karbodiimid kimyası kullanılarak konjuge edildi. QDNB-antikor konjugatı, QDNB tabanlı LFIA'yı hazırlamak için kullanıldı. LFIA'nın yapısı Şekil 1C'de gösterilmiştir. Numunede CRP antijeni mevcutsa, QDNB-anti-CRP konjugatları test hattında birikir.

Şekil 3'te gösterildiği gibi ölçüm, numune deliğine 100 μL seyreltilmiş numune eklenerek gerçekleştirilir. 15 dakikalık bir reaksiyon süresinden sonra, test sonuçları UV ışığı aydınlatması altında kalitatif olarak okunabilir. Kantitatif sonuçlar, bir floresan şerit okuyucu kullanılarak elde edilebilir ve numunenin konsantrasyonu, şerit okuyucu yazılımına37,38 gömülü bir kalibrasyon denklemi kullanılarak hesaplanabilir.

figure-results-1
Şekil 1: Kuantum nokta nano boncuklarına dayalı floresan yanal akış immünolojik testinin çizimi. (A) QDNB'nin hazırlanması için prosedürler. (B) QDNB-antikor konjugatlarının prensibi. (C) CRP'nin tespiti için QDNB tabanlı LFIA ilkesi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-2
Şekil 2: QDNB'lerin karakterizasyonu. (A) QDNB'lerin TEM görüntüsü. Ölçek çubuğu: 100 nm. (B) QDNB'nin floresan emisyon spektrumları. (C) QDNB'nin absorpsiyon spektrumları. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-3
Şekil 3: CRP için lateral akış immünolojik test prosedürleri. (A) Tespitin gösterimi. (B) UV ışığı altında 0-30 mg/L aralığında CRP örneklerini tespit eden QDNB tabanlı LFIA şeritlerinin fotoğrafları. (C) Sonuçların ölçülmesi için floresan okuyucu. (D) Nicel sonuçların fotoğrafı. (E) Lojistik transformasyon ve ardından doğrusal regresyon kullanılarak C-reaktif proteinin (CRP) tespiti. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Tartışma

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

Burada, kuantum nokta nanoboncukların (QDNB)27 hazırlanması için bir protokol ve floresan yanal akış immünolojik testlerinin (LFIA) hazırlanması için QDNB'nin kullanımını açıklıyoruz. Numunelerde CRP'nin kalitatif ve kantitatif ölçümü gösterilmiştir. Bu QDNB bazlı LFIA, diğer hastalık biyobelirteçlerine 25,32, gıda toksinlerine29,30, virüslere 16,27 ve daha fazlasına da uygulanabilir.

Bu protokoldeki kritik adımlar, QDNB ve QDNB-antikor konjugatlarının hazırlanmasıdır. QDNB'nin parçacık boyutu ve nanoboncuklardaki QD içeriği, LFIA'da düşük arka plan sinyallerine sahip yüksek floresan QDNB elde etmek için optimize edilmelidir. Yakalama ve tespit antikor çiftleri, immünolojik test için kritik öneme sahiptir ve çeşitli satıcılardan en iyi eşleşmeler için taranmalıdır. Antikorun QDNB ile konjugasyonu, antikor/QDNB oranı, tampon pH'ı ve bloke edici reaktifler dahil olmak üzere optimize edilmelidir. Spesifik olarak, konjugasyon prosedürlerinde tamponun pH'ını, tuz konsantrasyonunu ve reaksiyon süresini optimize ederek QDNB'lerin ve antikorların agregasyonundan kaçınılmalıdır.

Kuantum nokta nano boncuklar için diğer hazırlama yöntemleriyle karşılaştırıldığında, bu protokol basitlik, kolay kullanım ve yüksek üretkenlik avantajlarına sahiptir. Ayrıca, polimer kompozit nanoboncuklar, genellikle polimerlerle ek yüzey modifikasyonu gerektiren silika nanoboncukların aksine biyouyumludur. Bununla birlikte, bu protokol kullanılarak hazırlanan QDNB'ler, polimer19 veya silika21 şablon nanoboncuklar kullanılarak hazırlananlar kadar monodispers değildir. QDNB'lerin parçacık boyutu genellikle 70 nm ila 200 nm arasında değişir.

QDNB bazlı yanal akış immünoassay (LFIA) şeritleri, diğer floresan LFIA'lara benzer şekilde hazırlanır. QD'lerin yüksek kuantum verimleri ve QDNB'lerin sinyal amplifikasyonu nedeniyle, bu protokolü kullanan QDNB tabanlı LFIA, zamanla çözülen floresan mikro küreler ve floresein mikro küreler gibi diğer floresan mikroküre tabanlı LFIA'lardan daha hassastır. Ek olarak, QDNB'nin kararlılığı geleneksel floreseinden daha üstündür ve QDNB tabanlı LFIA'lara daha uzun bir depolama süresi sağlar.

Bununla birlikte, kuantum noktalarının yüzeyindeki kadmiyum, özellikle sulu ortamlarda, proteinlerdeki sülfhidril grupları ile şelasyona eğilimlidir. Yüksek konsantrasyonlarda protein kullanımından kaçınmak, QDNB tabanlı LFIA'ların stabilitesi için kritik öneme sahiptir. Kadmiyum toksiktir ve bazı durumlarda kullanımı sınırlıdır, bu da yüksek kuantum verimi ve stabilitesi ile kadmiyum içermeyen kuantum noktalarının hazırlanmasını gerektirir.

Özetle, kuantum nokta nanoboncukların tek adımda hazırlanması için çok yönlü bir yöntem sağlanır ve endüstriyel üretim için ölçeklenebilir. Hazırlandığı gibi QDNB'ler kullanılarak, hastalık biyobelirteçlerinin kalitatif ve kantitatif tespiti için floresan yanal akış immünoassay şeritleri oluşturuldu. LFIA için ideal QDNB, floresan söndürme olmadan çok sayıda QD ile kapsüllenmiş küçük boyutlu bir nanoboncuktur.

Açıklamalar

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

Pengfei Zhang, Shanghai Kundao Biotech'in kurucusudur ve bu şirketle potansiyel finansal çıkarları vardır.

Teşekkürler

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

Bu çalışma, Şanghay Bilim ve Teknoloji Komitesi (STCSM) Projesi (22S31902000) ve Şanghay Cilt Hastalıkları Hastanesi Klinik Araştırma Kuluçka Programı (NO. lcfy2021-10) tarafından desteklenmiştir.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
(dimetilamino) propil) -N'-etilkarbodiimid hidroklorürSigma-Aldrich03450
Emicilik kağıdı Kinbio BiotechCH37K
Sığır serum albüminiSigma-AldrichB2064
KazeinSigma-AldrichC8654
CdSe/ZnS kuantum noktasıSuzhou Mesolight Inc.CdSe/ZnS-625
KoloroformÇinEczanesi 10006818
CRP antikoruHytest Biotech4C28
Floresan yanal akış tahlil okuyucusuSuzhou Helmence Hassas AletFIC-H1
Cam elyaf pedKinbio BiotechSB06
Keçi anti-tavşan IgGSangon BiotechD111018
Nitroselüloz membran SatoriousCN140
Poli (stiren-maleik anhidrit) kopolimer Sigma-AldrichS458066
Tavşan IgGSangon BiotechD110502
Sodyum dodesil sülfatÇin Eczanesi30166428
Sodyum hidroksitÇin Eczanesi10019718

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Challenges of the nano-bio interface in lateral flow and dipstick immunoassays. Trends Biotechnol. 35 (12), 1169-1180 (2017).">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. Spin-enhanced nanodiamond biosensing for ultrasensitive diagnostics. Nature. 587 (7835), 588-593 (2020).">Miller, B. S., et al. Spin-enhanced nanodiamond biosensing for ultrasensitive diagnostics. Nature. 587 (7835), 588-593 (2020).
  3. Platinum-decorated gold nanoparticles with dual functionalities for ultrasensitive colorimetric in vitro diagnostics. Nano Lett. 17 (9), 5572-5579 (2017).">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. Deeply-dyed nanobead system for rapid lateral flow assay testing of drugs at point-of-care. Sensors Actuators B Chem. 362, 131829(2022).">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. A lateral flow immunoassay based on colored latex particles for detection of canine visceral leishmaniasis. Acta Trop. 212, 105643(2020).">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. 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).">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. Novel fluorescent europium chelate-doped silica nanoparticles: preparation, characterization and time-resolved fluorometric application. J Mater Chem. 14 (5), 851(2004).">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. Multiple fluorescent labeling of silica nanoparticles with lanthanide chelates for highly sensitive time-resolved immunofluorometric assays. Clin Chem. 53 (8), 1503-1510 (2007).">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. 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).">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. 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).">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. Fluorescent strip sensor for rapid determination of toxins. Chem Commun. 47 (5), 1574-1576 (2011).">Wang, L., et al. Fluorescent strip sensor for rapid determination of toxins. Chem Commun. 47 (5), 1574-1576 (2011).
  12. Quantum dot bioconjugates for imaging, labeling and sensing. Nat Mater. 4 (6), 435-446 (2005).">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. Compact quantum dots for single-molecule imaging. J Vis Exp. (68), e4236(2012).">Smith, A. M., Nie, S. Compact quantum dots for single-molecule imaging. J Vis Exp. (68), e4236(2012).
  14. 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).">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. Rapid screening and quantitative detection of Salmonella using a quantum dot nanobead-based biosensor. Analyst. 145 (6), 2184-2190 (2020).">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. 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).">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. 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).">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. 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).">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. Efficient incorporation of quantum dots into porous microspheres through a solvent-evaporation approach. Langmuir. 28 (14), 6141-6150 (2012).">Wang, G., et al. Efficient incorporation of quantum dots into porous microspheres through a solvent-evaporation approach. Langmuir. 28 (14), 6141-6150 (2012).
  20. 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).">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. 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).">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. Immunoassay of SARS-CoV-2 nucleocapsid proteins using novel red emission-enhanced carbon dot-based silica spheres. Analyst. 146 (16), 5055-5060 (2021).">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. 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).">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. 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).">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. CdTe quantum dot functionalized silica nanosphere labels for ultrasensitive detection of biomarker. Chem Commun. 19, 2670-2672 (2009).">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. A novel method for preparing quantum dot nanospheres with narrow size distribution. Nanoscale. 2 (4), 542-547 (2010).">Chu, M., et al. A novel method for preparing quantum dot nanospheres with narrow size distribution. Nanoscale. 2 (4), 542-547 (2010).
  27. Simple and sensitive detection of HBsAg by using a quantum dots nanobeads based dot-blot immunoassay. Theranostics. 4 (3), 307-315 (2014).">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. 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).">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. Quantitative ciprofloxacin on-site rapid detections using quantum dot microsphere based immunochromatographic test strips. Food Chem. 335, 127596(2021).">Liu, J., et al. Quantitative ciprofloxacin on-site rapid detections using quantum dot microsphere based immunochromatographic test strips. Food Chem. 335, 127596(2021).
  30. 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).">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. SARS-CoV-2 detection using quantum dot fluorescence immunochromatography combined with isothermal amplification and CRISPR/Cas13a. Biosens Bioelectron. 202, 113978(2022).">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. CRISPR-based quantum dot nanobead lateral flow assay for facile detection of varicella-zoster virus. Appl Microbiol Biotechnol. 107 (10), 3319-3328 (2023).">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. 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).">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. Blood collection processing and handling for plasma and serum proteomics BT - Serum/plasma proteomics. Methods Mol Biol. 2628, 33-40 (2023).">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. Rapid and quantitative detection of C-reactive protein based on quantum dots and immunofiltration assay. Int J Nanomedicine. 10, 6161-6173 (2015).">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. 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).">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. 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).">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. Colorimetric and reverse fluorescence dual-signal readout immunochromatographic assay for the sensitive determination of sibutramine. ACS Omega. 9 (6), 7075-7084 (2024).">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).

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Kuantum Nokta NanoboncuklarFloresan mm nassayBak m Noktas Tan larHastal k Biyobelirte TespitiEm lsiyon Buharla t rma Y ntemiC Reaktif ProteinAntikor KonjugasyonuSinyal AmplifikasyonuFloresan Okuyucu

İlgili makaleler