J 2022

Bioconjugates of photon-upconversion nanoparticles for cancer biomarker detection and imaging

HLAVÁČEK, Antonín, Zdeněk FARKA, Matthias Jürgen MICKERT, Uliana KOSTIV, Julian BRANDMEIER et. al.

Základní údaje

Originální název

Bioconjugates of photon-upconversion nanoparticles for cancer biomarker detection and imaging

Autoři

HLAVÁČEK, Antonín (203 Česká republika), Zdeněk FARKA (203 Česká republika, garant, domácí), Matthias Jürgen MICKERT (276 Německo), Uliana KOSTIV (804 Ukrajina), Julian BRANDMEIER (276 Německo, domácí), Daniel HORÁK, Petr SKLÁDAL (203 Česká republika, domácí), František FORET (203 Česká republika) a Hans-Heiner GORRIS (276 Německo, domácí)

Vydání

Nature Protocols, Springer Nature, 2022, 1754-2189

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10406 Analytical chemistry

Stát vydavatele

Německo

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 14.800

Kód RIV

RIV/00216224:14310/22:00119663

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

DOI

UT WoS

000757750800001

Klíčová slova anglicky

Photon-upconversion nanoparticle; Immunoassay; Immunocytochemistry; Cancer biomarker; Bioconjugation

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 27. 9. 2024 13:13, Mgr. Eva Dubská

Anotace

V originále

The detection of cancer biomarkers in histological samples and blood is of paramount importance for clinical diagnosis. Current methods are limited in terms of sensitivity, hindering early detection of disease. We have overcome the shortcomings of currently available staining and fluorescence labeling methods by taking an integrative approach to establish photon-upconversion nanoparticles (UCNP) as a powerful platform for cancer detection. These nanoparticles are readily synthesized in different sizes to yield efficient and tunable short-wavelength light emission under near-infrared excitation, which eliminates optical background interference of the specimen. Here we present a protocol for the synthesis of UCNPs by high-temperature co-precipitation or seed-mediated growth by thermal decomposition, surface modification by silica or poly(ethylene glycol) that renders the particles resistant to nonspecific binding, and the conjugation of streptavidin or antibodies for biological detection. To detect blood-based biomarkers, we present an upconversion-linked immunosorbent assay for the analog and digital detection of the cancer marker prostate-specific antigen. When applied to immunocytochemistry analysis, UCNPs enable the detection of the breast cancer marker human epidermal growth factor receptor 2 with a signal-to-background ratio 50-fold higher than conventional fluorescent labels. UCNP synthesis takes 4.5 d, the preparation of the antibody–silica–UCNP conjugate takes 3 d, the streptavidin–poly(ethylene glycol)–UCNP conjugate takes 2–3 weeks, upconversion-linked immunosorbent assay takes 2–4 d and immunocytochemistry takes 8–10 h. The procedures can be performed after standard laboratory training in nanomaterials research.

Návaznosti

GA21-03156S, projekt VaV
Název: Foton-upkonverzní značky pro mikrofluidní jednomolekulové imunostanovení proteinových biomarkerů
Investor: Grantová agentura ČR, Foton-upkonverzní značky pro mikrofluidní jednomolekulové imunostanovení proteinových biomarkerů
LQ1601, projekt VaV
Název: CEITEC 2020 (Akronym: CEITEC2020)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, CEITEC 2020
LTAB19011, projekt VaV
Název: Luminiscenční imunostanovení jako citlivý nástroj pro diagnostiku nemocí včel
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Luminiscenční imunostanovení jako citlivý nástroj pro diagnostiku nemocí včel, INTER-ACTION