J 2024

Upconversion Nanoparticle-Based Dot-Blot Immunoassay for Quantitative Biomarker Detection

MÁČALA, Jakub, Ekaterina MAKHNEVA, Antonín HLAVÁČEK, Martin KOPECKÝ, Hans-Heiner GORRIS et. al.

Základní údaje

Originální název

Upconversion Nanoparticle-Based Dot-Blot Immunoassay for Quantitative Biomarker Detection

Autoři

MÁČALA, Jakub (203 Česká republika, domácí), Ekaterina MAKHNEVA (643 Rusko, domácí), Antonín HLAVÁČEK (203 Česká republika), Martin KOPECKÝ (203 Česká republika, domácí), Hans-Heiner GORRIS (276 Německo, domácí), Petr SKLÁDAL (203 Česká republika, domácí) a Zdeněk FARKA (203 Česká republika, garant, domácí)

Vydání

Analytical Chemistry, Washington, DC, American Chemical Society, 2024, 0003-2700

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10406 Analytical chemistry

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 7.400 v roce 2022

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

001247434700001

Klíčová slova anglicky

Photon-upconversion nanoparticle; Immunoassay; Dot-blot; Biomarker; Human serum albumin; Prostate-specific antigen; Cardiac troponin

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 12. 7. 2024 13:46, Mgr. Marie Šípková, DiS.

Anotace

V originále

Dot-blot immunoassays are widely used for the user-friendly detection of clinical biomarkers. However, the majority of dot-blot assays have only limited sensitivity and are only used for qualitative or semiquantitative analysis. To overcome this limitation, we have employed labels based on photon-upconversion nanoparticles (UCNPs) that exhibit anti-Stokes luminescence and can be detected without optical background interference. First, the dot-blot immunoassay on a nitrocellulose membrane was optimized for the quantitative analysis of human serum albumin (HSA), resulting in a limit of detection (LOD) of 0.19 ng/mL and a signal-to-background ratio (S/B) of 722. Commercial quantum dots were used as a reference label, reaching the LOD of 4.32 ng/mL and the S/B of 3, clearly indicating the advantages of UCNPs. In addition, the potential of UCNP-based dot-blot for real sample analysis was confirmed by analyzing spiked urine samples, reaching the LOD of 0.24 ng/mL and recovery rates from 79 to 123%. Furthermore, we demonstrated the versatility and robustness of the assay by adapting it to the detection of two other clinically relevant biomarkers, prostate-specific antigen (PSA) and cardiac troponin (cTn), reaching the LODs in spiked serum of 9.4 pg/mL and 0.62 ng/mL for PSA and cTn, respectively. Finally, clinical samples of patients examined for prostate cancer were analyzed, achieving a strong correlation with the reference electrochemiluminescence immunoassay (recovery rates from 89 to 117%). The achieved results demonstrate that UCNPs are highly sensitive labels that enable the development of dot-blot immunoassays for quantitative analysis of low-abundance biomarkers.

Návaznosti

CZ.02.1.01/0.0/0.0/18_046/0015974, interní kód MU
(Kód CEP: EF18_046/0015974)
Název: Modernizace České infrastruktury pro integrativní strukturní biologii (Akronym: UP CIISB)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Modernizace České infrastruktury pro integrativní strukturní biologii, PO 1 Posilování kapacit pro kvalitní výzkum
EF18_046/0015974, projekt VaV
Název: Modernizace České infrastruktury pro integrativní strukturní biologii
GA22-27580S, projekt VaV
Název: Laserová spektroskopie v imunostanovení a zobrazování s nanometalickými značkami (Akronym: IMMUNOLIBS)
Investor: Grantová agentura ČR, Laserová spektroskopie v imunostanovení a zobrazování s nanometalickými značkami
LM2023042, projekt VaV
Název: Česká infrastruktura pro integrativní strukturní biologii
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, CIISB - Česká infrastruktura pro integrativní strukturní biologii