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 ORCID (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: 10. 2. 2025 08:36, prof. RNDr. Petr Skládal, CSc.

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
MUNI/A/1582/2023, interní kód MU
Název: Podpora biochemického výzkumu v roce 2024
Investor: Masarykova univerzita, Podpora biochemického výzkumu v roce 2024