J 2025

Digital Immunoassay for Biomarker Detection Based on Single-Particle Laser Ablation ICP MS

SVOJANOVSKÝ, Vilém; Jakub MÁČALA; Antonin HLAVACEK; Ales CERMAK; Jaromír STRÁNÍK et al.

Základní údaje

Originální název

Digital Immunoassay for Biomarker Detection Based on Single-Particle Laser Ablation ICP MS

Autoři

SVOJANOVSKÝ, Vilém; Jakub MÁČALA ORCID; Antonin HLAVACEK; Ales CERMAK; Jaromír STRÁNÍK; Pavel BOUCHAL; Ivana MAŠLAŇOVÁ; Petr SKLÁDAL; Zdeněk FARKA a Jan PREISLER

Vydání

ANALYTICAL CHEMISTRY, WASHINGTON, AMER CHEMICAL SOC, 2025, 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: 6.700 v roce 2024

Označené pro přenos do RIV

Ano

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

001518453500001

EID Scopus

2-s2.0-105009128321

Klíčová slova anglicky

Ablation; Assays; Immunoassays; Metal nanoparticles; Serum

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 8. 1. 2026 10:39, Mgr. Marie Novosadová Šípková, DiS.

Anotace

V originále

Single-particle (digital) immunoassays offer significantly lower limits of detection (LODs) than traditional immunoassays, making them suitable for the detection of low-abundance biomarkers. The most common approach for digital detection is based on counting individual labels. Here, we introduce a novel dot-blot particle-linked immunosorbent assay (PLISA) with digital readout utilizing laser ablation (LA) of photon upconversion nanoparticle (UCNP) labels from the nitrocellulose substrate. Compared to conventional LA, our approach allows desorption of intact nanoparticles and their precise counting by single-particle inductively coupled plasma mass spectrometry (SP ICP MS), thus counting individual UCNP-labeled immunocomplexes. Digital signal processing filters instrument noise and nanoparticle aggregates, minimizing potential errors. The immunoassay and LA SP ICP MS readout were optimized using human serum albumin, a kidney damage biomarker, as a model analyte, obtaining LODs of 0.18 and 0.12 ng/mL for the reference upconversion luminescence (UCL) and LA SP ICP MS readout, respectively. Building upon these optimized conditions, we developed PLISA for prostate-specific antigen, the key prostate cancer biomarker, with LODs of 2.4, 1.4, and 0.3 pg/mL for the UCL, analog, and digital LA SP ICP MS readout, respectively. The LOD in the sub-pg/mL range highlighted the advantage of particle counting and its ability to detect low-abundance biomarkers, as superior performance was achieved compared to the UCL and analog LA ICP MS readout. Finally, clinical serum samples of patients tested for prostate cancer were analyzed, and a strong correlation with the reference electrochemiluminescence method confirmed the potential of LA SP ICP MS for clinical diagnostics.

Návaznosti

EF18_046/0015974, projekt VaV
Název: Modernizace České infrastruktury pro integrativní strukturní biologii
EH23_015/0008175, projekt VaV
Název: Inovace České infrastruktury pro integrativní strukturní biologii
NU22-05-00042, projekt VaV
Název: Vývoj nových nanobiotechnologií pro sledování terapeutických bakteriofágů v klinických vzorcích
Investor: Ministerstvo zdravotnictví ČR, Vývoj nových nanobiotechnologií pro sledování terapeutických bakteriofágů v klinických vzorcích, Podprogram 1 - standardní
90242, velká výzkumná infrastruktura
Název: CIISB III