Fluoreszierender Lateral-Flow-Immunoassay auf Basis von Quantenpunkt-Nanokügelchen

Zusammenfassung

Hier beschreiben wir ein Protokoll für die Herstellung von Quantenpunkt-Nanokügelchen (QDNB) und den Nachweis von Krankheitsbiomarkern mit QDNB-basierten Lateral-Flow-Immunoassay-Streifen. Die Testergebnisse können unter UV-Licht-Beleuchtung qualitativ beurteilt und mit einem fluoreszierenden Stripreader innerhalb von 15 min quantitativ gemessen werden.

Zusammenfassung

Quantenpunkte, auch Halbleiter-Nanokristalle genannt, sind neuartige Fluoreszenzmarkierungen für die biologische Bildgebung und Sensorik. Quantenpunkt-Antikörperkonjugate mit kleinen Abmessungen (~10 nm), die durch aufwendige Aufreinigungsverfahren hergestellt wurden, weisen jedoch eine begrenzte Sensitivität beim Nachweis bestimmter Marker für Spurenkrankheiten mit Lateral-Flow-Immunoassay-Streifen auf. Darin stellen wir ein Verfahren zur Herstellung von Quantenpunkt-Nanokügelchen (QDNB) unter Verwendung eines einstufigen Emulsionsverdampfungsverfahrens vor. Unter Verwendung des präparierten QDNB wurde ein fluoreszierender Lateral-Flow-Immunoassay zum Nachweis von Krankheitsbiomarkern am Beispiel des C-reaktiven Proteins (CRP) hergestellt. Im Gegensatz zu einzelnen Quantenpunkt-Nanopartikeln sind Quantenpunkt-Nanokügelchen-Antikörper-Konjugate aufgrund der Signalverstärkung als Immunoassay-Markierungen empfindlicher, indem sie Hunderte von Quantenpunkten in einer Polymerkomposit-Nanokügelchen verkapseln. Darüber hinaus erleichtert die größere Größe der QDNBs die Zentrifugationstrennung bei der Konjugation von QDNBs mit Antikörpern. Der fluoreszierende Lateral-Flow-Immunoassay auf Basis von QDNBs wurde hergestellt und die CRP-Konzentration in der Probe in 15 Minuten gemessen. Die Testergebnisse können unter UV-Licht-Beleuchtung qualitativ beurteilt und mit einem Fluoreszenz-Reader innerhalb von 15 min quantitativ gemessen werden.

Einleitung

Lateral-Flow-Immunoassay-Streifen (LFIA) dienen als wichtige Instrumente für den Schnellnachweis am Point-of-Care ^1,2, insbesondere beim Krankheitsscreening während Epidemien. Herkömmliche kolloidale LFIA-Teststreifen auf Goldbasis weisen jedoch eine geringe Nachweisempfindlichkeit auf und liefern nur qualitative Ergebnisse³. Um die Detektionsempfindlichkeit von LFIA zu erhöhen, sind verschiedene neue Nanopartikel entstanden, darunter farbiger Latex ^4,5, fluoreszierende Nanopartikel⁶ mit Aufkonversion, ze....

Protokoll

Die Studie wurde vom Institutional Review Board des Shanghai Skin Disease Hospital (Nr. 2020-15) genehmigt. Alle experimentellen Verfahren mit menschlichen Blutproben wurden in einem Labor der Biosicherheitsstufe II durchgeführt. Die Einzelheiten zu den in dieser Studie verwendeten Reagenzien und Geräten sind in der Materialtabelle aufgeführt.

1. Vorbereitung von QDs-Nanokügelchen

HINWEIS: Für die QD-Nanobead-Synthese wurde eine Emulsions-Lösungsmittel-Verdampfungstechnik zur Synthese von QD-Nanobeads mit einem Verhältnis von Öl- zu Wasserphase von 1:5 verwendet. Die Mini-Emulsion ....

Diskussion

Hier beschreiben wir ein Protokoll zur Herstellung von Quantenpunkt-Nanokügelchen (QDNB)²⁷ und die Verwendung von QDNB zur Herstellung von fluoreszierenden Lateral-Flow-Immunoassays (LFIA). Die qualitative und quantitative Messung von CRP in Proben wird demonstriert. Diese QDNB-basierte LFIA kann auch auf andere Krankheitsbiomarker^25,32, Lebensmitteltoxine^29,30, Viren

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
(dimethylamino)propyl)-N’-ethylcarbodiimide hydrochloride	Sigma-Aldrich	03450
Absorbance paper	Kinbio Biotech	CH37K
Bovine serum albumin	Sigma-Aldrich	B2064
Casein	Sigma-Aldrich	C8654
CdSe/ZnS quantum dot	Suzhou Mesolight Inc.	CdSe/ZnS-625
Choloroform	Sino Pharm	10006818
CRP antibody	Hytest Biotech	4C28
Fluorescent lateral flow assay reader	Suzhou Helmence Precision Instrument	FIC-H1
Glass fiber pad	Kinbio Biotech	SB06
Goat anti-rabbit IgG	Sangon Biotech	D111018
Nitrocellulose membrane	Satorious	CN140
Poly(styrene-maleic anhydride) copolymer	Sigma-Aldrich	S458066
Rabbit IgG	Sangon Biotech	D110502
Sodium dodecyl sulfate	Sino Pharm	30166428
Sodium hydroxide	Sino Pharm	10019718