この作業でナノプローブによるバイオセンシングの信号強調のためのプロトコルを提案する.プロトコルは、金、銀、シリカ、酸化鉄ナノ粒子で構成される既存のナノプローブの表面に塩化金酸の減少に基づいています。
金、銀、シリカや酸化鉄ナノ生物分析アッセイの検出試薬としてなどナノプローブの使用は、高い感度と便利な比色読み出しに有効にできます。しかし、ナノ粒子の高密度は通常検出に必要です。利用可能な合成による強化プロトコルいずれかの金や銀に限定ナノ粒子または正確に酵素制御と最適化に依存します。ここでは、金、銀、シリカ、酸化鉄ナノプローブの比色定量の読み出しを強化するプロトコルを提案する.10000-fold 因子までで比色信号が図れますが観察されました。このような信号の強化戦略の基礎は、Au3 + Au0の化学的還元です。Au3 + Au0の削減を有効にするいくつかの化学反応があります。プロトコルでは、良いのバッファーと H2O2が使用され、Au0新しい金ナノ粒子の形成の犠牲で、既存のナノプローブの表面に蒸着を支持することが可能です。塩化金酸と 2-(N morpholino) H2O2から成るソリューションとプロトコルの構成は、マイクロ アレイのインキュベーションの ethanesulfonic 酸 pH 6 バッファー ナノプローブによる検出アッセイ。強化ソリューションは、紙、ガラス センサーに適用できます。さらに、メソッドの商業アレルゲン マイクロ アレイへの応用によって示されるように市販のイムノアッセイにおける使用することができます。信号開発強化ソリューションと孵化の 5 分未満を必要とし、読み出しは肉眼または卓上スキャナーやデジタル カメラなどのローエンドの画像集録デバイスによって評価されることができます。
金ナノ粒子 (結果) または酸化鉄ナノ粒子 (IONPs) などのナノ材料の使用は、感度の向上と汎用性、バイオセンシングのアプリケーションを許可しています。1容積の比率に高い表面の活用に関しての様々 な配位子を持つナノ粒子の表面の装飾のため開発された方法の茄多は、感度の向上とセンサーの設計を有効にしています。2それにもかかわらず、バイオセンシング ツール、ナノプローブ探索可能なシグナルを達成するために必要な数に依存します。場合 40 nm の金ナノ粒子は、紫外可視分光法、約 90 × 106ナノプローブを介して信号を集録する興味の対象を効果的に検出するために必要です。3このナノプローブ密度制限は、信号増幅を使用して回避できます。このような戦略4は、粒子間の凝集または初期ナノプローブの密度は、最初の時にナノプローブの 2 番目のセットを蓄積増集積に基づいて作成できます。Visual または紫外-可視信号集録、 5センサーの表面上の特定の場所でのナノ粒子の数を増やすことができます。ただし、アッセイの感度はナノ粒子ナノプローブの初期のセットの方の 2 番目のセットのターゲットの能力に本質的にリンクされます。その他の戦略は、金と銀のナノプローブの染色に依存します。6,7は染色 visual または紫外可視検出の有効化、ナノ粒子の表面に銀イオンの還元によって実現されます。8これらのメソッドは、既存のゴールドの信号を強化または銀ナノプローブ表面共鳴プラズモン増強によって信号、粒子間の凝集の方法のように二次ターゲット イベントに依存しません。ただし、銀染色法は、金や銀のナノプローブの使用でのみ報告されています。8,9
2005 年に Zayatsら。10は、表面プラズモン共鳴信号を増加させる金ナノプローブの表面に Au イオンの還元を報告しました。この酵素に依存した作業で塩化セチルトリメチル アンモニウム塩化金酸の減少を許可ならびグルコース酸化酵素触媒による過酸化水素が生成されました。
最近では王ら。既存ナノプローブの表面に金の層が生成される強調法を報告しました。11これら拡大ナノプローブはペルオキシダーゼ様活性基板 3 ‘, 5, 5 ‘-テトラメチルベンチジン (TMB) 肉眼で明るい青の色の可視化を有効にすると表示されます。
スティーブンスらプラズモニック ELISA アッセイの開発を報告しました。過酸化水素を含む溶液に浸漬されたセンサーその後センサーで培養されたカタラーゼと標識二次抗体は伝統的な ELISA 戦略を通じて前立腺特異抗原 (PSA) の検出後、 12と塩化金酸。二次カタラーゼ変更抗体 (陽性) の存在は、過酸化水素、塩化金酸還元を減速し、赤い色を持つ準球状単分散金ナノ粒子を降伏の消費を促進します。カタラーゼ変更抗体 (陰性) の不在がままに言うと、このように急速な塩化金削減の推進と不明確な形態青/紫の色を担当した金ナノ粒子を生成する過酸化水素濃度を許可.過酸化水素とカタラーゼ活性の活動によって決定の濃度は、興味の analyte の濃度と相関すること示されました。カタラーゼ変更の二次抗体と触媒活性の状態のコントロールの必要性は、この法の普遍性を妨げる 2 つの要因です。また、既存の結果の独立した金クラスターの形成される増幅戦略にバック グラウンド ノイズの問題があります。
上記のテクニックもいくつかの他として13,14,15, が可能従来手法と同等の検出限界を達成するためにバイオ センサーのナノプローブ ベースの。
ここでは、新規ゴールド強化メソッドは、示されて増強または表面プラズモン共鳴信号を導入することによって既存のナノプローブの信号を増幅する場所。検出は、金、銀、シリカ、酸化鉄ナノ粒子使用で実施されて、センサー 2-(N Morpholino) で塩化金酸と過酸化水素水との混合物の溶液とインキュベートする許可されます ethanesulfonic 酸 (MES) pH 6 バッファー。Au0既存ナノプローブの表面に蒸着を支持する強化ソリューションのコンポーネントの濃度を最適化しました。すべてナノプローブのタイプ、すなわちを研究しました。金ナノ粒子、銀ナノ粒子 (AgNPs)、シリカ (SiNPs)、IONPs、不明確な層の形成をもたらした検出または高められた可視信号につながった光の散乱を補強したり。100 増幅信号増加を実現した紙とガラス ベースのマイクロ アレイでナノプローブ、加工 5 分以内信号を集録します。肉眼によって信号集録を行うことができる紫外可視分光法やイメージング卓上スキャナーやデジタル カメラなどのローエンドのツール。また、特定の最適化を必要とせず、市販のアレルギー診断アッセイではこの拡張プロトコルに容易に適用できることを実証しました。
現在、ナノプローブによる検出アッセイ用信号強化技術いずれかの酵素ベース12、ターゲット検出ナノプローブ21にナノ粒子の 2 番目のセットを必要とするまたは、染色技術の場合に限られています。金ナノ粒子の検出プローブとしての AgNPs 使用。22ここでは、簡単、迅速かつ無料の酵素法はナノプローブ検出に基づく試金の信号強調のため、説明します。この方法でナノプローブの 4 種類によって提供される比色信号を向上させることが可能だった: 金ナノ粒子、AgNPs、IONPs、SiNPs。
ナノプローブのセットごとに観察された増幅率は 100 倍、強化要因の定量化が事前強化信号の欠如により不可能だった SiNPs を除いて。この増大係数ナノプローブのすべての種類で、プロトコルの効率が似ていることを示唆しています。さらに、拡張プロトコルはストック金ナノ粒子懸濁液の希釈系列が印刷された用紙サポートを行ったとき、10000-fold の増幅率が観察されました。強化、金ナノ粒子の最小の番号を持つ見える斑点に以前いた場所約 10000 ナノ粒子がプリントされた、強化後未満 10 ナノ粒子をかくまっているスポット見えるようになった。20
ここで示される拡張プロトコルの確立された条件 Au0最小限にバック グラウンド ノイズを維持しながら、信号を改善するために Au3 +の還元利用を許可しています。同様に保存されているマイクロ アレイ数ヶ月後アッセイを行った試金の実行後に右、強化を実行できます。強化ソリューションは、解決方法 1 と解決方法 2 の 1:1 の混合物で構成されています。両方のソリューションを以前混合または直接マイクロ アレイ上に戻されるときを混合できます。予混合または直接混合の違いのみ強化ソリューションの貯蔵寿命に影響を与えます。とき予混合貯蔵寿命は、5-7 日の場合は 30-45 日間に増加の予混合します。
結果の詳細な分析は、拡張メソッドがバイオ センサーの定量的解析と干渉しないことを示しています。観測強度と試料の濃度の間の相関は、(表 1) を維持しました。ガラス ベース アレルゲン成分マイクロ アレイ イムノアッセイを使用して標準的な蛍光検出と比色検出 4 事前に特徴づけられる臨床サンプルで取得したデータは、2 つの検出方法と良い一致を示した。比較平均蛍光強度 (MFI) と平均の比強度 (MCI)、平均 R2 = 0.08 ± 0.79 がデータは、両方の軸に 10 ログオンしてときに得られました。この実験では、検出のためのナノプローブを使用またはナノプローブによる検出のために適応することができる場合、拡張メソッドを市販キットに適用できることを示した。
拡張メソッドの効果は、2 つの重要な側面に依存します。解決策 1 の混合物を確保することが重要です、均質な解決策 2。均質な混合物なしセンサー強化ソリューションの分数と接触して 1 または 2 ソリューションは他に対して優勢であるなります。Au3 + Au に0強化の効率をこのように損傷の減少の効率が低下するが。また、潜伏期間中に強化ソリューションと接触してマイクロ アレイの関心の領域全体を持つことが重要です。
信号の超高感度向上を達成するために強化ソリューションで長い培養時間 (約 5 分) は必要になります。以前にブロックされた (例えばBSA、ペグ) 金の Au0と結果として形成の高速非特異的堆積しないようにする必要がありますマイクロ アレイ表面信号集録を妨害することができますバック グラウンド ノイズの開発を避けるためには、レイヤー。
拡張メソッドに制限は、アッセイの本質的な効果です。アッセイは、true-肯定的な結果に帰することができる信号強調が観察されることを確保するため、正と負のコントロールを持っている必要があります。ターゲットと、ナノプローブの非特異的相互作用がある場合信号を集録後の強化は無効になります。
その他拡張する技法は、いずれかのナノ粒子の凝集に基づく、または改良された信号集録をできる材料とナノ粒子の染色です。ナノ粒子検出地点数の収集を促進することによって信号の集録が可能か視覚的にまたは紫外-可視計測。5これらの信号化 2 段階検出システム、検体の関心と記者は最初の検出の構成要素にバインドするために必要な 2 番目のステップの最初の検出に依存します。このような戦略は、分析の種類ごとに特定の拡張プロトコル最適化の要件のための普遍性を欠いています。
銀は、ここで提示されたプロトコルのような多く、染色などの染色強化技術は、直接信号検出構造化を許可します。ただし、ここで示されるプロトコルとは異なり銀染色のみ示されている金ナノ粒子または AgNPs のいずれかに適用します。6,7,8,9
この法の適用性検出エージェントとして金ナノ粒子、AgNPs、IONPs または SiNPs を使用して任意のアッセイに及ぶ可能性が可能性があります。さらに作業は他の材料とから成るセンサーにおける法の応用を勉強を進めています。
The authors have nothing to disclose.
欧州連合の第 7 フレームワーク プログラム (FP/2007-2013) の下で欧州研究評議会からの資金調達/ERC 助成契約号 615458、スウェーデン研究評議会、Pronova 優秀センター タンパク質技術 (VINNOVA – スウェーデン語イノベーション システム庁) は感謝します。
Chloroauric acid | Sigma-Aldrich | 254169 ALDRICH | |
Sodium citrate | Sigma-Aldrich | S4641 SIGMA-ALDRICH | |
Dimethylaminoborane | Sigma-Aldrich | 476668 ALDRICH | |
Poly(acrylic acid, sodium salt) | Sigma-Aldrich | 416037 ALDRICH | |
Silver nitrate | Sigma-Aldrich | 204390 ALDRICH | |
100 nm magnetic nanoparticles | Ademtech | 021111 | |
50 nm silica nanoparticles | Corposcular | 140510-10 | |
COOH-PEG-SH | RAPP Polymere | 135000-4-32 | |
Sodium hydroxide | Sigma-Aldrich | 1.06462 EMD MILLIPORE | |
N-(3-Dimethylaminopropyl)-N’-ethylcarbodiimide hydrochloride | Sigma-Aldrich | 03449 SIGMA | |
N-Hydroxysulfosuccinimide sodium salt | Sigma-Aldrich | 56485 ALDRICH | |
Hydrogen peroxide solution | Sigma-Aldrich | 95313 SIGMA-ALDRICH | |
2-(N-Morpholino)ethanesulfonic acid hydrate | Sigma-Aldrich | M8250 SIGMA | |
IgG antibody | Abcam | ||
Sodium phosphate | Sigma-Aldrich | 342483 ALDRICH | |
Sodium chloride | Sigma-Aldrich | S7653 SIGMA-ALDRICH | |
Bovine serum albumin | VWR | 422351S | |
Protein G | Thermo Scientific | 21193 | |
Nitrocellulose paper membrane | Whatman | 10402096 | |
Nanoplotter 2.1 robotic printer | GeSIM | ||
Filter holder | Merck | XX3001200 | |
PhD2000 Ultrasyring pump | Harvard | ||
Flatbed scanner CannonScan 9000F Mark II | Cannon | ||
Anti-human IgE antibody-modified AuNPs | Thermofisher | ||
Laser scanning LuxScan 10/K | Capital Bio | ||
Table-top scanner Image Scanner Epson Expression 1600 pro | Epson | ||
Glass slide ImmunoCAP ISAC sIgE 112 | Thermofisher | 81-1011-01 | |
Fluorescent-conjugated anti-human IgE antibody | Thermofisher | 81-1011-01 | |
Phadia Microarray Image Analyzer MIA 1.2.4 | Thermofisher |