Nové metody pro rychlou detekci biologického materiálu na čipu

Abstract

Tato práce navrhuje techniku separace a detekce na čipu pro kvantové tečky (QD, „quantum dots“) konjugované s různými proteiny, za účelem sledování vlivu vazebného činidla na potlačení intenzity uorescence QD způsobené konjugací s proteinem a za účelem provedení multianalytické imunoanalýzy k identifikaci malých množství daného proteinu. Za optimálních podmínek byly biokonjugované QD úspěšně odděleny od těch nezkonjugovaných během 10 minut. Částice a cílové roztoky byly smíchány a detekce na čipu byla provedena za pomoci zařízení vyvinutého v naší laboratoři. Byl použit pouze jeden zdroj excitačního světla v kombinaci s několika filtry pro různé emisní vlnové délky. Fluorescence emitovaná dvěma typy konjugovaných QD mohla být poté zaznamenána současně, protože QD emitovaly světlo na různých vlnových délkách, ačkoliv byly excitovány při stejné vlnové délce. Smícháním dvou typů QD biokonjugovaných se dvěma druhy proteinů a protilátek jsme dokázali detekovat imunokomplexní píky s různými plochami. Plocha pod píkem závisela na koncentraci QD a antigenů, na postupu reakcí protilátka–antigen a ukázalo se, že je lineárně korelována s koncentrací antigenu. Ukázali jsme, že kapilární elektroforéza QD na čipu může být použita jako citlivá technika pro detekci biologických molekul. Hlavními výhodami této metody jsou jednoduchost, malé požadavky na objem vzorku i činidla a také vysoká účinnost separace.

This work proposes a technique for on-chip separation and detection of quantum dots (QDs) conjugated with various proteins in order to study the inuence of the coupling agent on a quenching of QD uorescence intensity caused by conjugation to a protein and to perform multi-analyte immunoassay to identify small amounts of the protein. Under optimal conditions, bioconjugated QDs were successfully separated from free QDs within 10 minutes. Particles and target solutions were mixed, and on-chip detection was performed using a device developed in our laboratory. Only one excitation light source was used in combination with several filters for different emission wavelengths. Fluorescence emitted by the two types of conjugated QDs could then be recorded simultaneously since the QDs emitted light at different wavelengths while being excited at the same wavelength. By mixing two types of QDs bioconjugated with two kinds of proteins and antibodies we were able to detect immunocomplex peaks with varying areas. The peak area depended on concentration of QDs and antigens, on the progress of antibody-antigen reaction and proved to be linearly correlated with the antigen concentration. We showed that on-chip capillary electrophoresis of QDs can be used as a sensitive technique for detection of biological molecules. The main benefits of this method are simplicity, small sample and reagent volume requirements, and high efciency of separation.