Новая технология 3D-печати снижает стоимость иммуноферментного анализа

Традиционный иммуноферментный анализ (ИФА) проводят на планшетах с 96 микролунками; каждая лунка работает как отдельная испытательная камера, где они могут быть объединены с различными агентами, которые затем будут реагировать с образцом, как правило, путем изменения цвета.

Несмотря на эффективность и точность, оборудование, используемое для запуска ИФА, является дорогостоящим, часто обходится в тысячи долларов для установки в лаборатории и требует специального обучения специалистов для проведения анализов, поскольку неправильные методы могут привести к неверным результатам. Агенты, используемые в фактических тестах, обычно различные формы антител, также могут быть дорогими.

Ученые из Университета Коннектикута (University of Connecticut; Сторрс, штат Коннектикут, США) создали "ИФА в наконечнике" (ELISA in a tip) на основе пипеток в качестве нового универсального диагностического инструмента, отличающегося лучшей чувствительностью, более коротким временем инкубации, доступностью и малым объемом образцов и реагентов по сравнению с традиционными ИФА. Сбор и анализ данных с помощью мобильного телефона облегчает электронную доставку результатов поставщикам медицинских услуг.

Наконечники для пипеток были разработаны и напечатаны на 3D-принтере в качестве адаптеров для большинства коммерческих пипеток объемом 50–200 мкл. Захватываемые антитела (Ab1) иммобилизируются на внутренних стенках наконечника пипетки, который служит в качестве аналитического отсека, куда и откуда при помощи пипетки перемещаются образцы и реагенты. Сигналы генерируются с использованием колориметрических или хемилюминесцентных (ХЛ) реагентов и могут быть количественно определены с помощью мобильного телефона, ПЗС-камеры или планшет-ридера.

Стандартные микролунки для планшетов ИФА вмещают 400 мкл жидкости в каждой, но реакции, необходимые для измерения результатов тестов, происходят только на пластиковых стенках лунки. В то время как 3D-напечатанные наконечники ИФA вмещают всего 50 мкл, конструкция резервуара внутри наконечника значительно увеличивает площадь поверхности, на которой происходят реакции, что позволяет ученым использовать гораздо меньше дорогостоящих антител для проведения теста и значительно сокращает время, необходимое для обработки теста и считывания результатов.

Команда использовала ИФA с пипетным наконечником для обнаружения четырех белков биомаркеров рака с пределами обнаружения, подобными или меньшими, чем ИФA для микропланшетов, при 25% стоимости и времени анализа. Извлечение этих белков из сыворотки крови с добавками составляло от 85% до 115% или лучше, в зависимости от режима обнаружения. При использовании ПЗС-камеры количественное определение ХЛ с помощью фемто-люминольного реагента дало пределы обнаружения (ПО) всего 0,5 пг/мл. Тринадцать образцов пациентов были проанализированы на три белка биомаркеров с результатами, хорошо коррелирующими с традиционным ИФА и установленным микрофлюидным электрохимическим иммуноанализом.

Магистр наук, научный сотрудник и первый автор исследования Мохамед Шарафельдин (Mohamed Sharafeldin) сказал: "Мы не хотели сильно изменять традиционный ИФА, а только внесли инженерные, контролируемые изменения. Итак, основы одинаковы. Мы используем те же антитела в тех же концентрациях, что и с обычным или традиционным ИФА, поэтому протоколы остаются прежними. Все, что может быть выполнено с помощью обычного ИФА, может быть использовано с таким преимуществом, как более дешевое, намного более быстрое и доступное". Исследование было опубликовано 3 мая 2019 года в журнале Analytical Chemistry.

Ссылки по теме:
Университет Коннектикута