ELISA ON MAGNETIC BEADS WITH ELECTROCHEMICAL DETECTION FOR NT-PROBNP ANALYSIS IN HUMAN BLOOD SERUM

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

This article presents a new electrochemical method for enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) on magnetic microparticles functionalized with antibodies specific to the cardiac biomarker NT-proBNP. Alkaline phosphatase was chosen as the enzyme label. Signal detection was performed using differential pulse voltammetry on disposable electrodes. The method is characterized by high sensitivity, with a detection limit of ~35 pg/mL, and a short analysis time of up to 20 minutes, making it promising for clinical practice. Optimization of key method parameters was carried out, including component concentrations, temperature, and incubation time. The method was tested on 34 samples of serum from healthy individuals and patients with cardiovascular diseases. To assess the method’s applicability in clinical practice, a correlation analysis was performed between the electrochemical signal intensities and concentration data obtained from the Mindray BS-800 and Getein-1100 analyzers. Statistical analysis revealed a high linear correlation between the signal obtained by the developed method and the target protein concentrations in the samples: correlation coefficients were 0.96 for Mindray BS-800 and 0.93 for Getein-1100.

Sobre autores

O. Sorokina

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: ts.konst@gmail.com
Moscow, Russia

T. Konstantinova

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: ts.konst@gmail.com
Moscow, Russia

A. Vorobyova

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: ts.konst@gmail.com
Moscow, Russia

A. Vasilyeva

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: ts.konst@gmail.com
Moscow, Russia

A. Eremenko

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: ts.konst@gmail.com
Moscow, Russia

A. Lyzhenkova

Bauman City Clinical Hospital No. 29, Moscow Health Department

Email: ts.konst@gmail.com
Moscow, 111020 Russia

E. Zobova

Central State Medical Academy of Department of Presidential Affairs

Email: ts.konst@gmail.com
Moscow, 121359 Russia

L. Minushkina

Central State Medical Academy of Department of Presidential Affairs

Email: ts.konst@gmail.com
Moscow, 121359 Russia

I. Kurochkin

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University

Autor responsável pela correspondência
Email: ts.konst@gmail.com
Moscow, Russia; Moscow, 119234 Russia

Bibliografia

  1. Ponikowski P., Anker S.D., AlHabib K.F., Cowie M.R., Force T.L., Hu S., Jaarsma T., Krum H., Rastogi V., Rohde L.E., Samal U.C., Shimokawa H., Siswanto B.B., Sliwa K., Filippatos G. Heart failure: Preventing disease and death worldwide // ESC Heart Fail. 2014. V. 1. P. 4. https://doi.org/10.1002/ehf2.12005. PMID: 28834669
  2. Januzzi J.L., van Kimmenade R., Lainchbury J., Bayes-Genis A., Ordonez-Llanos J., Santalo-Bel M., Pinto Y.M., Richards M. NT-proBNP testing for diagnosis and short-term prognosis in acute destabilized heart failure: an international pooled analysis of 1256 patients: The international collaborative of NT-proBNP study // Eur. Heart J. 2006. V. 27. P. 330. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehi631. PMID: 16293638
  3. Приказ Минздрава России от 2 ноября 2020 г. № 1193н “Об утверждении стандартов медицинской помощи взрослым при артериальной гипертензии”.
  4. Моисеев В.С., Терещенко С.Н., Павликова Е.П., Явелов И.С. Диагностика и лечение острой сердечной недостаточности (Рекомендации составлены с учетом рекомендаций Европейского кардиологического общества по диагностике и лечению острой сердечной недостаточности, 2005) // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2006. Т. 5. № 6. Приложение 1.
  5. Мареев В.Ю., Фомин И.В., Агеев Ф.Т., Беграмбекова Ю.Л., Васюк Ю.А., Гарганеева А.А., Гендлин Г.Е., Глезер М.Г., Готье С.В., Довженко Т.В., Кобалава Ж.Д., Козиолова Н.А., Коротеев А.В., Мареев Ю.В., Овчинников А.Г., Перепеч Н.Б., Тарловская Е.И., Чесникова А.И., Шевченко А.О., Арутюнов Г.П., Беленков Ю.Н., Галявич А.С., Гиляревский С.Р., Драпкина О.М., Дупляков Д.В., Лопатин Ю.М., Ситникова М.Ю., Скибицкий В.В., Шляхто Е.В. Клинические рекомендации ОССН – РКО – РНМОТ. Сердечная недостаточность: хроническая (ХСН) и острая декомпенсированная (ОДСН). Диагностика, профилактика и лечение // Кардиология. 2018. Т. 58. № 6S. С. 8. https://doi.org/10.18087/cardio.2475
  6. Schulz H., Langvik T.Å., Lund Sagen E., Smith J., Ahmadi N., Hall C. Radioimmunoassay for N-terminal probrain natriuretic peptide in human plasma // Scand. J. Clin. Lab. Invest. 2001. V. 61. P. 33. https://doi.org/10.1080/00365510151067947
  7. Yang H., Lai X., Jiang C., Zhao X., Pang H., Li D., Tian J. Rapid homogeneous fluorescent enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for N-terminal brain natriuretic peptide (NT-proBNP) combining magnetic probes and Ampliflu Red // Anal. Lett. 2024. V. 58. P. 1011. https://doi.org/10.1080/00032719.2024.2348087
  8. Chen Y.-Y., Li S.-L., Lin H.-L., Li W.-D., Zhu X.-Z., Zhang H.-L. A chemiluminescence immunoassay for the detection of NT-proBNP // Anal. Biochem. 2020. V. 611. Article 113950. https://doi.org/10.1016/j.ab.2020.113950
  9. Logan S., Di Meo A., Shapero S., Fabros A., Taher J., Kulasingam V. Evaluation of a new NT-proBNP immunoassay on an automated core laboratory system // J. Appl. Lab. Med. 2024. V. 9. P. 579. https://doi.org/10.1093/jalm/jfad117. PMID: 38170842
  10. Clerico A., Franzini M., Masotti S., Prontera C., Passino C. State of the art of immunoassay methods for B-type natriuretic peptides: An update // Crit. Rev. Clin. Lab. Sci. 2015. V. 52. P. 56. https://doi.org/10.3109/10408363.2014.987720. PMID: 25547534
  11. Navarro C., Fishlock S.J., Steele D.N., Puttaswamy S.V., Lubarsky G., Raj S., Mclaughlin. A point-of-care measurement of NT-proBNP for heart failure patients // IEEE Access. 2020. V. 8. P. 138973. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3007988
  12. Gong Y., Hu J., Choi J.R., You M.L., Zheng Y.M., Xu B., Wen T., Xu F. Improved LFIAs for highly sensitive detection of BNP at point-of-care // Int. J. Nanomed. 2017. V. 12. P. 4455. https://doi.org/10.2147/IJN.S135735
  13. Wilkins M.D., Turner B.L., Rivera K.R., Menegatti S., Daniele M. Quantum dot enabled lateral flow immunoassay for detection of cardiac biomarker NT-proBNP // Sens. Bio-Sens. Res. 2018. V. 21. P. 46. https://doi.org/10.1016/j.sbsr.2018.10.002
  14. Li H., Yin X., Sun D., Xia K., Kang C., Chu S., Zhang P., Wang H., Qiu Y. Detection of NT-pro BNP using fluorescent protein modified by streptavidin as a label in immunochromatographic assay // Sens. Bio-Sens. Res. 2016. V. 11. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.sbsr.2016.08.001
  15. Alawieh H., El Chemaly T., Alam S., Khraiche M. Towards point-of-care heart failure diagnostic platforms: BNP and NT-proBNP biosensors // Sensors. 2019. V. 19. P. 5003. https://doi.org/10.3390/s19225003
  16. Zhang L., Mazouzi Y., Salmain M., Liedberg B., Boujday S. Antibody-gold nanoparticle bioconjugates for biosensors: synthesis, characterization and selected applications // Biosens. Bioelectron. 2020. V. 165. Article 112370. https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112370
  17. Yi W., Liang W., Li P., Li S., Zhang Z., Yang M., Chen A., Zhang B., Hu C. Application of a Fab fragment of monoclonal antibody specific to N-terminal pro-brain natriuretic peptide for the detection based on regeneration-free electrochemical immunosensor // Biotechnol. Lett. 2011. V. 33. P. 1539. https://doi.org/10.1007/s10529-011-0600-1
  18. Cardoso A.G., Ahmed S.R., Keshavarz-Motamed Z., Srinivasan S., Rajabzadeh A.R. Recent advancements of nanomodified electrodes – Towards point-of-care detection of cardiac biomarkers // Bioelectrochemistry. 2023. V. 152. Article 108440. https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2023.108440
  19. Сорокина О.Н., Константинова Т.С., Воробьева А.К., Васильева А.Д., Юрина Л.В., Еременко А.В., Лыженкова А.В., Минушкина Л.О., Затейщиков Д.А., Курочкин И.Н. Определение сердечного тропонина I методом иммуноферментного анализа на магнитных частицах с электрохимическим детектированием // Химическая физика. 2024. Т. 43. № 11. С. 71.
  20. Pastucha M., Farka Z., Lacina K. Skládal P. Magnetic nanoparticles for smart electrochemical immunoassays: a review on recent developments // Microchim. Acta. 2019. V. 186. P. 312. https://doi.org/10.1007/s00604-019-3410-0
  21. Nechaeva N.L., Sorokina O.N., Konstantinova T.S., Vasilyeva A.D., Yurina L.V., Byzova N.A., Bugrova A.E., Yanovich S.V., Eremenko A.V., Kurochkin I.N. Simultaneous express immunoassay of multiple cardiac biomarkers with an automatic platform in human plasma // Talanta. 2021. V. 224. Article 121860. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2020.121860
  22. Нечаева Н.Л., Сорокина О.Н., Константинова Т.С., Васильева А.Д., Юрина Л.В., Бызова Н.А., Бугрова А.Е., Подойницын С.Н., Еременко А.В., Курочкин И.Н. Автоматическое экспресс-определение четырех кардиомаркеров в плазме крови пациентов с кардиопатологиями // Журн. аналит. химии. 2022. Т. 77. № 5. С. 406. https://doi.org/10.31857/S0044450222050103 (Nechaeva N.L., Sorokina O.N., Konstantinova T.S., Vasil’eva A.D., Yurina L.V., Bugrova A.E., Podoinitsyn S.N., Eremenko A.V., Kurochkin I.N., Byzova N.A. Rapid automatic determination of four cardiomarkers in the blood plasma of patients with cardiopathologies // Journal of Analytical Chemistry. 2022. V. 77. № 5. P. 531. https://doi.org/10.1134/S1061934822050094
  23. ГОСТ 33044–2014. Принципы надлежащей лабораторной практики. М.: Стандартинформ, 2019. С. 12.
  24. Nanda S., Muralidhar K., Kar S.K. Thermostable α-amylase conjugated antibodies as probes for immunodetection in ELISA // J. Immunoassay Immunochem. 2002. V. 23, P. 327. https://doi.org/10.1081/IAS-120013032

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».