Оптроды (изделия с использованием оптического волокна) Lab-on-fiber (LoF) предлагают несколько преимуществ по сравнению с обычными методами для платформ в местах оказания медицинской помощи, направленных на обнаружение клинически значимых биомаркеров в режиме реального времени и без маркировки. Кроме того, простая интеграция Платформ LoF в медицинские иглы, катетеры и наноэндоскопы предлагает уникальные возможности для биопсии in vivo и оценки микроокружения опухоли.

Основным препятствием для реализации является необходимость дальнейшего снижения конечного предела обнаружения разработанных оптродов. Для целей иммунобиозондирования чувствительность анализа в значительной степени зависит от способности правильно обездвиживать антитело захвата с точки зрения равномерного покрытия и правильной ориентации биорецептора, особенно когда запрашиваются очень низкие пределы обнаружения, как в случае диагностики рака.

В предлгаемой вниманию открытой полнотекстовой статье авторы исследовали возможность улучшения стратегий иммобилизации за счет использования шарнирных углеводов путем привлечения домашних антител, которые продемонстрировали значительно улучшенное распознавание антигена со сверхнизкими пределами обнаружения.

Чтобы создать эффективный конвейер для улучшения протоколов биофункционализации, которые будут использоваться в связи с платформами LoF, авторы сначала оптимизировали протокол с помощью устройства микрофлюидного поверхностного плазмонного резонанса (mSPR), а затем перенесли оптимизированную стратегию на платформы LoF, выбранные для окончательной проверки.

Далее авторы выбрали две различные платформы LoF: устройство на основе биослойной интерферометрии (BLI) (коммерчески доступное) и самодельный усовершенствованный биосенсор LoF на основе мета-наконечников оптического волокна (OFMT).

В качестве клинически значимого сценария авторы сосредоточили своё внимание на многообещающем серологическом биомаркере Cripto-1 с его способностью способствовать опухолевому генезу при раке молочной железы и печени. В настоящее время обнаружение Cripto-1 зависит от трудоемких иммунологических анализов. Представленные результаты показали, что предложенный авторами статьи подход, основанный на ориентированной иммобилизации антител, смог значительно улучшить обнаружение Cripto-1 с 10-кратным улучшением по сравнению со стандартным подходом. Что еще более интересно, используя ориентированную стратегию иммобилизации антител, платформа на основе OFMTs смогла выявить Cripto-1 в концентрации 0,05 нМ, демонстрируя возможности обнаружения намного выше (в 250 раз), чем те, которые предоставляются коммерческой платформой LoF на основе BLI и аналогичной тем, которые демонстрируются коммерческой и хорошо зарекомендовавшей себя настольной системой mSPR Biacore 8K.

Таким образом, работа открыла новые возможности для разработки высокочувствительных биосенсоров LoF для обнаружения клинически значимых биомаркеров в диапазоне суб-нг/мл.
 

Biosensors | Free Full-Text | Advanced Lab-on-Fiber Optrodes Assisted by Oriented Antibody Immobilization Strategy (mdpi.com)
Ucci S, Spaziani S, Quero G, Vaiano P, Principe M, Micco A, Sandomenico A, Ruvo M, Consales M, Cusano A. Advanced Lab-on-Fiber Optrodes Assisted by Oriented Antibody Immobilization Strategy. Biosensors (Basel). 2022 Nov 17;12(11):1040. doi: 10.3390/bios12111040. PMID: 36421158; PMCID: PMC9688615.