Imunoensaio baseado em CD / DVD - CD/DVD based immunoassay
Um imunoensaio baseado em disco compacto / disco versátil digital (CD / DVD) é um método para determinar a concentração de um composto em laboratórios de pesquisa e diagnóstico realizando o teste em uma superfície de CD / DVD adaptada usando uma unidade de disco óptico adaptada ; esses métodos têm sido discutidos e prototipados em laboratórios de pesquisa desde 1991.
Princípio
Os CDs e DVDs têm uma superfície de policarbonato e uma camada refletiva de metal que permite o armazenamento e recuperação de informações. O filme de metal às vezes é feito de ouro puro, que é altamente estável e tem propriedades ópticas ideais. O metal pode atuar como um substrato que permite que os compostos se liguem a ele. Isso altera as propriedades reflexivas e refrativas do disco. A leitura do disco é baseada na captura de sinais analógicos com a unidade de disco. Os sinais são indicativos de quanto analito existe em uma amostra.
Como o disco gira, a plataforma tem a capacidade de conduzir a amostra através dele através de canais microfluídicos e para várias etapas a serem realizadas, permitindo a preparação da amostra e mais de uma análise a ser conduzida durante uma única execução.
Os ensaios baseados em CD / DVD podem ser potencialmente usados para qualquer imunoensaio já em uso e muitos ensaios usados em química analítica , desde que os analitos tenham uma sonda correspondente, sejam solúveis e grandes o suficiente para alterar o ângulo de incidente.
Plataforma Microarray
CDs e DVDs têm uma película protetora que deve ser removida para revelar a película reflexiva dourada ou a base de policarbonato (PC). A superfície do disco pode ser ativada para revelar a camada de metal que permite que os compostos se liguem a ela. Compostos como UV / ozônio ou um tratamento com plasma de oxigênio podem ser usados para ativar o disco para produzir uma superfície hidrofílica com grupos de ácido carboxílico densamente compactados.
Como um microensaio único pode ser impresso nos discos ativados usando uma impressora sem contato para dissipar quantidades de nanolitros de conjugados de revestimento no disco. Proteínas ou anticorpos atuando como moléculas de sonda podem então se ligar covalentemente à superfície do disco e podem ser incubados. Uma placa de canal de polidimetilsiloxano (PDMS) também pode ser usada para imobilizar as sondas em uma matriz de linha. A placa é removida e o processo é repetido com outra placa para fornecer as amostras de analito em uma matriz de linha perpendicular à matriz de sonda. A sonda e as amostras de analito podem se ligar ou hibridizar nas interseções das matrizes para criar locais de hibridização retangulares. O disco é lavado, enxaguado e seco antes da leitura. Este processo pode ser feito manualmente ou automatizado; em teoria, discos com ensaios pré-fabricados poderiam ser fabricados e vendidos em massa.
Análise instrumental
Leitores de CD / DVD padrão podem ser usados para ler os ensaios. Os leitores de CD / DVD contêm um laser, um conjunto de elementos ópticos que moldam e focalizam o laser, um driver de disco e um detector de sinal que funciona da seguinte maneira:
- O laser produz luz com um comprimento de onda selecionado.
- O feixe de luz atinge o analito nos pontos dos microarrays e refrata. A massa do analito faz com que o ângulo da luz refletida seja diferente do ângulo da luz incidente. As propriedades reflexivas do CD / DVD mudam com base na quantidade de analito na amostra.
- O sinal atenuado atinge o fotodiodo da pickup do drive.
- Os sinais analógicos são extraídos, digitalizados e convertidos em uma imagem.
O sinal ou densidade óptica da imagem é inversamente proporcional à concentração. O índice de refração da luz, que é diretamente proporcional à concentração, também pode ser medido. Um sinal legível é gerado apenas se a amostra for de pelo menos 200 nm, caso contrário, é muito pequeno para interromper significativamente a reflexão da luz incidente do laser.
Os programas de software de diagnóstico de DVD, como Kprobe, ODC e PlexUtilities, também podem ser usados para testar matrizes e ensaios preparados em DVDs. Esses programas contam com um algoritmo básico de correção de erros de DVD. Os DVDs são organizados por setores, cada um com 2064 bytes. Um bloco de código de correção de erro lógico (ECC) consiste em 16 setores de dados. O bloco ECC é a unidade básica para testar a qualidade do disco, contando o número de erros internos de paridade (PIE) ou falhas internas de paridade (PIF). Os programas de software podem analisar a densidade PIF, que é proporcional à concentração do analito.
Aprimoramentos de plataforma
Se os analitos forem muito pequenos para gerar um sinal legível para determinar a concentração, a matriz de ensaio pode ser modificada. Os ensaios baseados em CD / DVD utilizam as propriedades ópticas do ouro . Bioconjugados de nanopartículas de ouro são rastreadores usados para aumentar a sensibilidade do ensaio. As nanopartículas de ouro podem ser identificadas com detectores fotométricos ou plasmônicos. Quanto menores são as nanopartículas, mais sensível se torna o ensaio.
A solução intensificadora de prata também é usada para aumentar as propriedades reflexivas das amostras. As nanopartículas de ouro têm propriedades catalíticas que as fazem reduzir os íons de prata a metal prata. O metal prateado se deposita nos analitos e faz com que os sinais sejam amplificados. O metal prateado é mais facilmente detectável por câmeras, scanners ou outras unidades do que o analito sozinho. Ainda assim, este procedimento de aprimoramento requer muitas reações adicionais e etapas de lavagem que podem levar a erros analíticos.
Desafios
A partir de 2016, os desafios incluem a otimização do tratamento da amostra, otimização das superfícies do disco, desenvolvimento de leitores que podem implantar várias cores de fornecimento de luz e detecção para multiplexação e para uso clínico, obtenção de aprovações regulatórias. O campo é semelhante às plataformas lab-on-a-chip .
Em 2010, empresas incluindo Gyros AB, Tecan e Burstein Technologies estavam trabalhando para trazer imunoensaios e equipamentos baseados em CD / DVD para o mercado.
Veja também
Referências
Leitura adicional
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