PSA-MIP受容体の結合親和性を利用したPSAのセンシングに向けた分子インプリントポリマーのキャビティ上での前立腺特異的抗原捕捉に基づく信頼性の高いバイオ分析法の開発新規バイオセンサー

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J Pharm Biomed Anal.2020 Jun;188:113447. S0731-7085(20)31333-9. doi: 10.1016/j.jpba.2020.113447.Epub 2020-06-26.

PSA-MIP受容体の結合親和性を利用したPSAのセンシングに向けた分子インプリントポリマーのキャビティ上での前立腺特異的抗原捕捉に基づく信頼性の高いバイオ分析法の開発新規バイオセンサー

Development of a reliable bioanalytical method based on prostate specific antigen trapping on the cavity of molecular imprinted polymer towards sensing of PSA using binding affinity of PSA-MIP receptor: A novel biosensor.

Leila Abbasy
Arezoo Mohammadzadeh
Mohammad Hasanzadeh
Nasrin Razmi

PMID: 32623317 DOI: 10.1016/j.jpba.2020.113447.

抄録

本研究では、人工受容体として導電性ポリ[トルイジンブルー(PTB)]を適用した。PTBは、前立腺特異抗原(PSA)の高感度モニタリングのために、分子インプリント法と電気化学的手法を用いて組織化された。蛋白質インプリントされたPTBは、金電極表面にあらかじめ形成されたグルタルアルデヒド-システアミン(GA-Cys A)マトリックス中で電解重合されており、あらかじめ修飾された金電極表面の分子インプリントポリマー(MIP)の劣化に対する安定性を大幅に向上させた。さらに、電気化学的手法を用いて、MIPの生体受容体のタンパク質認識能を調べた。その結果、MIPシステムの結合親和性は、非インプリンティングポリマー(NIP)システムに比べてかなり高く、PSAタンパク質に特異的なインプリンティング材料の作製に成功したことを示した。MIP修飾電極を様々なPSA濃度(1〜60μg/L)でインキュベートすると、Fe(CN)の酸化還元ピーク電流が増加することがわかった。また、DPV法を用いることで、1〜60μg/L及び1μg/Lのリニアな応答を示し、臨床サンプルでのPSAモニタリングに貢献することができた。提案したMIPベースのバイオセンサは、ヒト血漿中のPSAの測定に十分に適用できた。したがって、開発したバイオデバイスは、1μg/LのPSAを高感度、簡便、迅速、かつ費用対効果の高い方法でモニタリングするための新たなアプローチを提供するものである。特筆すべきは、このアプローチは、臨床および生物医学的分析におけるポイントオブケア（POC）使用のための適切な候補として現れる可能性があることである。

In this study, electrically-conducting poly [Toluidine Blue (PTB)] was applied as artificial receptor. It was organized by molecular imprinting approaches and via electrochemical technique for the sensitive monitoring of prostate-specific antigen (PSA). The protein-imprinted PTB was electropolymerized in a pre-formed glutaraldehyde-cysteamine (GA-Cys A) matrix on the surface of gold electrode, which significantly boosted the stability against degradation of the Molecular Imprinted Polymer (MIP) on the surface of pre-modified gold electrode. Moreover, the MIP bio-receptor ability towards protein recognition was explored by some electrochemical techniques. The binding affinity of MIP system was considerably upper than that of non-imprinted polymer (NIP) system, indicating the success of the method in generating imprinted materials that was specifically use to PSA protein. The incubation of the MIP modified electrode in various concentration of PSA (from 1-60 μg/L) resulted in the increase of the Fe (CN) redox peak current. The bio-device also showed linear response from 1-60 μg/L and LLOQ of 1 μg/L by using DPV technique, leading to PSA monitoring in clinical samples. The proposed MIP-based biosensor was satisfactorily applied to the determination of PSA in human plasma samples. Therefore, the developed bio-device provides a new approach for sensitive, simple, rapid, and cost-effective monitoring of 1 μg/L of PSA. Notably, this approach could appear as an appropriate candidate for point-of-care (POC) use in clinical and biomedical analyses.