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ナノインク変性フレキシブルペーパー基板を用いた前立腺特異抗原へのビオチン化抗体の結合を利用したPSAモニタリングのための新規免疫センサー：バイオセンシング技術を用いた効率的な癌診断法の開発
A novel immunosensor for the monitoring of PSA using binding of biotinylated antibody to the prostate specific antigen based on nano-ink modified flexible paper substrate: efficient method for diagnosis of cancer using biosensing technology.
PMID: 32671252 PMCID: PMC7347657. DOI: 10.1016/j.heliyon.2020.e04327.
抄録
前立腺がんは、肺がんを除く男性の死亡原因の中で最も重要なものである。がん蛋白質やバイオマーカーの臨床検査は、がんの早期診断や治療後の再発のモニタリングに非常に重要な意味を持っています。バイオマーカーは、そのスペクトルの広さから、がんの同定、排除、早期診断、治療に大きな意味を持つようになってきています。本研究では、前立腺特異抗原（PSA）を検出するために、クエン酸捕捉銀ナノ粒子（Citrate-AgNPs）を修飾したグラフェン量子ドット（GQDs）ナノインクをベースとした超高感度サンドイッチ型ポータブルバイオデバイスを作製しました。また、金ナノ粒子(Cys-AuNPs)を用いた機能化システアミンも信号増幅に利用した。これにより、PSAのビオチン化抗体を大量に固定化するための良好で高い外部領域を提供することができた。また、クエン酸AgNPs-GQDsナノインクをセルロース紙（アイボリーシートや印画紙）表面に直接書き込み、Cys-AuNPsで修飾したのは初めてのことである。これにより、Ab1とPSA（抗原）を添加した後、最終的な免疫デバイスの構造を完成させた。この免疫センサーを用いて、DPV（示差パルスボルタンメトリー）法を用いて PSA の認識を行った。最初の免疫センサー（アイボリーシート/クエン酸AgNPs-GQDsナノインク/CysA-Au NPs/Ab1/BSA/PSA/Ab2）の定量下限（LLOQ）は0.07μg/Lであり、検量線の直線範囲は0.07～60μg/Lであった。また、2つ目の免疫装置（印画紙/クエン酸AgNPs-GQDsナノインク/Cys-Au NPs/Ab1/BSA/PSA/Ab2）の達成LLOQは0.05μg/Lであり、直線範囲は10～0.05μg/Lであった。本研究で提案した免疫測定法は、未処理のヒト血漿中のPSA糖タンパク質のモニタリングに有効に利用されていることが明らかになった。また、本研究で開発した免疫センサーは、ヒト血漿中のPSA糖タンパク質のモニタリングに有効であることを明らかにした。
Prostate cancer is the most significant reason for deaths in men, outside of lung cancer. The clinical examination of cancer proteins or biomarkers is extremely significant in early examination and monitoring of recurrence of disease after treatment. Biomarkers have expanded great clinical significance owing to their extensive spectra in the identification, elimination, early diagnosis and cure of cancer. In this work, novel, ultrasensitive sandwich-type portable bio device based on citrate-capped silver nanoparticles (Citrate-AgNPs) modified graphene quantum dots (GQDs) nano ink for detection of Prostate specific antigen (PSA) was fabricated. Functionalized cysteamine with gold nanoparticles (Cys-AuNPs) was also utilized to amplify the signal. It provides a good and high external area for the immobilization biotinylated antibody of PSA in the large amount. For the first time, citrate-AgNPs-GQDs nano ink was directly written on the cellulose paper surface (ivory sheet and photographic paper) and modified by Cys-AuNPs. So, final structure of the immunodevices was completed after including of Ab1 and PSA (antigen). The immunosensors were used for the recognition of PSA by using DPVs (differential pulse voltammetry) technique. The obtained low limit of quantification (LLOQ) of the first immunodevice (ivory sheet/Citrate AgNPs-GQDs nano-ink/CysA-Au NPs/Ab1/BSA/PSA/Ab2) was 0.07 μg/L and the linear range for the calibration plot was from 0.07 to 60 μg/L. Also, the achieved LLOQ of the second immunodevice (photographic paper/Citrate AgNPs-GQDs nano-ink/Cys-Au NPs/Ab1/BSA/PSA/Ab2) was 0.05 μg/L with the linear range of 10 to 0.05 μg/L. It is noteworthy that, proposed immunoassay was effectively utilized to the monitoring of PSA glycoprotein in unprocessed human plasma sample. Obtained results show that the constructed immunosensor is able to apply as portable bio device for the clinical analysis of PSA in human plasma samples.
© 2020 The Author(s).