Un inmunoensayo basado en disco compacto / disco digital versátil (CD / DVD) es un método para determinar la concentración de un compuesto en laboratorios de investigación y diagnóstico realizando la prueba en una superficie de CD / DVD adaptada utilizando una unidad de disco óptico adaptada ; estos métodos han sido discutidos y prototipados en laboratorios de investigación desde 1991. [1]
![.](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/c/c6/Disk-based_immunoassay.png/220px-Disk-based_immunoassay.png)
Principio
Los CD y DVD tienen una superficie de policarbonato y una capa reflectante de metal que permiten el almacenamiento y la recuperación de información. La película de metal a veces está hecha de oro puro, que es muy estable y tiene propiedades ópticas ideales. [2] El metal puede actuar como un sustrato que permite que los compuestos se unan a él. Esto altera las propiedades reflectantes y refractivas del disco. La lectura del disco se basa en la captura de señales analógicas con la unidad de disco. Las señales son indicativas de la cantidad de analito que hay en una muestra. [1]
Debido a que el disco gira, la plataforma tiene la capacidad de conducir la muestra a través de él a través de canales de microfluidos y realizar varios pasos, lo que permite la posibilidad de preparar la muestra y realizar más de un análisis durante una sola ejecución. [1]
Los ensayos basados en CD / DVD podrían potencialmente usarse para cualquier inmunoensayo que ya esté en uso y muchos ensayos usados en química analítica , siempre que los analitos tengan una sonda correspondiente, sean solubles y sean lo suficientemente grandes como para alterar el ángulo de incidencia. [1]
Plataforma de microarrays
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/4/4f/Microarray.png)
Los CD y DVD tienen una película protectora que se debe quitar para revelar la película reflectante dorada o la base de policarbonato (PC). La superficie del disco se puede activar para revelar la capa de metal que permite que los compuestos se unan a ella. Pueden usarse compuestos tales como UV / ozono o un tratamiento con plasma de oxígeno para activar el disco para producir una superficie hidrófila con grupos de ácido carboxílico densamente empaquetados. [1]
Como un microensayo único se puede imprimir en los discos activados utilizando una impresora sin contacto para disipar cantidades de nanolitros de conjugados de recubrimiento en el disco. Las proteínas o anticuerpos que actúan como moléculas sonda pueden unirse covalentemente a la superficie del disco y pueden incubarse. Un polidimetilsiloxano placa de canal (PDMS) también puede ser utilizado para inmovilizar las sondas en una matriz de línea. La placa se retira y el proceso se repite con otra placa para entregar muestras de analito en una matriz de líneas perpendicular a la matriz de sondas. Las muestras de sonda y analito pueden unirse o hibridar en las intersecciones de las matrices para crear sitios de hibridación rectangulares. El disco se lava, enjuaga y seca antes de la lectura. [1] Este proceso se puede realizar de forma manual o automatizada; en teoría, los discos con ensayos prefabricados podrían fabricarse y venderse en masa. [1]
Análisis instrumental
Se pueden utilizar lectores de CD / DVD estándar para leer los ensayos. Los lectores de CD / DVD contienen un láser, un conjunto de elementos ópticos que dan forma y enfocan el láser, un controlador de disco y un detector de señales que funcionan de la siguiente manera: [1]
- El láser produce luz de una longitud de onda seleccionada.
- El haz de luz incide en el analito en los puntos de los microarrays y se refracta. La masa del analito hace que el ángulo de la luz reflejada sea diferente del ángulo de la luz incidente. Las propiedades reflectantes del CD / DVD cambian según la cantidad de analito en la muestra.
- La señal atenuada llega al fotodiodo de la pastilla del variador.
- Las señales analógicas se extraen, digitalizan y convierten en una imagen.
La señal o densidad óptica de la imagen es inversamente proporcional a la concentración. [1] También se puede medir el índice de refracción de la luz, que es directamente proporcional a la concentración. Solo se genera una señal legible si la muestra es de al menos 200 nm; de lo contrario, es demasiado pequeña para interrumpir significativamente la reflexión de la luz láser incidente. [3]
Los programas de software de diagnóstico de DVD como Kprobe, ODC y PlexUtilities también se pueden utilizar para probar matrices y ensayos preparados en DVD. Estos programas se basan en un algoritmo básico de corrección de errores de DVD. Los DVD están organizados por sectores, cada uno de los cuales consta de 2064 bytes. Un bloque de código de corrección de errores lógicos (ECC) consta de 16 sectores de datos. El bloque ECC es la unidad básica para probar la calidad del disco contando el número de errores internos de paridad (PIE) o fallas internas de paridad (PIF). Los programas de software pueden analizar la densidad de PIF que es proporcional a la concentración de analito. [4]
Mejoras de la plataforma
Si los analitos son demasiado pequeños para generar una señal legible para determinar la concentración, se puede modificar la matriz de ensayo. Los ensayos basados en CD / DVD utilizan las propiedades ópticas del oro . Los bioconjugados de nanopartículas de oro son trazadores que se utilizan para aumentar la sensibilidad del ensayo. [5] Las nanopartículas de oro se pueden identificar con detectores fotométricos o plasmónicos. Cuanto más pequeñas son las nanopartículas, más sensible se vuelve el ensayo.
La solución potenciadora de plata también se utiliza para aumentar las propiedades reflectantes de las muestras. Las nanopartículas de oro tienen propiedades catalíticas que hacen que reduzcan los iones de plata a metal plateado. El metal plateado se deposita sobre los analitos y hace que las señales se amplifiquen. El metal plateado es más fácilmente detectable por cámaras, escáneres u otras unidades que el analito solo. Aún así, este procedimiento de mejora requiere muchos pasos adicionales de reacción y lavado que podrían conducir a errores analíticos. [1]
Desafíos
A partir de 2016, los desafíos incluyen la optimización del tratamiento de muestras, la optimización de las superficies de los discos, el desarrollo de lectores que pueden implementar múltiples colores de entrega de luz y detección para multiplexación y para uso clínico, obteniendo aprobaciones regulatorias. El campo es similar a las plataformas de laboratorio en un chip . [1]
A partir de 2010, empresas como Gyros AB, Tecan y Burstein Technologies estaban trabajando para llevar al mercado inmunoensayos y equipos basados en CD / DVD. [6] [7]
Ver también
Referencias
- ^ a b c d e f g h i j k Morais, S; Puchades, R; Maquieira, Á (julio de 2016). "Microarrays basados en disco: principios y aplicaciones analíticas". Química analítica y bioanalítica . 408 (17): 4523–34. doi : 10.1007 / s00216-016-9423-1 . PMID 26922341 . S2CID 40196526 .
- ^ Yu, Hua-Zhong (2004). "Nueva química en viejos CD". Comunicaciones químicas (23): 2633–2636. doi : 10.1039 / B412784F . PMID 15568049 .
- ^ Yu, Hua-Zhong; Li, Yunchao; Ou, Lily M.-L. (19 de febrero de 2013). "Lectura de bioensayos basados en disco con unidades de computadora estándar". Cuentas de Investigación Química . 46 (2): 258–268. doi : 10.1021 / ar300104b . PMID 23025412 .
- ^ Zhao, Xuejiao; Li, Xiaochun; Cui, Caie; Yu, Hua-Zhong (mayo de 2014). "Software de diagnóstico de DVD para la lectura de bioensayos basados en disco, un estudio comparativo". Sensores y actuadores B: Químico . 195 : 116-122. doi : 10.1016 / j.snb.2013.12.087 .
- ^ Morais, Sergi; Tamarit-López, Jesús; Carrascosa, Javier; Puchades, Rosa; Maquieira, Ángel (3 de julio de 2008). "Perspectiva analítica de la tecnología de disco compacto en inmunosensibilidad". Química analítica y bioanalítica . 391 (8): 2837–2844. doi : 10.1007 / s00216-008-2224-4 . PMID 18597081 . S2CID 42173596 .
- ^ Lin, Chun-Che; Wang, Jung-Hao; Wu, Hui-Wen; Lee, Gwo-Bin (junio de 2010). "Inmunoensayos de microfluidos" (PDF) . Revista de la Asociación de Automatización de Laboratorios . 15 (3): 253-274. doi : 10.1016 / j.jala.2010.01.013 . S2CID 51761767 .
- ^ McPherson, Richard A .; Pincus, Matthew R. (2011). E-Book de diagnóstico clínico y manejo de Henry por métodos de laboratorio . Ciencias de la salud de Elsevier. pag. 875. ISBN 978-1455726844.
Otras lecturas
- Arnandis-Chover, Tania; Morais, Sergi; González-Martínez, Miguel Ángel; Puchades, Rosa; Maquieira, Ángel (enero de 2014). "MicroArrays de alta densidad en discos Blu-ray para proyección masiva". Biosensores y Bioelectrónica . 51 : 109-114. doi : 10.1016 / j.bios.2013.07.045 . PMID 23948241 .
- Avella-Oliver, Miquel; Morais, Sergi; Carrascosa, Javier; Puchades, Rosa; Maquieira, Ángel (16 de diciembre de 2014). "Sistemas de análisis total con tecnología de discos de grabado termocrómico". Química analítica . 86 (24): 12037–12046. doi : 10.1021 / ac502640j . PMID 25310278 .
- Dobosz, Paulina; Morais, Sergi; Bonet, Emilio; Puchades, Rosa; Maquieira, Ángel (6 de octubre de 2015). "Detección masiva de contaminantes del agua por inmuno-residuos múltiples". Química analítica . 87 (19): 9817–9824. doi : 10.1021 / acs.analchem.5b02354 . PMID 26390221 .
- Dobosz, P .; Morais, S .; Puchades, R .; Maquieira, A. (julio de 2015). "Bioconjugados de nano-oro para inmunosensibilidad multiplexada directa y sensible". Biosensores y Bioelectrónica . 69 : 294–300. doi : 10.1016 / j.bios.2015.03.007 . PMID 25771301 .
- Gubala, Vladimir; Harris, Leanne F .; Ricco, Antonio J .; Tan, Ming X .; Williams, David E. (17 de enero de 2012). "Diagnósticos en el punto de atención: estado y futuro" (PDF) . Química analítica . 84 (2): 487–515. doi : 10.1021 / ac2030199 . PMID 22221172 .
- Li, Xiaochun; Shi, Maolin; Cui, Caie; Yu, Hua-Zhong (16 de septiembre de 2014). "Bioensayos impresos por inyección de tinta para lectura directa con una unidad óptica multimodo de DVD / Blu-Ray". Química analítica . 86 (18): 8922–8926. doi : 10.1021 / ac501870w . PMID 25144468 .
- Morais, Sergi; Tamarit-López, Jesús; Carrascosa, Javier; Puchades, Rosa; Maquieira, Ángel (3 de julio de 2008). "Perspectiva analítica de la tecnología de disco compacto en inmunosensibilidad". Química analítica y bioanalítica . 391 (8): 2837–2844. doi : 10.1007 / s00216-008-2224-4 . PMID 18597081 . S2CID 42173596 .
- Tamarit-López, Jesús; Morais, Sergi; Puchades, Rosa; Maquieira, Ángel (21 de diciembre de 2011). "Plataforma interactiva de microarreglos de ADN de policarbonato tratado con plasma de oxígeno". Química del bioconjugado . 22 (12): 2573-2580. doi : 10.1021 / bc2004268 . PMID 22044406 .
- Zhang, Lingling; Wong, Jessica XH; Li, Xiaochun; Li, Yunchao; Yu, Hua-Zhong (19 de mayo de 2015). "Detección y cuantificación de iones de metales pesados en DVD de buena fe utilizando sondas de baliza molecular de ADN". Química analítica . 87 (10): 5062–5067. doi : 10.1021 / acs.analchem.5b00899 . PMID 25906373 .
- Zhao, Xuejiao; Li, Xiaochun; Cui, Caie; Yu, Hua-Zhong (mayo de 2014). "Software de diagnóstico de DVD para la lectura de bioensayos basados en disco, un estudio comparativo". Sensores y actuadores B: Químico . 195 : 116-122. doi : 10.1016 / j.snb.2013.12.087 .