Zitieren Sie bitte immer diesen URN: urn:nbn:de:kobv:b43-575471
Chemiluminescence biosensor for the determination of cardiac troponin I (cTnI)
- Cardiac troponin I (cTnI) is a crucial biomarker for diagnosing cardiac vascular diseases, including acute myocardial infarction (AMI). This study presents a proof-of-concept chemiluminescence-based immunosensor for rapid and accurate measurement of cTnI, with the potential for online monitoring. The immunosensor incorporates a flow cell design and a sensitive complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) camera for optical readout. A microfluidic setup was established to enable selective and quasi-online determination of cTnI within ten minutes. The sensor was tested with recombinant cTnI in phosphate buffer, demonstrating measurements in the concentration range of 2–25 µg/L, with a limit of detection (LoD) of 0.6 µg/L (23 pmol/L) achieved using the optimized system. The immunosensor exhibited high selectivity, as no cross-reactivity was observed with other recombinant proteins such as cTnT and cTnC at a concentration of 16 µg/L. Measurements with diluted blood plasma and serumCardiac troponin I (cTnI) is a crucial biomarker for diagnosing cardiac vascular diseases, including acute myocardial infarction (AMI). This study presents a proof-of-concept chemiluminescence-based immunosensor for rapid and accurate measurement of cTnI, with the potential for online monitoring. The immunosensor incorporates a flow cell design and a sensitive complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) camera for optical readout. A microfluidic setup was established to enable selective and quasi-online determination of cTnI within ten minutes. The sensor was tested with recombinant cTnI in phosphate buffer, demonstrating measurements in the concentration range of 2–25 µg/L, with a limit of detection (LoD) of 0.6 µg/L (23 pmol/L) achieved using the optimized system. The immunosensor exhibited high selectivity, as no cross-reactivity was observed with other recombinant proteins such as cTnT and cTnC at a concentration of 16 µg/L. Measurements with diluted blood plasma and serum yielded an LoD of 60 µg/L (2.4 nmol/L) and 70 µg/L (2.9 nmol/L), respectively. This biosensor offers a promising approach for the rapid and sensitive detection of cTnI, contributing to the diagnosis and management of acute myocardial infarction and other cardiac vascular diseases.…
- Das kardiale Troponin I (cTnI) ist ein wichtiger Biomarker für die Diagnose von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, einschließlich des akuten Myokardinfarkts (AMI). In dieser Studie wird ein auf Chemilumineszenz basierender Immunsensor für die schnelle und genaue Messung von cTnI vorgestellt, der das Potenzial für eine Online-Überwachung hat. Der Immunsensor besteht aus einer Durchflusszelle und einer empfindlichen CMOS-Kamera (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) zur optischen Detektion. Es wurde ein mikrofluidischer Aufbau entwickelt, der eine selektive und quasi Online-Bestimmung von cTnI innerhalb von zehn Minuten ermöglicht. Der Sensor wurde mit rekombinantem cTnI in Phosphatpuffer getestet und zeigte einen Messbereich von 2-25 µg/L, wobei mit dem optimierten System eine Nachweisgrenze (LoD) von 0,6 µg/L (23 pmol/L) erreicht wurde. Der Immunsensor zeigte eine hohe Selektivität, da keine Kreuzreaktivität mit anderen rekombinanten Proteinen wie cTnT und cTnC bei einer Konzentration vonDas kardiale Troponin I (cTnI) ist ein wichtiger Biomarker für die Diagnose von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, einschließlich des akuten Myokardinfarkts (AMI). In dieser Studie wird ein auf Chemilumineszenz basierender Immunsensor für die schnelle und genaue Messung von cTnI vorgestellt, der das Potenzial für eine Online-Überwachung hat. Der Immunsensor besteht aus einer Durchflusszelle und einer empfindlichen CMOS-Kamera (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) zur optischen Detektion. Es wurde ein mikrofluidischer Aufbau entwickelt, der eine selektive und quasi Online-Bestimmung von cTnI innerhalb von zehn Minuten ermöglicht. Der Sensor wurde mit rekombinantem cTnI in Phosphatpuffer getestet und zeigte einen Messbereich von 2-25 µg/L, wobei mit dem optimierten System eine Nachweisgrenze (LoD) von 0,6 µg/L (23 pmol/L) erreicht wurde. Der Immunsensor zeigte eine hohe Selektivität, da keine Kreuzreaktivität mit anderen rekombinanten Proteinen wie cTnT und cTnC bei einer Konzentration von 16 µg/L beobachtet wurde. Messungen mit verdünntem Blutplasma und Serum ergaben einen LoD von 60 µg/L (2,4 nmol/L) bzw. 70 µg/L (2,9 nmol/L). Dieser Biosensor bietet einen vielversprechenden Ansatz für den schnellen und empfindlichen Nachweis von cTnI, der zur Diagnose und Behandlung des akuten Myokardinfarkts und anderer kardialer Gefäßerkrankungen beitragen kann.…
Autor*innen: | Robert Tannenberg, Martin Paul, Bettina RöderORCiD, S. L. Gande, S. Sreeramulu, K. Saxena, C. Richter, H. SchwalbeORCiD, C. Swart, Michael G. WellerORCiD |
---|---|
Dokumenttyp: | Zeitschriftenartikel |
Veröffentlichungsform: | Verlagsliteratur |
Sprache: | Englisch |
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch): | Biosensors |
Jahr der Erstveröffentlichung: | 2023 |
Organisationseinheit der BAM: | 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien |
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.5 Proteinanalytik | |
6 Materialchemie | |
6 Materialchemie / 6.3 Strukturanalytik | |
Veröffentlichende Institution: | Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) |
Verlag: | MDPI |
Verlagsort: | Basel |
Jahrgang/Band: | 13 |
Ausgabe/Heft: | 4 |
Aufsatznummer: | 455 |
Erste Seite: | 1 |
Letzte Seite: | 20 |
DDC-Klassifikation: | Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie |
Freie Schlagwörter: | Acute myocardial infarction; Biomarker; Biosensor; Cardiac troponin; Chemiluminescence; Diagnosis; Emergency; Flow injection immunoassay; Heart attack; Immunometric assay; Immunometric biosensor; Immunosensor; Luminol; Microfluidic system; Monoclonal antibodies; Monolithic column; Online biosensor; Peroxidase |
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM: | Chemie und Prozesstechnik |
Chemie und Prozesstechnik / Chemische Charakterisierung und Spurenanalytik | |
DOI: | 10.3390/bios13040455 |
URN: | urn:nbn:de:kobv:b43-575471 |
ISSN: | 2079-6374 |
Verfügbarkeit des Dokuments: | Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access") |
Lizenz (Deutsch): | Creative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International |
Datum der Freischaltung: | 09.06.2023 |
Referierte Publikation: | Ja |
Datum der Eintragung als referierte Publikation: | 31.05.2023 |
Schriftenreihen ohne Nummerierung: | Wissenschaftliche Artikel der BAM |