Využití foton-upkonverzních nanočástic v imunostanoveních typu dot blot

Bc. Martin Kopecký

Bachelor's thesis

Application of photon-upconversion nanoparticles in dot blot immunoassays

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá vývojem a optimalizací dot blot imunostanovení (DBIA) pro kvantifikaci klinicky významných analytů. Tradičně využívané značky na bázi enzymů či zlatých nanočástic často neumožňují kvantitativní stanovení, a proto byly do DBIA implementovány značky na bázi foton-upkonverzních nanočástic (UCNPs). UCNPs díky svým jedinečným fyzikálním vlastnostem eliminují optické pozadí a tím zvyšují citlivost stanovení. Jako modelový analyt pro vývoj metody byl zvolen lidský sérový albumin (HSA), který má klinický význam u pacientů s onemocněním diabetes mellitus. U diabetiků totiž může docházet v důsledku porušení glomerulární membrány ke zvýšené exkreci HSA močí. Tento stav, označovaný jako albuminurie, může být indikátorem závažného poškození ledvin a včasná diagnostika je tedy klíčová, má-li se předejít vzniku chronických komplikací. V této práci vyvinutá metoda byla schopna spolehlivého kvantitativního stanovení HSA v rozsahu 59,4–319 ng/ml. Dosažený limit detekce měl hodnotu 3,89 ng/ml. Uvedené analytické parametry svědčí o schopnosti DBIA stanovit i velmi nízké koncentrace HSA, čehož by se potenciálně dalo využít také v diagnostice albuminurie. V porovnání se zlatým standardem klinické diagnostiky, metodou ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay), nabízí DBIA nižší časovou náročnost a širší pracovní rozsah s vyšší citlivostí.

Abstract:

This bachelor’s thesis is devoted to dot blot immunoassays (DBIA) for quantifying clinically important analytes. Traditional labelling techniques, relying on enzymes or gold nanoparticles, often do not allow quantitative analysis. Hence, photon-upconversion nanoparticles (UCNPs) were implemented as labels instead. Due to their unique physical properties, UCNPs eliminate the optical background and thus increase the assay sensitivity. Human serum albumin (HSA) served as the model analyte for the development of the method. HSA has clinical importance for patients with diabetes. In these individuals, due to the disruption of the glomerular membrane, increased HSA excretion in urine may occur. This condition, known as albuminuria, can be an indicator of severe kidney damage. Early diagnosis is therefore crucial to prevent the progression of chronic complications. The method developed in this thesis reliably quantified HSA within 59.4–319 ng/mL. The achieved limit of detection was 3.89 ng/mL. These analytical parameters indicate the ability of DBIA to detect even trace concentrations of HSA, thus holding promise for its potential application in albuminuria recognition. Compared to the ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay), the gold standard of clinical diagnostics, DBIA is less time-consuming and offers a broader working range with higher sensitivity.

Keywords

imunostanovení, dot blot, DBIA, foton-upkonverzní nanočástice, UCNPs, upkonverzní imunostanovení, ULISA, lidský sérový albumin, HSA, albuminurie, immunoassay, photon-upconversion nanoparticles, upconversion-linked immunosorbent assay, human serum albumin, albuminuria

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 26. 6. 2024
• Supervisor: doc. Mgr. Zdeněk Farka, Ph.D.
• Reader: prof. RNDr. Přemysl Lubal, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry