Způsob řešení nežádoucích nespecifických interakcí biomolekul s magnetickými částicemi a jeho využití pro diagnostické soupravy s chemiluminiscenční detekcí

Bc. Eva Kudělová

Master's thesis

The way of solving undesirable non-specific biomolecular interactions with magnetic beads and its use in immunodiagnostic kits with chemiluminescence detection

Abstract:

Metoda chemiluminiscenční imunoanalýzy (CLIA) umožňuje citlivě kvantifikovat širokou škálu diagnostických biomarkerů, avšak existují rizika nepřesnosti v měření, která mohou vést k nesprávné diagnóze pacienta. Nespecifické interakce jsou jedním z faktorů, jenž mohou mít významný vliv na správnost měření. Tato práce se zabývá možnostmi potlačení vzniku nespecifických interakcí na vybrané imunochemické metodě CLIA za použití automatického analyzátoru s náhodným přístupem KleeYa®. Pro studium bylo vybráno šest nových blokačních činidel, a to sacharid Trehalosa SG a polymery SophoMerTM F10, StabolyTM, MAP protein-free blocker, Biolipidure® 1003 a Biolipidure® 203. Jejich působení na výsledky CLIA měření bylo srovnáváno s běžně používaným blokátorem bovinním sérovým albuminem (BSA). Blokační činidla byla testována ve vztahu k magnetickým částicím, které se lišily fyzikálně-chemickým charakterem svého povrchu – hydrofilní nebo hydrofobní. Byly navrženy dvě strate-gie použití blokačních činidel: první strategie zahrnovala úplnou náhradu BSA a dru-há strategie cílila na blokaci pouze na povrchu magnetických částic, přičemž ve zby-lém reakčním systému bylo využito BSA. Výsledná data prokázala signifikantní rozdíl mezi zvolenými blokačními strategiemi ve prospěch blokace pouze povrchu magne-tických částic, a navíc poukázala na rozdíl mezi použitými magnetickými částicemi ve prospěch částic s hydrofilním povrchem. Získané výsledky této práce naznačují, že polymery StabolyTM a Biolipidure® 1003 ve funkci blokátorů mohou mít pozitivní vliv na potlačení nespecifických interakcí v automatizovaných CLIA soupravách v rozsahu stejné účinnosti jako BSA, nebo i lepší, nicméně zásadním omezením může být uspořádání metody a výběr kritických komponent.

Abstract:

The chemiluminescence immunoassay (CLIA) method has been demonstrated to allow for the sensitive quantification of a wide range of diagnostic biomarkers. However, there are risks of measurement inaccuracies that can lead to patient misdiagnosis. Non-specific interactions are one of the factors that can significantly affect the accuracy of the measurements. This thesis focus on the possibilities of suppressing the occurrence of non-specific interactions on a selected CLIA method performed on the KleeYa® automated random access analyser. It was selected six novel blocking agents overall, namely the saccharide Trehalose SG and polymers SophoMerTM F10, StabolyTM, MAP protein-free blocker, Biolipidure® 1003 and Bioli-pidure® 203. Their effect on CLIA measurement results was compared with the commonly used blocker bovine serum albumin (BSA). The blocking agents were tes-ted in relation to different magnetic particles that differed in the physico-chemical character of their surface – hydrophilic or hydrophobic. Two strategies for the use of blocking agents were designed: the first strategy involved the complete replacement of BSA, while the goal of the second stratégy was blocking only on the surface of the magnetic particles, with BSA being used in the rest of the reaction system. The resul-ting data demonstrated a significant discrepancy between the choosen blocking stra-tegies in favor of blocking only the surface of the magnetic particles. Additionally, the data revealed a distinction between the magnetic particles employed, with hydrophi-lic surfaces exhibiting superior performance. The findings of this study indicate that StabolyTM and Biolipidure® 1003 polymers as blocking agents, could potentially exert a beneficial effect on the suppression of non-specific interactions in automated CLIA kits, exhibiting a comparable efficacy to that of BSA, and potentially exceeding it. Ne-vertheless, it should be noted that the methodology employed and the selection of critical components may act as significant constraints.

Keywords

Nespecifické interakce, magnetické částice, imunochemie, chemiluminiscence, CLIA, klinická diagnostika, Nonspecific interactions, magnetic particles, immunochemistry, chemiluminescence, clinical diagnostics

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2025

Thesis defence

• Date of defence: 19. 6. 2025
• Supervisor: Ing. Eva Bače, DiS.
• Reader: Ing. Adam Jugl, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biotechnology / Biotechnology