Oznaczanie czynnika martwicy nowotworów (TNFα) za pomocą mikrowagi kwarcowej

• Autorzy: Arkusz K.

Warianty tytułu

EN

Detection of tumor necrosis factor (TNFα) by using the quartz microbalance

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było sprawdzenie możliwości wykorzystania elektrochemicznej mikrowagi kwarcowej do oznaczania poziomu czynnika martwicy nowotworów (ang. Tumor Necrosis Factor, TNFα). Pomiary za pomocą wagi EQCM (ang. Electrochemical Quartz Crystal Microbalance) przeprowadzono w standardowym trójelektrodowym układzie, w którym zastosowano: (1) immobilizowaną elektrodę Ti/TiO2 jako elektrodę pracującą, (2) elektrodę złotą jako elektrodę pomocniczą i (3) elektrodę Ag/AgCl jako elektrodę odniesienia. Próbki immobilizowano metodą bezpośredniej adsorpcji poprzez nakropienie 10 μl przeciwciał TNFα o stężeniu 1 μg/ml na powierzchnię Ti/TiO2 i inkubowaniu przez 1h. Pomiary piezoelektryczne wykonano w zakresie (-0,3 ÷ -0,8) V z prędkością skanowania 20 mV/s w roztworze soli fizjologicznej buforowanej fosforanami (0,01 M PBS, pH 7,4) z dodatkiem 10 μl standardowego roztworu antygenów TNFα (50–1000 pg/ml). Wyniki badań dowiodły, że przygotowana platforma jest czuła na zmianę stężenia antygenu na powierzchni elektrody. Kryształy pokryte TiO2 z immobilizowaną warstwą przeciwciał i antygenu TNFα wykazały wyraźny spadek częstotliwości, który stabilizuje się na określonym poziomie w zależności od stężenia antygenu (błąd średniokwadratowy R2 = 0,9624).

EN

The aim of this study was to examine the possibility of using electrochemical quartz crystal microbalance EQCM for the determination of the level of tumor necrosis factor (TNFα). EQCM measurements were carried out in a standard three-electrode system, which uses: (1) Ti/TiO2 immobilized electrode as the working electrode, (2) gold electrode as the counter electrode, and (3) Ag/AgCl electrode as the reference electrode. Samples were immobilized by dropping 10 μl TNFα antibody with concentration 1 μg/ml onto the Ti/TiO2 surface and incubated for 1 h. Piezoelectric and voltamperometric measurements were carried out in (-0.3 ÷ -0.8) V interval with the scan rate 20 mV/s in phosphate-buffered saline solution (0.01 M PBS, pH 7.4) with addition of 10 μl standard TNFα antigen (50–1000 pg/ml). Obtained results proved that the prepared platform was sensitive to change of antigen concentration on the surface of the electrode. Crystals covered by TiO2 with an immobilized layer of antibody and antigen TNFα showed a significant decrease of frequency, which remains on specified level according to the antigen concentration (mean squared error R2 = 0.9624).

Słowa kluczowe

PL

immunosensor; czynnik martwicy nowotworów; TNFalfa; elektrochemiczna mikrowaga kwarcowa; EQCM

EN

immunosensor; tumor necrosis factor; TNFalfa; electrochemical quartz microbalance; EQCM

• Wydawca: Jacek Doskocz
• Czasopismo: Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 22, nr 3
• Strony: 113--120
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz.

Twórcy

autor

Arkusz K.

• Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Mechaniczny, Zakład Inżynierii Biomedycznej, 65-417 Zielona Góra, ul. Licealna 9

Bibliografia

• [1] G.T. Heller, A.R. Marcer–Smith, M.S. Johal: Quartz microbalance technology for biomolecular interactions, Methods in Molecular Biology, vol. 1278, 2015, s.153–164.
• [2] F. Wudy, C. Stock, H.J. Gores: Measurement Methods, Electrochemical: Quartz Microbalance, Elsevier, Amsterdam, 2009.
• [3] T. Błaśkiewicz: Nowoczesne techniki analityczne w naukach farmaceutycznych – mikrowaga kwarcowa i jej zastoso-wanie, Postępy Farmacji, vol. 1–2, 2013, s. 26–31.
• [4] M.H. Yang, S.B. Jong, T.W. Chung, Y.F. Huang, Y.C. Tyan: Biosensors for Health, Environment and Biosecurity, InTech, 2011.
• [5] M. Michalzik, R. Wilke, S. Buttgenbach: Miniaturized QCM–based flow system for immunosensor application on liquid, Sensors and Actuators B, vol. 111, 2005, s. 410–415.
• [6] T. Hagihara, K. Yaori, K. Iwakura, N. Fukumuro, S. Yae: Electrochemical quartz crystal microbalanse study of the electrodeposition of platinum, Electrochemica Acta, vol. 176, 2015, s. 65–69.
• [7] S. Kurosawa, H. Aizawa, J.W. Park: Quartz crystal microbalance immunosensor for highly sensitive 2,3,7,8–tetra-chlorodibenzo-p-dioxin detection in fly ash from municipal solid waste incinerators, Analyst, vol. 130, 2005, s. 1495–1501.
• [8] S.Kurosawa, J.W. Park, H. Aizawa, S.I. Wakida, H. Tao, K. Ishihara: Quartz crystal microbalance immunosensors for environmental monitoring, Biosensors and Bioelectronics, vol. 22, 2006, s. 472–481.
• [9] Y. Kosaki, K. Takano, D. Citterio, K. Suzuki, S. Shiratori: Quartz crystal microbalance sensor using ionophore for ammonium ion detection, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, vol. 12, 2012, s. 563–567.
• [10] X. Wang, H. Yu, D. Lu, J. Zhang, W. Deng: Label free detection of the breast cancer biomarker CA15.3 using ZnO nanorods coated quartz crystal microbalance, Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 195, 2014, s. 630–634.
• [11] H. Furusawa, H. Nakayama, M. Funasaki, Y. Okahata: Kinetic characterization of small DNA–binding molecules interacting with a DNA strand on a quartz crystal microbalance, Analytical Biochemistry, vol. 492, 2016, s. 34–42.
• [12] M.R. Eslami, N. Alizadeh: A dual usage smart sorbent/recognition element based on nanostructured conducting molecularly imprinted polypyrrole for simultaneous potential–induced nanoextraction/determination of ibuprofen in biomedical samples by quartz crystal microbalance sensor, Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 220, 2015, s. 880–887.
• [13] G. Wcisło, J. Korniluk, K. Szarlej–Wcisło, W.Z. Pawlak, P. Nurzyński, R. Duchnowska: Leczenie chorób nowotworo-wych czynnikiem martwicy nowotworów – alfa (TNF-alfa), Współczesna Onkologia, vol. 4, 2002, s. 222–227.
• [14] E.A. Carswell, L.J. Old, R.L. Kassei, S. Green, N. Fiore, B. Williamson: An endotoxin induced serum factor that causes necrosis of tumors, Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 72, 1975, s. 3666–3670.
• [15] W.B. Coley: The treatment of malignant tumors by repeated inoculations of erysipelas. With a report of ten original cases, Clinical Orthopaedics and Related Research, vol. 105, 1991, s. 3–11.
• [16] M. Mervat, M. Morsi, A. Hussein, E.A. Abd, N.A. Moneim: Evaluation of tumour necrosis factor–alpha, P-selectin (sP-Selectin), gamma-glutamyl transferase (GGT), glutathione S-transferase Pi (GST-Pi) and alphafetoprotein (AFP) in patients with hepatocellular carcinoma before and during chemotherapy, Turkish Journal of Cancer, vol. 35, 2005, s. 74–78.
• [17] A. Bosnjakovic, M.K. Mishra, H.J. Han, R. Romero, R.M. Kannan: A dendrimer–based immunosensor for improved capture and detection of tumor necrosis factor-α cytokine, Analytica Chimica Acta, vol. 720, 2012, s. 118–125.
• [18] M. Mazloum–Ardakani, L. Hosseinzadeh, A. Khoshroo: Label–free electrochemical immunosensor for detection of tumor necrosis factor α based on fullerene–functionalized carbon nanotubes/ionic liquid, Journal of Electroanalytical Chemistry, vol. 757, 2015, s. 58–64.
• [19] T. Li, Z. Si, L. Hu, H. Qi, M. Yang: Prussian Blue–functionalized ceria nanoparticles as label for ultrasensitive detection of tumor necrosis factor-α, Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 171–172, 2012, s. 1060–1065.
• [20] U. Eletxigerra, J. Martinez–Perdiguero, S. Merino, R. Villalonga, J.M. Pingarrón, S. Campuzano: Amperometric magnetoimmunoassay for the direct detection of tumor necrosis factor alpha biomarker in human serum, Analytica Chimica Acta, vol. 838, 2014, s. 37–44.
• [21] Y. Liu, Q. Zhou, A. Revzin: An aptasensor for electrochemical detection of tumor necrosis factor in human blood, Analyst, vol. 138, 2013, s. 4321–4326.
• [22] T.S. Pui, T. Bansal, P. Kongsuphol, S.K. Arya: Highly Sensitive Label Free Biosensor for Tumor Necrosis Factor, World Academy of Science, Engineering and Technology, vol. 69, 2012, s. 747–750.
• [23] J. Filik, K. Cyran, J. Skóra, A. Kaczmarek, K. Arkusz, E. Krasicka–Cydzik: Wykrywanie antygenu CA 15.3 metodami elektrochemicznymi na podłożu Ti/TiO2, Acta Bio–Optica et Informatica Medica, vol. 18, 2012, s. 134–138.
• [24] K. Arkusz, M. Nycz, E. Paradowska, E. Krasicka–Cydzik: Electrochemical detection method for interleukin-6 on titania nanotube platforms, Engineering of Biomaterials, vol. 17, 2014, s. 21–29.
• [25] J. Łoin, A. Kaczmarek, E. Krasicka-Cydzik: Próba opracowania platformy biosensora trzeciej generacji dla H2O2 na powierzchni tytanu pokrytej nanorurkami TiO2, Acta Bio-Medica et Informatica Medica, vol.16, (2010), s. 54−56.
• [26] D.G. Hardie (red.): Protein Phosphorylation: A Practical Approach, IRL Press, Nowy Jork, 1993.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).