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A Point-of-Care Immunosensor Based on a Quartz Crystal Microbalance with Graphene Biointerface for Antibody Assay
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2020-10-25 , DOI: 10.1021/acssensors.0c01641 Piramon Hampitak 1 , Thomas A Jowitt 2 , Daniel Melendrez 1 , Maryline Fresquet 2 , Patrick Hamilton 3, 4 , Maria Iliut 1 , Kaiwen Nie 1 , Ben Spencer 1 , Rachel Lennon 3, 5 , Aravind Vijayaraghavan 1
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2020-10-25 , DOI: 10.1021/acssensors.0c01641 Piramon Hampitak 1 , Thomas A Jowitt 2 , Daniel Melendrez 1 , Maryline Fresquet 2 , Patrick Hamilton 3, 4 , Maria Iliut 1 , Kaiwen Nie 1 , Ben Spencer 1 , Rachel Lennon 3, 5 , Aravind Vijayaraghavan 1
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We present a sensitive and low-cost immunoassay, based on a customized open-source quartz crystal microbalance coupled with graphene biointerface sensors (G-QCM), to quantify antibodies in undiluted patient serum. We demonstrate its efficacy for a specific antibody against the phospholipase A2 receptor (anti-PLA2R), which is a biomarker in primary membranous nephropathy. A novel graphene–protein biointerface was constructed by adsorbing a low concentration of denatured bovine serum albumin (dBSA) on the reduced graphene oxide (rGO) sensor surface. The dBSA film prevents the denaturation of the protein receptor on the rGO surface and serves as the cross-linker for immobilization of the receptor for anti-PLA2R antibodies on the surface. The detection limit and selectivity of this G-QCM biosensor was compared with a commercial QCM system. The G-QCM immunoassay exhibited good specificity and high sensitivity toward the target, with an order of magnitude better detection limit (of 100 ng/mL) compared to the commercial system, at a fraction of the cost and with considerable time saving. The results obtained from patient sera compared favorably with those from enzyme-linked immunosorbent assay, validating the feasibility of use in clinical applications. The multifunctional dBSA-rGO platform provides a promising biofunctionalization method for universal immunoassay and biosensors. With the advantages of inexpensive, rapid, and sensitive detection, the G-QCM sensor and instrument form an effective autoimmune disease screening tool.
中文翻译：
基于石英晶体微天平和石墨烯生物界面的即时免疫传感器，用于抗体测定
我们提出了一种灵敏且低成本的免疫测定法，基于定制的开源石英晶体微天平与石墨烯生物界面传感器（G-QCM）的结合，用于量化未稀释的患者血清中的抗体。我们证明了其针对磷脂酶 A2 受体（抗 PLA2R）的特异性抗体的功效，磷脂酶 A2 受体是原发性膜性肾病的生物标志物。通过在还原氧化石墨烯（rGO）传感器表面吸附低浓度的变性牛血清白蛋白（dBSA）构建了一种新型石墨烯-蛋白质生物界面。 dBSA 膜可防止 rGO 表面上的蛋白质受体变性，并用作将抗 PLA2R 抗体受体固定在表面上的交联剂。该 G-QCM 生物传感器的检测限和选择性与商业 QCM 系统进行了比较。 G-QCM 免疫分析对目标表现出良好的特异性和高灵敏度，与商业系统相比，检测限高出一个数量级（100 ng/mL），而成本仅为商业系统的一小部分，并且节省了大量时间。从患者血清获得的结果与酶联免疫吸附测定的结果相比，验证了其在临床应用中的可行性。多功能dBSA-rGO平台为通用免疫分析和生物传感器提供了一种有前途的生物功能化方法。 G-QCM传感器和仪器具有廉价、快速、灵敏的检测优势，成为有效的自身免疫性疾病筛查工具。
更新日期：2020-11-25
中文翻译：
基于石英晶体微天平和石墨烯生物界面的即时免疫传感器，用于抗体测定
我们提出了一种灵敏且低成本的免疫测定法，基于定制的开源石英晶体微天平与石墨烯生物界面传感器（G-QCM）的结合，用于量化未稀释的患者血清中的抗体。我们证明了其针对磷脂酶 A2 受体（抗 PLA2R）的特异性抗体的功效，磷脂酶 A2 受体是原发性膜性肾病的生物标志物。通过在还原氧化石墨烯（rGO）传感器表面吸附低浓度的变性牛血清白蛋白（dBSA）构建了一种新型石墨烯-蛋白质生物界面。 dBSA 膜可防止 rGO 表面上的蛋白质受体变性，并用作将抗 PLA2R 抗体受体固定在表面上的交联剂。该 G-QCM 生物传感器的检测限和选择性与商业 QCM 系统进行了比较。 G-QCM 免疫分析对目标表现出良好的特异性和高灵敏度，与商业系统相比，检测限高出一个数量级（100 ng/mL），而成本仅为商业系统的一小部分，并且节省了大量时间。从患者血清获得的结果与酶联免疫吸附测定的结果相比，验证了其在临床应用中的可行性。多功能dBSA-rGO平台为通用免疫分析和生物传感器提供了一种有前途的生物功能化方法。 G-QCM传感器和仪器具有廉价、快速、灵敏的检测优势，成为有效的自身免疫性疾病筛查工具。
京公网安备 11010802027423号