Inmunoensaio magnético

O inmunoensaio magnético (MIA) é un tipo de inmunoensaio de diagnóstico que utiliza gránulos magnéticos como etiquetas marcadoras en lugar de encimas convencionais (ELISA), radioisótopos (RIA) ou restos fluorescentes (inmunoensaios fluorescentes) para detectar un analito especificado.^[1] O MIA implica a unión específica dun anticorpo ao seu antíxeno, onde unha etiqueta magnética se conxuga cun elemento do par. A presenza de contas magnéticas é entón detectada por un lector magnético (magnetómetro) que mide o cambio de campo magnético inducido polas contas. O sinal medido polo magnetómetro é proporcional á concentración do analito (virus, toxina, bacterias, marcador cardíaco etc.) na mostra inicial.

Etiquetas magnéticas editar

As contas magnéticas están feitas de partículas de óxido de ferro de tamaño nanométrico encapsuladas ou pegadas con polímeros. Estas contas magnéticas oscilan entre os 35 nm e os 4,5 μm. As nanopartículas magnéticas compoñentes varían de 5 a 50 nm e presentan unha calidade única chamada superparamagnetismo en presenza dun campo magnético aplicado externamente. Descuberta por primeira vez polo francés Louis Néel, premio Nobel de Física en 1970, esta calidade superparamagnética xa se utilizou para aplicación médica en resonancia magnética (RM) e en separacións biolóxicas, pero aínda non para etiquetar en aplicacións comerciais de diagnóstico. As etiquetas magnéticas presentan varias características moi ben adaptadas para tales aplicacións:

non se ven afectados pola química dos reactivos nin pola foto-decoloración e, polo tanto, son estables no tempo,
o fondo magnético nunha mostra biomolecular adoita ser insignificante,
a turbidez ou a tinguidura da mostra non teñen impacto nas propiedades magnéticas,
as contas magnéticas pódense manipular remotamente mediante magnetismo.

Detección editar

O inmunoensaio magnético (MIA) é capaz de detectar moléculas ou patóxenos seleccionados mediante o uso dun anticorpo marcado magneticamente. Funcionando dun xeito similar ao dun ELISA ou Western Blot, utilízase un proceso de unión de dous anticorpos para determinar as concentracións de analitos. MIA usa anticorpos que están a recubrir un cordón magnético. Estes anticorpos únense directamente ao patóxeno ou molécula desexados e o sinal magnético emitido polas perlas unidas lese mediante un magnetómetro. O maior beneficio que ofrece esta tecnoloxía para a inmunotinción é que se pode levar a cabo nun medio líquido, onde métodos como ELISA ou Western Blotting requiren un medio estacionario para que o obxectivo desexado poida unirse antes do anticorpo secundario (como HRP [Horse Radish Peroxidase]) pódese aplicar. Dado que o MIA pode realizarse nun medio líquido pódese realizar unha medición máis precisa das moléculas desexadas no sistema modelo. Dado que non se debe producir illamento para lograr resultados cuantificables, os usuarios poden controlar a actividade dentro dun sistema. Tendo unha mellor idea do comportamento do seu obxectivo.

Os modos nos que pode ocorrer esta detección son moi numerosos. A forma máis básica de detección é realizar unha mostra a través dunha columna de gravidade que conteña unha matriz de polietileno co anticorpo secundario. O composto diana únese ao anticorpo contido na matriz e as substancias residuais lávanse empregando un tampón escollido. Os anticorpos magnéticos pasan entón pola mesma columna e despois dun período de incubación, os anticorpos non ligados son lavados usando o mesmo método que antes. A lectura obtida a partir das contas magnéticas unidas á diana que son capturadas polos anticorpos da membrana úsase para cuantificar o composto diana en solución.

Ademais, debido a que é tan similar en metodoloxía a ELISA ou a Western Blot, os experimentos para MIA pódense adaptar para usar a mesma detección se o investigador quere cuantificar os seus datos dun xeito similar.

Magnetómetros editar

Un instrumento sinxelo pode detectar a presenza e medir o sinal magnético total dunha mostra, con todo, o desafío de desenvolver un MIA efectivo é separar o fondo magnético natural (ruído) do feble obxectivo (sinal) marcado magneticamente. Empregáronse varios enfoques e dispositivos para lograr unha relación sinal-ruído (SNR) significativa para aplicacións de detección biolóxica:

sensores magneto-resistivos xigantes e válvulas de xiro
voladizos piezo-resistivos
sensores indutivos
dispositivos de interferencia cuántica supercondutores (SQUID)
aneis magneto-resistivos anisotrópicos
e sensores Hall miniatura.^[2]

Pero a mellora do SNR a miúdo require un instrumento complexo para proporcionar dixitalización e extrapolación repetidas mediante o procesamento de datos ou un aliñamento preciso do obxectivo e do sensor de tamaño miniatura e coincidente. Máis alá deste requisito, o MIA que explota as propiedades magnéticas non lineais das etiquetas magnéticas pode utilizar con eficacia a capacidade intrínseca dun campo magnético para atravesar plástico, auga, nitrocelulosa e outros materiais, permitindo así medicións volumétricas reais en varios formatos de inmunoensaios. A diferenza dos métodos convencionais que miden a susceptibilidade de materiais superparamagnéticos, unha magnetización non lineal baseada en MIA elimina o impacto de materiais dia- ou paramagnéticos lineais como a matriz da mostra, plásticos consumibles e / ou nitrocelulosa. Aínda que o magnetismo intrínseco destes materiais é moi débil, con valores típicos de susceptibilidade de –10−5 (diá) ou + 10−3 (para), cando se está investigando cantidades moi pequenas de materiais superparamagnéticos, como nanogramos por proba, Non se pode ignorar o sinal de fondo xerado por materiais auxiliares. Na MIA baseada en propiedades magnéticas non lineais das etiquetas magnéticas as perlas expóñense a un campo magnético alternativo a dúas frecuencias, f1 e f2. En presenza de materiais non lineais como etiquetas superparamagnéticas, pódese rexistrar un sinal a frecuencias combinatorias, por exemplo, a f = f1 ± 2 × f2. Este sinal é exactamente proporcional á cantidade de material magnético dentro da bobina de lectura.

Esta tecnoloxía fai posibles os inmunoensaios magnéticos nunha variedade de formatos como:

proba de fluxo lateral convencional substituíndo etiquetas de ouro por etiquetas magnéticas

probas de fluxo vertical que permiten o interrogatorio de analitos raros (como bacterias) en mostras de gran volume

aplicacións microfluídicas e biochip

Tamén se describiu para aplicacións in vivo e para probas multiparamétricas.

Usos editar

MIA é unha técnica versátil que se pode empregar para unha gran variedade de prácticas.

Actualmente usouse para detectar virus en plantas para capturar patóxenos que normalmente devastarían cultivos como o virus da folla de uva, e o virus da pataca X. As súas adaptacións inclúen dispositivos portátiles que permiten ao usuario recompilar datos sensibles no campo .^[3]

A MIA tamén se pode usar para controlar medicamentos terapéuticos. Un informe dun caso dun paciente con transplante de ril de 53 anos detalla como os médicos foron capaces de alterar as cantidades do medicamento terapéutico.

Notas editar

↑ Zanut, A.; Fiorani, A.; Canola, S.; Saito, T.; Ziebart, N.; Rapino, S.; Rebeccani, S.; Barbon, A.; Irie, T.; Josel, H.; Negri, F.; Marcaccio, M.; Windfuhr, M.; Imai, K.; Valenti, G.; Paolucci, F. (2020). "Insights into the mechanism of coreactant electrochemiluminescence facilitating enhanced bioanalytical performance.". Nat. Commun. 11 (1): 2668. Bibcode:2020NatCo..11.2668Z. PMC 7260178. PMID 32472057. doi:10.1038/s41467-020-16476-2.
↑ Rife, J.C.; Miller, M.M.; Sheehan, P.E.; Tamanaha, C.R.; Tondra, M.; Whitman, L.J. (2003). "Design and performance of GMR sensors for the detection of magnetic microbeads in biosensors". Sensors and Actuators A: Physical (Elsevier BV) 107 (3): 209–218. ISSN 0924-4247. doi:10.1016/s0924-4247(03)00380-7. ^{[Verificar credibilidade]}
↑ Nikitin, M. P.; Torno, M.; Chen, H.; Rosengart, A.; Nikitin, P. I. (2008). "Quantitative real-time in vivo detection of magnetic nanoparticles by their nonlinear magnetization". Journal of Applied Physics (AIP Publishing) 103 (7): 07A304. Bibcode:2008JAP...103gA304N. ISSN 0021-8979. doi:10.1063/1.2830947. ^{[Verificar credibilidade]}

Véxase tamén editar

Outros artigos editar

Ligazóns externas editar

[1] Zanut, A.; Fiorani, A.; Canola, S.; Saito, T.; Ziebart, N.; Rapino, S.; Rebeccani, S.; Barbon, A.; Irie, T.; Josel, H.; Negri, F.; Marcaccio, M.; Windfuhr, M.; Imai, K.; Valenti, G.; Paolucci, F. (2020). "Insights into the mechanism of coreactant electrochemiluminescence facilitating enhanced bioanalytical performance.". Nat. Commun. 11 (1): 2668. Bibcode:2020NatCo..11.2668Z. PMC 7260178. PMID 32472057. doi:10.1038/s41467-020-16476-2.

[2] Rife, J.C.; Miller, M.M.; Sheehan, P.E.; Tamanaha, C.R.; Tondra, M.; Whitman, L.J. (2003). "Design and performance of GMR sensors for the detection of magnetic microbeads in biosensors". Sensors and Actuators A: Physical (Elsevier BV) 107 (3): 209–218. ISSN 0924-4247. doi:10.1016/s0924-4247(03)00380-7. ^{[Verificar credibilidade]}

[3] Nikitin, M. P.; Torno, M.; Chen, H.; Rosengart, A.; Nikitin, P. I. (2008). "Quantitative real-time in vivo detection of magnetic nanoparticles by their nonlinear magnetization". Journal of Applied Physics (AIP Publishing) 103 (7): 07A304. Bibcode:2008JAP...103gA304N. ISSN 0021-8979. doi:10.1063/1.2830947. ^{[Verificar credibilidade]}

[1]

[2]

[3]