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Ru(bpy)32+‐Loaded Mesoporous Silica Nanoparticles as Electrochemiluminescent Probes of a Lateral Flow Immunosensor for Highly Sensitive and Quantitative Detection of Troponin I
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2020-10-13 , DOI: 10.1002/smll.202004535 Donggu Hong 1 , Eun-Jung Jo 1 , Kihyeun Kim 1 , Mun-Beom Song 2 , Min-Gon Kim 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2020-10-13 , DOI: 10.1002/smll.202004535 Donggu Hong 1 , Eun-Jung Jo 1 , Kihyeun Kim 1 , Mun-Beom Song 2 , Min-Gon Kim 1
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The lateral flow immunosensor (LFI) is a widely used diagnostic tool for biomarker detection; however, its sensitivity is often insufficient for analyzing targets at low concentrations. Here, an electrochemiluminescent LFI (ECL‐LFI) is developed for highly sensitive detection of troponin I (TnI) using Ru(bpy)32+‐loaded mesoporous silica nanoparticles (RMSNs). A large amount of Ru(bpy)32+ is successfully loaded into the mesoporous silica nanoparticles with excellent loading capacity and shows strong ECL signals in reaction to tripropylamine. Antibody‐immobilized RMSNs are applied to detect TnI by fluorescence and ECL analysis after a sandwich immunoassay on the ECL‐LFI strip. The ECL‐LFI enables the highly sensitive detection of TnI‐spiked human serum within 20 min at femtomolar levels (≈0.81 pg mL−1) and with a wide dynamic range (0.001–100 ng mL−1), significantly outperforming conventional fluorescence detection (>3 orders of magnitude). Furthermore, TnI concentrations in 35 clinical serum samples across a low range (0.01–48.31 ng mL−1) are successfully quantified with an excellent linear correlation (R2 = 0.9915) using a clinical immunoassay analyzer. These results demonstrate the efficacy of this system as a high‐performance sensing strategy capable of capitalizing on future point‐of‐care testing markets for biomolecule detection.
中文翻译：
Ru（bpy）32+加载的介孔二氧化硅纳米粒子作为侧向流免疫传感器的电化学发光探针，用于肌钙蛋白I的高灵敏度和定量检测
侧向流免疫传感器（LFI）是用于生物标志物检测的广泛使用的诊断工具。但是，它的灵敏度通常不足以分析低浓度的目标。在这里，开发了一种电化学发光LFI（ECL-LFI），用于使用Ru（bpy）3 2+负载的中孔二氧化硅纳米粒子（RMSNs）进行肌钙蛋白I（TnI）的高灵敏度检测。大量的Ru（bpy）3 2+将其成功地以优异的负载能力负载到介孔二氧化硅纳米颗粒中，并且在与三丙胺的反应中显示出很强的ECL信号。在ECL-LFI条上进行夹心免疫测定后，将固定有抗体的RMSN用于荧光和ECL分析来检测TnI。ECL-LFI能够在20分钟内以飞摩尔水平（≈0.81pg mL -1）和宽动态范围（0.001–100 ng mL -1）高度灵敏地检测TnI掺入的人血清，大大优于传统的荧光检测（> 3个数量级）。此外，在35个临床血清样品中，低浓度（0.01–48.31 ng mL -1）内的TnI浓度已成功定量，并具有良好的线性相关性（R 2 = 0.9915），使用临床免疫分析仪进行分析。这些结果证明了该系统作为高性能传感策略的功效，能够利用未来的即时检测点市场进行生物分子检测。
更新日期：2020-11-06
中文翻译：
Ru（bpy）32+加载的介孔二氧化硅纳米粒子作为侧向流免疫传感器的电化学发光探针，用于肌钙蛋白I的高灵敏度和定量检测
侧向流免疫传感器（LFI）是用于生物标志物检测的广泛使用的诊断工具。但是，它的灵敏度通常不足以分析低浓度的目标。在这里，开发了一种电化学发光LFI（ECL-LFI），用于使用Ru（bpy）3 2+负载的中孔二氧化硅纳米粒子（RMSNs）进行肌钙蛋白I（TnI）的高灵敏度检测。大量的Ru（bpy）3 2+将其成功地以优异的负载能力负载到介孔二氧化硅纳米颗粒中，并且在与三丙胺的反应中显示出很强的ECL信号。在ECL-LFI条上进行夹心免疫测定后，将固定有抗体的RMSN用于荧光和ECL分析来检测TnI。ECL-LFI能够在20分钟内以飞摩尔水平（≈0.81pg mL -1）和宽动态范围（0.001–100 ng mL -1）高度灵敏地检测TnI掺入的人血清，大大优于传统的荧光检测（> 3个数量级）。此外，在35个临床血清样品中，低浓度（0.01–48.31 ng mL -1）内的TnI浓度已成功定量，并具有良好的线性相关性（R 2 = 0.9915），使用临床免疫分析仪进行分析。这些结果证明了该系统作为高性能传感策略的功效，能够利用未来的即时检测点市场进行生物分子检测。
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