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Critical Comparison between Large and Mini Vertical Flow Immunoassay Platforms for Yersinia Pestis Detection
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2021-05-14 , DOI: 10.1021/acs.analchem.0c05278 Jasmine Pramila Devadhasan 1 , Jian Gu 1, 2 , Peng Chen 1 , Stanley Smith 1 , Baiju Thomas 1 , Marcellene Gates-Hollingsworth 3 , Derrick Hau 3 , Sujata Pandit 3 , David AuCoin 3 , Frederic Zenhausern 1, 2
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2021-05-14 , DOI: 10.1021/acs.analchem.0c05278 Jasmine Pramila Devadhasan 1 , Jian Gu 1, 2 , Peng Chen 1 , Stanley Smith 1 , Baiju Thomas 1 , Marcellene Gates-Hollingsworth 3 , Derrick Hau 3 , Sujata Pandit 3 , David AuCoin 3 , Frederic Zenhausern 1, 2
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Yersinia pestis is a Gram-negative bacterium that is the causative agent of plague and is widely recognized as a potential biological weapon. Due to the high fatality rate of plague when diagnosis is delayed, the development of rapid, sensitive, specific, and cost-effective methods is needed for its diagnosis. The Y. pestis low calcium response V (LcrV) protein has been identified as a potential microbial biomarker for the diagnosis of plague. In this paper, we present a highly sensitive, paper-based, vertical flow immunoassay (VFI) prototype for the detection of LcrV and the diagnosis of plague. An antigen-capture assay using monoclonal antibodies is employed to capture and detect the LcrV protein, using a colorimetric approach. In addition, the effect of miniaturizing the VFI device is explored based on two different sizes of VFI platforms, denoted as “large VFI” and “mini VFI.” Also, a comparative analysis is performed between the VFI platform and a lateral flow immunoassay (LFI) platform to exhibit the improved assay sensitivity suitable for point-of-care (POC) diagnostics. The analytical sensitivity or limit of detection (LOD) in the mini VFI is approximately 0.025 ng/mL, that is, 10 times better than that of the large VFI platform or 80 times over a standard lateral flow configuration. The low LOD of the LcrV VFI appears to be highly suitable for testing clinical samples and potentially diagnosing plague at earlier time points. In addition, optimization of the gold nanoparticle (AuNP) concentration, nanomaterial plasmonic properties, and flow velocity analysis could improve the performance of the VFI. Furthermore, we developed automated image analysis software that shows potential for integrating the diagnostic system into a smartphone. These methods and findings demonstrate that the VFI platform is a highly sensitive device for detecting the LcrV and potentially many other biomarkers.
中文翻译：
用于耶尔森氏菌检测的大型和小型垂直流动免疫分析平台的关键比较
鼠疫耶尔森菌是一种革兰氏阴性菌，是鼠疫的病原体，被广泛认为是一种潜在的生物武器。由于延迟诊断鼠疫的致死率很高，因此需要开发快速、灵敏、特异且具有成本效益的方法对其进行诊断。在鼠疫菌低钙反应 V (LcrV) 蛋白已被确定为诊断鼠疫的潜在微生物生物标志物。在本文中，我们提出了一种用于检测 LcrV 和诊断鼠疫的高灵敏度、基于纸张的垂直流动免疫分析 (VFI) 原型。使用单克隆抗体的抗原捕获分析用于捕获和检测 LcrV 蛋白，使用比色法。此外，基于两种不同尺寸的 VFI 平台，分别表示为“大型 VFI”和“迷你 VFI”，探索了 VFI 设备小型化的效果。此外，在 VFI 平台和侧流免疫测定 (LFI) 平台之间进行了比较分析，以展示适用于即时 (POC) 诊断的改进的测定灵敏度。微型 VFI 中的分析灵敏度或检测限 (LOD) 约为 0。025 ng/mL，即比大型 VFI 平台好 10 倍或比标准横向流动配置好 80 倍。LcrV VFI 的低 LOD 似乎非常适合测试临床样本并可能在更早的时间点诊断鼠疫。此外，金纳米颗粒 (AuNP) 浓度、纳米材料等离子体特性和流速分析的优化可以提高 VFI 的性能。此外，我们开发了自动图像分析软件，显示出将诊断系统集成到智能手机中的潜力。这些方法和发现表明 VFI 平台是一种用于检测 LcrV 和许多其他潜在生物标志物的高度敏感的设备。比大型 VFI 平台好 10 倍或比标准横向流动配置好 80 倍。LcrV VFI 的低 LOD 似乎非常适合测试临床样本并可能在更早的时间点诊断鼠疫。此外，金纳米颗粒 (AuNP) 浓度、纳米材料等离子体特性和流速分析的优化可以提高 VFI 的性能。此外，我们开发了自动图像分析软件，显示出将诊断系统集成到智能手机中的潜力。这些方法和发现表明 VFI 平台是一种用于检测 LcrV 和许多其他潜在生物标志物的高度敏感的设备。比大型 VFI 平台好 10 倍或比标准横向流动配置好 80 倍。LcrV VFI 的低 LOD 似乎非常适合测试临床样本并可能在更早的时间点诊断鼠疫。此外，金纳米颗粒 (AuNP) 浓度、纳米材料等离子体特性和流速分析的优化可以提高 VFI 的性能。此外，我们开发了自动图像分析软件，显示出将诊断系统集成到智能手机中的潜力。这些方法和发现表明 VFI 平台是一种用于检测 LcrV 和许多其他潜在生物标志物的高度敏感的设备。LcrV VFI 的低 LOD 似乎非常适合测试临床样本并可能在更早的时间点诊断鼠疫。此外，金纳米颗粒 (AuNP) 浓度、纳米材料等离子体特性和流速分析的优化可以提高 VFI 的性能。此外，我们开发了自动图像分析软件，显示出将诊断系统集成到智能手机中的潜力。这些方法和发现表明 VFI 平台是一种用于检测 LcrV 和许多其他潜在生物标志物的高度敏感的设备。LcrV VFI 的低 LOD 似乎非常适合测试临床样本并可能在更早的时间点诊断鼠疫。此外，金纳米颗粒 (AuNP) 浓度、纳米材料等离子体特性和流速分析的优化可以提高 VFI 的性能。此外，我们开发了自动图像分析软件，显示出将诊断系统集成到智能手机中的潜力。这些方法和发现表明 VFI 平台是一种用于检测 LcrV 和许多其他潜在生物标志物的高度敏感的设备。我们开发了自动图像分析软件，显示出将诊断系统集成到智能手机中的潜力。这些方法和发现表明 VFI 平台是一种用于检测 LcrV 和许多其他潜在生物标志物的高度敏感的设备。我们开发了自动图像分析软件，显示出将诊断系统集成到智能手机中的潜力。这些方法和发现表明 VFI 平台是一种用于检测 LcrV 和许多其他潜在生物标志物的高度敏感的设备。
更新日期：2021-07-13
中文翻译：
用于耶尔森氏菌检测的大型和小型垂直流动免疫分析平台的关键比较
鼠疫耶尔森菌是一种革兰氏阴性菌，是鼠疫的病原体，被广泛认为是一种潜在的生物武器。由于延迟诊断鼠疫的致死率很高，因此需要开发快速、灵敏、特异且具有成本效益的方法对其进行诊断。在鼠疫菌低钙反应 V (LcrV) 蛋白已被确定为诊断鼠疫的潜在微生物生物标志物。在本文中，我们提出了一种用于检测 LcrV 和诊断鼠疫的高灵敏度、基于纸张的垂直流动免疫分析 (VFI) 原型。使用单克隆抗体的抗原捕获分析用于捕获和检测 LcrV 蛋白，使用比色法。此外，基于两种不同尺寸的 VFI 平台，分别表示为“大型 VFI”和“迷你 VFI”，探索了 VFI 设备小型化的效果。此外，在 VFI 平台和侧流免疫测定 (LFI) 平台之间进行了比较分析，以展示适用于即时 (POC) 诊断的改进的测定灵敏度。微型 VFI 中的分析灵敏度或检测限 (LOD) 约为 0。025 ng/mL，即比大型 VFI 平台好 10 倍或比标准横向流动配置好 80 倍。LcrV VFI 的低 LOD 似乎非常适合测试临床样本并可能在更早的时间点诊断鼠疫。此外，金纳米颗粒 (AuNP) 浓度、纳米材料等离子体特性和流速分析的优化可以提高 VFI 的性能。此外，我们开发了自动图像分析软件，显示出将诊断系统集成到智能手机中的潜力。这些方法和发现表明 VFI 平台是一种用于检测 LcrV 和许多其他潜在生物标志物的高度敏感的设备。比大型 VFI 平台好 10 倍或比标准横向流动配置好 80 倍。LcrV VFI 的低 LOD 似乎非常适合测试临床样本并可能在更早的时间点诊断鼠疫。此外，金纳米颗粒 (AuNP) 浓度、纳米材料等离子体特性和流速分析的优化可以提高 VFI 的性能。此外，我们开发了自动图像分析软件，显示出将诊断系统集成到智能手机中的潜力。这些方法和发现表明 VFI 平台是一种用于检测 LcrV 和许多其他潜在生物标志物的高度敏感的设备。比大型 VFI 平台好 10 倍或比标准横向流动配置好 80 倍。LcrV VFI 的低 LOD 似乎非常适合测试临床样本并可能在更早的时间点诊断鼠疫。此外，金纳米颗粒 (AuNP) 浓度、纳米材料等离子体特性和流速分析的优化可以提高 VFI 的性能。此外，我们开发了自动图像分析软件，显示出将诊断系统集成到智能手机中的潜力。这些方法和发现表明 VFI 平台是一种用于检测 LcrV 和许多其他潜在生物标志物的高度敏感的设备。LcrV VFI 的低 LOD 似乎非常适合测试临床样本并可能在更早的时间点诊断鼠疫。此外，金纳米颗粒 (AuNP) 浓度、纳米材料等离子体特性和流速分析的优化可以提高 VFI 的性能。此外，我们开发了自动图像分析软件，显示出将诊断系统集成到智能手机中的潜力。这些方法和发现表明 VFI 平台是一种用于检测 LcrV 和许多其他潜在生物标志物的高度敏感的设备。LcrV VFI 的低 LOD 似乎非常适合测试临床样本并可能在更早的时间点诊断鼠疫。此外，金纳米颗粒 (AuNP) 浓度、纳米材料等离子体特性和流速分析的优化可以提高 VFI 的性能。此外，我们开发了自动图像分析软件，显示出将诊断系统集成到智能手机中的潜力。这些方法和发现表明 VFI 平台是一种用于检测 LcrV 和许多其他潜在生物标志物的高度敏感的设备。我们开发了自动图像分析软件，显示出将诊断系统集成到智能手机中的潜力。这些方法和发现表明 VFI 平台是一种用于检测 LcrV 和许多其他潜在生物标志物的高度敏感的设备。我们开发了自动图像分析软件，显示出将诊断系统集成到智能手机中的潜力。这些方法和发现表明 VFI 平台是一种用于检测 LcrV 和许多其他潜在生物标志物的高度敏感的设备。
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