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On-site visual quantification of alkaline phosphatase activity in cells using a smartphone-based approach
Analytica Chimica Acta ( IF 5.7 ) Pub Date : 2024-12-06 , DOI: 10.1016/j.aca.2024.343528 Caizhao Cheng, Wenjun Dong, Xingyu Zhao, Jiayun Chen, Sui Wang, Yufang Hu, Zhihe Qing
Analytica Chimica Acta ( IF 5.7 ) Pub Date : 2024-12-06 , DOI: 10.1016/j.aca.2024.343528 Caizhao Cheng, Wenjun Dong, Xingyu Zhao, Jiayun Chen, Sui Wang, Yufang Hu, Zhihe Qing
Alkaline phosphatase (ALP) is a critical biomarker associated with various physiological and pathological processes, making its detection essential for disease diagnosis and biomedical research. In this study, we developed a novel, simple, and portable visual quantification method for ALP activity in cells using an efficient Cu0.9 Zn0.1 S nanomaterial with peroxidase-like properties, integrated into a smartphone-based platform for enhanced usability. The Cu0.9 Zn0.1 S nanomaterial catalyzes the breakdown of H₂O₂, generating ·OH radicals that oxidize the colorless substrate TMB into blue oxTMB, which is subsequently reduced back to TMB by ascorbic acid (AA). We employed an indirect colorimetric approach for ALP detection, leveraging ALP's ability to catalyze the dephosphorylation of l -ascorbic acid-2-phosphate (AAP) to produce AA. This method enabled highly sensitive and precise quantification of ALP with a detection limit of 0.47 mU/L and a linear range from 0.001 to 100 U/L. The established smartphone platform not only facilitated real-time data processing but also transformed the detection system into a portable and accessible laboratory. The method was successfully applied to detect ALP in various cancer cell lines, with the highest levels found in HepG2 cells. Moreover, the results were consistent with those obtained using traditional kit-based methods, highlighting the accuracy and reliability of our approach. The system was also applied to evaluate ALP inhibitors, demonstrating its versatility in biomedical applications. This innovative, cost-effective, and highly sensitive colorimetric sensing strategy offers immense potential for clinical diagnostics, cancer research, and inhibitor screening, particularly in on-site, resource-limited, or emergency scenarios.
中文翻译:
使用基于智能手机的方法对细胞中的碱性磷酸酶活性进行现场视觉定量
碱性磷酸酶 (ALP) 是与各种生理和病理过程相关的关键生物标志物,因此其检测对于疾病诊断和生物医学研究至关重要。在这项研究中,我们使用具有过氧化物酶样特性的高效 Cu0.9Zn0.1S 纳米材料开发了一种新颖、简单且便携的细胞中 ALP 活性视觉定量方法,并将其集成到基于智能手机的平台中以增强可用性。Cu0.9Zn0.1S 纳米材料催化 H₂O₂ 分解,生成 ·OH 自由基将无色底物 TMB 氧化成蓝色 oxTMB,随后被抗坏血酸 (AA) 还原回 TMB。我们采用间接比色法检测 ALP,利用 ALP 催化 l-抗坏血酸-2-磷酸 (AAP) 去磷酸化产生 AA 的能力。该方法能够对 ALP 进行高灵敏度和精密定量,检测限为 0.47 mU/L,线性范围为 0.001 至 100 U/L。已建立的智能手机平台不仅促进了实时数据处理,而且还将检测系统转变为一个便携式和可访问的实验室。该方法已成功应用于检测各种癌细胞系中的 ALP,其中 HepG2 细胞中的水平最高。此外,结果与使用传统的基于试剂盒的方法获得的结果一致,突出了我们方法的准确性和可靠性。该系统还用于评估 ALP 抑制剂,展示了其在生物医学应用中的多功能性。这种创新、经济高效且高灵敏度的比色传感策略为临床诊断、癌症研究和抑制剂筛选提供了巨大的潜力,特别是在现场、资源有限或紧急情况下。
更新日期:2024-12-06
中文翻译:
使用基于智能手机的方法对细胞中的碱性磷酸酶活性进行现场视觉定量
碱性磷酸酶 (ALP) 是与各种生理和病理过程相关的关键生物标志物,因此其检测对于疾病诊断和生物医学研究至关重要。在这项研究中,我们使用具有过氧化物酶样特性的高效 Cu0.9Zn0.1S 纳米材料开发了一种新颖、简单且便携的细胞中 ALP 活性视觉定量方法,并将其集成到基于智能手机的平台中以增强可用性。Cu0.9Zn0.1S 纳米材料催化 H₂O₂ 分解,生成 ·OH 自由基将无色底物 TMB 氧化成蓝色 oxTMB,随后被抗坏血酸 (AA) 还原回 TMB。我们采用间接比色法检测 ALP,利用 ALP 催化 l-抗坏血酸-2-磷酸 (AAP) 去磷酸化产生 AA 的能力。该方法能够对 ALP 进行高灵敏度和精密定量,检测限为 0.47 mU/L,线性范围为 0.001 至 100 U/L。已建立的智能手机平台不仅促进了实时数据处理,而且还将检测系统转变为一个便携式和可访问的实验室。该方法已成功应用于检测各种癌细胞系中的 ALP,其中 HepG2 细胞中的水平最高。此外,结果与使用传统的基于试剂盒的方法获得的结果一致,突出了我们方法的准确性和可靠性。该系统还用于评估 ALP 抑制剂,展示了其在生物医学应用中的多功能性。这种创新、经济高效且高灵敏度的比色传感策略为临床诊断、癌症研究和抑制剂筛选提供了巨大的潜力,特别是在现场、资源有限或紧急情况下。