Upkonvertoivien nanopartikkelien pinnan muokkausmenetelmät ja niiden vaikutus partikkelien stabiilisuuteen ja luminesenssiominaisuuksiin Heterogeeninen upkonvertoiviin nanopartikkeleihin perustuva immunomääritys sydänspesifiselle troponiini I:lle

Abstract

Upkonvertoivat nanopartikkelit (engl. upconverting nanoparticle, UCNP) ovat lantanidi-ioneja sisältäviä epäorgaanisia fluoroforeja, jotka muuttavat virityksessä käytettävän lähi-infrapunavalon korkeampienergiseksi emissiovaloksi. Tämän ominaisuuden ansiosta autofluoresenssi ei häiritse upkonversio-luminesenssin mittausta biologisissa sovelluksissa. Koska sovellukset edellyttävät vesiympäristöä, pinnoitteen tulee suojata UCNP:eita riittävästi veden aiheuttamalta upkonversioluminesenssin sammutukselta. Tutkielman kirjallisessa osassa esitetään erilaisia UCNP:ien pinnan muokkausmenetelmiä, ja käsitellään niiden vaikutuksia UCNP:ien stabiilisuuteen ja luminesenssi-ominaisuuksiin.

Sydänperäinen troponiini I (engl. cardiac troponin I, cTnI) on sydäninfarktiin yhdistetty merkkiaine, jonka havaitseminen immunomäärityksellä auttaa sydäninfarktin diagnosointia. Tutkielman kokeellisen osan tarkoituksena oli kehittää UCNP-leimaan perustuva herkkä cTnI-immunomääritys, jossa voidaan käyttää yksinkertaista mittalaitetta. Tutkimus sisälsi kolme vaihetta, jotka olivat UCNP:ien pinnoitus hydrofiilisiksi, cTnI:tä tunnistavan vasta-aineen konjugoiti kovalenttisesti UCNP:ien pintaan ja heterogeeninen UCNP-leimaa käyttävä kaksipuolinen cTnI-immunomääritys. Eri vaiheissa käytettyjä menetelmiä optimoitiin UCNP-leiman epäspesifisen sitoutumisen vähentämiseksi ja cTnI-immunomäärityksen analyyttisen herkkyyden parantamiseksi. Immunomäärityksen toimivuutta testattiin, ja menetelmää muokattiin, jotta sillä voitaisiin määrittää myös tunnetut cTnI-pitoisuudet terveiden henkilöiden plasmanäytteistä.

Poly(akryylihapolla) pinnoitetulla UCNP-leimalla määritettiin parempi analyyttinen herkkyys kuin silikalla pinnoitetulla UCNP-leimalla. Muokatun cTnI-immunomäärityksen analyyttinen herkkyys oli 2,2 ng/l. Tutkimus osoitti, että UCNP-leimalla on mahdollista havaita erittäin alhaisia cTnI-pitoisuuksia. Plasmanäytteiden cTnI-saannoissa oli eroja valituilla määritysolosuhteilla, joten toimiva immunomääritys vaatii vielä olosuhteiden lisäoptimointia.