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局在表面プラズモン共鳴に基づく金ナノバイオセンサーは、ヒトブルセラ症を診断することができ、迅速で手頃な方法を導入します

要約

ブルセラ症は、世界で最も一般的な細菌性人獣共通感染症と見なされています。検査結果は今日最も信頼できる診断ですが、現在の検査方法には多くの制限があります。この研究は、既存の欠点を排除または低減するために、局在表面プラズモン共鳴(LSPR)に基づく新しい技術の性能を設計および評価することを目的としています。この目的のために、滑らかなリポ多糖がブルセラメリテンシスから抽出されました。 および Brucellaabortus 共有相互作用により金ナノ粒子の表面に固定されます。いくつかの最適化プロセスの後、動的光散乱を使用してプローブの特性を評価しました。捕捉された抗ブルセラ抗体の検出は、LSPRピークの赤方偏移を測定した後、カットオフ値を決定することによって実行されました。これは、コントロールと真陽性患者の間に有意差があることを示しています( P 値<0.01)。さらに、真の陰性サンプルと陽性患者からの40の血清を使用して、その結果をゴールドスタンダード(培養)、標準チューブ凝集反応、および抗ブルセラ症IgMおよびIgGレベル(ELISA)と比較することにより、このメソッドのパフォーマンスを評価しました。感度、特異度、陽性予測値、および陰性予測値は、LSPRベースの方法の適切なパフォーマンスを示しました(それぞれ85%、100%、100%、および86%)。現在の研究結果は、ヒト血清中の抗ブルセラ抗体を検出するための有望な高速、便利、かつ安価な方法を提供します。これは、ブルセラ症を迅速かつ効果的に診断するために医療研究所で広く使用できます。

はじめに

ブルセラ科は、ブルセラ科に属する成長の遅いグラム陰性桿菌です[1]。ブルセラ属には、さまざまな家畜や野生動物に感染する通性細胞内細菌が含まれます[2]。近年の新しいタイプのブルセラ属の発見は、属を大幅に拡大しました。現在、この属には12種があり、そのうち4種にはブルセラ属が含まれます。メリテンシス B。中絶 B。 suis 、および B。カニス 人間の病気の主な原因です[3]。 B。メリテンシス 人間の中で最も毒性の強い種であると考えられています[3]。ブルセラ症は人を死に至らしめることはなく、人から人への感染の例外的なケースにすぎませんが、世界中で絶え間なく流行している人間のブルセラ症は、動物の生産性の低下を通じて深刻な公衆衛生上の懸念と経済的損害をもたらします。重要なことに、人間のブルセラ症の可能性が弱まり、病気の複雑な治療プロトコルにより、これらの細菌は生物兵器の候補薬剤になりました[4、5]。

ヒトのブルセラ症は、その臨床症状が非特異的であり、他のさまざまな疾患と重複しているため、「間違いの疾患」と呼ばれています[6]。したがって、診断の検査室での裏付けは、患者の正しい治療に不可欠です[7、8]。培養、血清学的検査、および核酸増幅検査はブルセラ症の診断を下すことができますが、これらの方法には多くの制限があります。文化では、ゴールドスタンダードとして、患者の適切な診断と治療を遅らせる主な制限は、長い潜伏期間です。高度な自動血液培養システム(BactecやBacTAlertシステムなど)はブルセラ症の急性症例を検出できますが、5〜7日間のインキュベーションが必要であり、長期にわたるサンプルのブラインド継代培養のインキュベーションとパフォーマンスも延長する必要があります[9]。特にブルセラ菌に繰り返し曝露された個人における特異性の欠如と偽陽性の結果は、血清学的検査に関する主な制限です[9、10]。それらは、核酸増幅アッセイによる疾患の優れた感度、特異性、安全性、および迅速な診断を持っていますが、これらの方法の臨床的重要性およびそれらの限られた治療上の意味は、患者における陽性の生体分子検査結果の長期的な忍耐力のために明確ではありません完全に回復した[9、11]。したがって、上記のすべてのテストの制限を克服し、同時にそれらの利点を強化できる方法を設計する必要があります。

過去10年間に、バイオセンシングにおけるさまざまな検出プラットフォームの感度を改善するための適切な手順を見つけるために多くの研究が捧げられてきたため、検出限界の低いバイオセンシングデバイスの改善はバイオマーカー検出研究の重要な要素になりました[12、13]。 。バイオセンサーは、生物学的成分を含む相互作用から信号を生成することにより、分析物を検出および定量化するために使用されます。最近、生体分子相互作用の比類のない特異性と組み合わされた光トランスデューサーの感度の向上により、多くの異なる光バイオセンサーが開発されました[14]。生物学的相互作用に応じた吸収帯の赤方偏移によって証明されるように、適用の容易さ、低温に対する感度、および信頼性の高い信号生成により、ナノ粒子の独自の光学特性に基づくテストは、生物学的マーカーの検出に費用効果があります。 15,16,17]。これらの検出方法は、分子量、電荷、屈折率などの分子の生物物理学的特性を使用して、特定の分子の活動を監視します。表面プラズモン共鳴は、表面に結合した生体分子を迅速かつ容易に検出するために使用されてきた、入射光への曝露後の表面電子の集団振動によって引き起こされる現象です[18、19]。 SPRは、ローカライズ(LSPR)または伝播(PSPR)の2つの主要な方法で構成されています[20、21]。その中で、局在表面プラズモンに基づく光学バイオセンサーは、その重要な応用可能性のために著しく発展しました[12、22]。この技術は、入射光の波長よりも短い導電性ナノ粒子の表面電子と、伝導帯で入射光が表面電子と相互作用するときに発生する光波との相互作用に由来します[23、24]。他の同様のプラットフォームと比較して、局在表面プラズモン共鳴ベースのバイオセンサーは、電磁界減衰長が短く、温度変化または温度変化によって引き起こされるバルク屈折率の変化に鈍感であるなど、いくつかの利点(例えば、表面プラズモン共鳴)を有する。周囲の媒体、および自由に伝播する光によって励起される能力[12]。したがって、ナノバイオセンサー技術では、LSPRベースのナノバイオセンサーは生体分子を検出するための最も強力なツールの1つと見なされています。

要するに、一方では、実験室ベースの戦略は依然としてブルセラ症の診断の主な基礎です。一方、現在の臨床方法は多くの制限に直面しています。したがって、既存の技術の欠点を克服することができる新しい代替方法を提案することは、治療プロトコルの主要な構成要素の1つであると考えられています。したがって、この研究は、ブルセラ症の診断のために生物学的サンプル中の抗ブルセラ抗体を検出するための、高速で、便利で、安価で、安全で、感度の高いLSPRベースのナノバイオセンサーを導入することを目的とした。この目的のために、B。メリテンシスとB.アボートスのリポ多糖類(LPS)を金ナノ粒子(GNP)にコーティングし、技術の特異性、感度、正の予測値(PPV)、および負の予測値(NPV)を評価しました。血清培養アッセイと比較して達成された結果を比較することによって。さらに、現在の研究では、酵素免疫測定法を実施して抗ブルセラ抗体(IgMとIgGの両方)を測定し、標準的なチューブ凝集試験を行って、従来の方法とは対照的に、現在設計されている技術がブルセラ症を検出する能力を評価しました。

メソッド

細菌培養とLPS抽出

Bの滑らかなひずみ。メリテンシス および B。中絶 ルリア–ベルターニで培養された [3]寒天。次のステップでは、バクテリアを収穫し、LPSを修正された熱フェノール水法を使用して抽出しました[25]。抽出されたLPSの品質を確認するために、硝酸銀染色を用いたドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE、Sigma-Aldrich、セントルイス、ミズーリ州、米国)を適用しました。 LPSの定量化は、 Salmonella typhimurium を使用して1,9-ジメチルメチレンブルー(Sigma-Aldrich、セントルイス、ミズーリ州、米国)を使用して実行されました。 標準として。タンパク質と核酸のコンタミネーションを評価するために、ブラッドフォード法と260nmでの吸光度を使用しました。

球状の金ナノ粒子の合成

金塩の化学的還元(HAuCl 4 )は、室温でのAuナノ粒子の迅速で安価なグリーン合成手順である金ナノ粒子の合成に使用されました[26]。説明した方法に従って、15 mgのクエン酸ナトリウム(Sigma-Aldrich、セントルイス、ミズーリ州、米国)を50 mlの蒸留脱イオン水に溶解し、氷浴に保持し、マグネチックスターラー(150 RPM)で混合しました。 。同時に、600 µlの金塩溶液(17.3 mM)を追加しました。続いて、1.2 mlの水素化ホウ素ナトリウム溶液(20 mM)を加えました。溶液を同様の条件下で2時間混合し、後で適用するために4°Cに保ちました。以前の研究によると、このタイプの合成では、クエン酸ナトリウムは、還元剤(AuIIIからAu0への還元を促進)、キャッピング剤(金ナノ粒子コロイド溶液を静電的に安定化)、およびpHメディエーター(Auの反応性を変更)として同時に機能します反応に関与する種)。このアッセイでは、HAuCl4の黄色の溶液から赤色の溶液を生成すると、酸化がゼロの状態で金が形成されることが示されます。

走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して金ナノ粒子の形態を研究し、Zetasizer NanoZS90(Malvern Instruments Ltd、Malvern、Worcestershire、UK)を使用してサイズ分布を評価しました。粒子サイズを測定するための基本原理として、散乱角90°の動的光散乱(DLS)を使用しました。 Zetasizer Nanoは、633nmの波長のレーザーを使用しました。この手法では、ブラウン運動によって引き起こされる粒子の広がりが測定され、ストークスとアインシュタインの関係式によってサイズ分布に変換されます[27]。ゼータ電位は、ナノ粒子の電気的表面電荷を決定するためにも適用されました。ナノ粒子の吸収スペクトルは、Cary 500 UVeviseNIR(紫外線-可視近赤外)分光光度計(オーストラリア、バリアン)によって記録されました。

ナノプローブ(バイオセンサー)の構築

金ナノ粒子のカルボキシル化

金ナノ粒子は、LPSをロードするためのGNPの表面を準備するためにチオグリコール酸リンカーでコーティングされました。つまり、1 mlのTGA溶液(1 mM)を1 mlの金ナノ粒子溶液と混合し、室温で24時間保持しました。コーティングされた金ナノ粒子を分離するために、溶液を12,000gで15分間遠心分離しました。その後、再蒸留脱イオン水による2回の洗浄ステップを使用して、過剰なTGAを除去しました。最後に、分光光度法を使用して、GNPの表面へのチオグリコール酸のコーティングを評価しました。

金ナノ粒子へのチオグリコール酸のコーティングの最適化

TGAのコーティングは、金ナノ粒子へのTGAのコーティング率を最適化するために、12、18、24、36、48時間などのさまざまな時間に行われました。続いて、光学密度を測定してグラフ化し、最良のインキュベーション時間を取得しました。

TGA修飾金ナノ粒子へのLPSの共有結合

TGAのカルボキシル基とLPSのアミン基の間の共有結合を刺激するために、カルボキシル基はEDC(生化学的結合に最も一般的なゼロ長架橋剤)とN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)分子によって活性化されました[28]。沈殿した金ナノ粒子を0.1mM EDC / NHS溶液に懸濁し、室温で30分間インキュベートしました。次のステップでは、0.05%Tween-20(PBST)(pH 7.4)を含む2 mlのリン酸緩衝生理食塩水(PBS)を追加しました。激しいボルテックスの後、ナノ粒子を12,000RPMで15分間遠心分離しました。遠心分離後、上澄みを除去した後、LPS溶液を加えた。続いて、混合物を超音波浴で10分間インキュベートした後、室温で3時間インキュベートしました。その後、2 mlのPBSTを加えて激しくボルテックスした後、12,000 RPMで15分間遠心分離し、上清を除去しました。最後に、ナノプローブを500 µlのPBSに再懸濁し、LSPRスペクトルを分光光度計で測定しました。金ナノ粒子へのLPSの付着を確認した後、さらなる研究のために溶液を4°Cに保ちました。図1は、TGAで修飾された金ナノ粒子の合成とLPSの付着に関する化学相互作用の方程式を示しています。

金ナノ粒子へのLPS付着の化学的相互作用。 A TGA分子、 B EDC + NHS相互作用、および C TGA修飾金ナノ粒子へのLPSの共有結合。番号1:ナノ粒子;番号2:LPS

LPS濃度の最適化

LPSの活性化TGAカルボキシル基への結合を最大化するために、LPS濃度(100、150、200、300、および560 µg)の関数としてLSPRスペクトルのピークシフトを評価することにより、LPSとAuのナノ粒子比の最適化を実行しました。 / ml)一定量のAuナノ粒子。

ナノプローブによる抗LPS抗体の検出

100 µlの希釈サンプル(PBSで1:50)を200 µlのバイオセンサーと混合し、ピペッティングにより混合しました。次のステップでは、室温で30分間インキュベートした後、バイオセンサーを12,000gで15分間遠心分離しました。最後に、バイオセンサーを200 µlのPBSに懸濁し、前述のように吸光度を測定しました。ナノバイオセンサーの機能を検証するために、市販のELISAキット(Pishtazteb Zaman、イラン)からポジティブコントロールとネガティブコントロールも提供されました。

倫理声明

ヒト血清の使用は、イランのファサ医科学大学の倫理委員会によって承認されました(IR.FUMS.1396.324)。血清ドナーの身元はコード化されており、この研究に関与した人には明らかにされていません。さらに、すべての手順は、国の規制に従った倫理的ガイドラインの下で実行されました。さらに、すべてのサンプルは、書面によるインフォームドコンセントに署名した被験者からのものでした。

設計されたメソッドの機能の評価

設計されたメソッドの機能を評価するために、20のケース(真の陽性)と20のコントロール(真の陰性)を含む40のサンプルが提供されました。このため、本研究で設計した方法の性能を培養結果と比較した。さらに、入手可能な市販のキット(Pishtaz Teb、テヘラン、イラン)を使用して、IgMおよびIgG抗体の血清レベルを評価しました。サンプル調製と抗体評価は、製造元のプロトコルに従って実行されました(特異度:99.85%、感度:99.4%)。さらに、LSPRベースの方法の性能と比較および検証するために、すべての血清サンプルに対して標準的なチューブ凝集反応試験を実施しました。設計されたメソッドのパフォーマンスを評価するために、LSPRベースのメソッドから得られた結果を、感度、特異度、正の予測値、および負の予測値を次の一般式に基づいて計算して、前述の従来のテストと比較しました。

> $$ \ begin {aligned} {\ text {Sensitivity}}&=\ frac {{{\ text {Number}} \、{\ text {of}} \、{\ text {True}} \、{\ text {Positives}}}} {{{\ text {Number}} \、{\ text {of}} \、{\ text {True}} \、{\ text {Positives}} \、+ \、{\ text {Number}} \、{\ text {of}} \、{\ text {False}} \、{\ text {Negatives}}}} \\ {\ text {Specificity}}&=\ frac {{{\ text {Number}} \、{\ text {of}} \、{\ text {True}} \、{\ text {Negatives}}}} {{\ text {Number}} \、{\ text {of }} \、{\ text {True}} \、{\ text {Negatives}} \、+ {\ text {Number}} \、{\ text {of}} \、{\ text {False}} \、 {\ text {Positives}}}} \\ {\ text {PPV}}&=\ frac {{{\ text {Number}} \、{\ text {of}} \、{\ text {True}} \ 、{\ text {Positives}}}} {{{\ text {Number}} \、{\ text {of}} \、{\ text {True}} \、{\ text {Positives}} \、+ \ 、{\ text {Number}} \、{\ text {of}} \、{\ text {False}} \、{\ text {Positives}}}} \\ {\ text {NPV}}&=\ frac {{{\ text {Number}} \、{\ text {of}} \、{\ text {True}} \、{\ text {Negatives}}}} {{{\ text {Number}} \、{ \ text {of}} \、{\ text {True}} \、{\ text {Negatives}} \、+ \、{\ text {Number}} \、{\ text {of}} \、{\ text {False}} \、{\ text {Negatives}}}} \\ \ end {aligned} $$

統計分析

この研究は、提案されたテスト、LSPR-ナノセンサー、参照標準テスト、培養、およびELISAやSATを含むいくつかの従来のテストの一致を評価して、ターゲット状態を特定する能力を判断することにより、古典的な診断パフォーマンス実験として分析されました。カットオフ値は、コントロール(真陰性)血清の平均に2回の標準偏差値(2SD)を加えて計算されました。コルモゴロフ-スミルノフ検定を実行して、正規性を判断し、データ分布を評価しました。パラメトリック分布を明らかにした正規性の結果に基づいて、ANOVA検定を使用してグループを比較しました。すべての統計分析は、Windowsバージョン8のGraphPadPrismとWindowsバージョン9のSPSSを使用して実行されました。

結果

リポ多糖抽出分析

SDS-PAGEは、LPS抽出の収率が使用済み細菌の湿重量の約1パーセントであることを示しました。さらに、核酸の濃度はLPS濃度の≤0.2%でした。重要なことに、ブラッドフォード法はタンパク質汚染がないことを示しました。

金ナノ粒子の特性評価

ナノ粒子のサイズ分布は、バイオセンサーの品質を決定します。以前の研究によると、ナノ粒子は特定のサイズを持っている必要があります。この点で、ナノ粒子の適切に小さいサイズは、適切なコロイド安定性、高い表面積対体積比をもたらし、高い結合速度のための迅速な動きは、生物学的標的との相互作用における高い親和性、高い感度、および高い選択性をもたらす。さらに、ナノ粒子は、粒子の表面にさまざまなリガンドが存在し、多価相互作用も得られるように、可能な限り大きくする必要があります[29、30、31]。 Guらのように。報告されているように、ナノ粒子のサイズと生物学的標的のサイズの比較可能性は、タンパク質の相互作用において特に重要です[32]。この研究では、2〜5 nmの抗ブルセラ抗体のサイズ[33]に従って、平均サイズが10 nmの金ナノ粒子を調製し、ZetasizerNanoZS90装置を使用してナノ粒子のサイズ分布を決定しました。 633nmの波長のレーザー。この手法は、ブラウン運動によって引き起こされる粒子の拡散をサイズ分布に変換できるストークス-アインシュタインの方程式の恩恵を受けています。図2によると、GNPは10nmスケールで均一に分布していました。ゼータ電位値は、GNPの表面電荷と安定性に関する詳細を明らかにしました。粒子は負に帯電しており、ゼータ電位は約− 28mVでした。さらに、表1にGNPの最大吸光度波長を示します。可視波長と紫外線波長は分光光度計で測定され、最大吸光度は530nmでした。 Turkevich法を使用して金ナノ粒子を生成しました。この方法の利点は、簡単で安価な製造プロセス、ナノ粒子のサイズを制御する能力、適切なコロイド安定性など、金ナノ粒子の製造です[34]。

SEM下での金ナノ粒子の構造。金ナノ粒子の均等な分布は、図によく反映されています

<図>

ナノバイオプローブの特性評価

上記のように、この研究ではTGA分子を使用して金ナノ粒子をLPSに接続し、530 nmでのLSPRピークをわずか4.55%減少させました。さらに、本研究では、金ナノ粒子への最大TGA付着を決定するために、いくつかのインキュベーション時間を実行しました。図3に示す結果によると、GNPとの24時間のTGAインキュベーションにより、金ナノ粒子の表面に最大のTGAコーティングが得られました。

金ナノ粒子へのチオグリコール酸のコーティングの最適化。図が示すように、隣接する時間が長くなったにもかかわらず、24時間のインキュベーション後の吸光度に有意な変化はありません。したがって、GNPにチオグリコール酸をコーティングするための最適化された時間として24時間が選択されました。 Y -軸は、530 nmでの吸光度強度(ナノ粒子の最大吸光度)を示しています。実験は3回行った。データは平均±SEMとして表されます。 a.u .:吸光度ユニット

LPSの最適化濃度の決定に関して、本研究では100、150、200、300、および560 ug / mlを含む濃度を調査しました。図4に示すように、濃度が高くなると、吸光度が低下します。結果によると、本研究では、LPS濃度を上げても吸収ピーク強度が著しく低下しなかったため、TGA修飾GNPの表面をコーティングするために300 ug / ml濃度のLPSを選択しました。

LPS濃度の最適化。 LPSの濃度が増加するにつれて、吸光度は大幅に減少しました。ただし、LPS濃度が300 mg / mlを超えて増加しても、LSPRの吸光度に有意な低下はありませんでした。したがって、言及された濃度が最適化された濃度として選択された。 Y -軸は、530 nmでの吸光度強度(ナノ粒子の最大吸光度)を示しています。実験は3回行った。データは平均±SEMとして表されます。 a.u .:吸光度ユニット

ナノバイオプローブ機能の評価

LSPR技術は表面に敏感な光学的方法であるため、抗体と抗原。バイオセンサーの正しい機能を確認するために、この研究では、力価が1:80の抗ブルセラLPS抗体とネガティブコントロールからなるポジティブコントロールを準備し、コントロールとのインキュベーション後のバイオセンサーのLSPRスペクトルを記録しました。図5に示すように、ネガティブコントロールとのインキュベーションはLSPRの吸光度に影響を与えませんでした。ただし、ポジティブコントロールとのインキュベーションにより、以前はレッドシフトと呼ばれていたLSPRの最大吸光度がシフトしました。したがって、LPS抗原への抗ブルセラ抗体の結合は、ナノプローブの表面に光が当たる発生率を制限します。

ポジティブおよびネガティブコントロールの存在下でのLSPRナノプローブのピーク。コントロールは、市販のELISAキットから提供されました

カットオフ値の決定

この目的のために、この研究では、培養および臨床観察に基づいて、真の陽性および陰性の被験者から40の血清を取得しました。図6に示すように、真の陰性サンプル(コントロール)の赤方偏移の平均は1.70 nmであり、真の陽性の患者( P )とは大幅に異なっていました。 値<0.001)。さらに、結果は、4.38nmの赤方偏移をカットオフ値として使用する必要があることを示しています。興味深いことに、コントロールの5%のみがカットオフ値を超える赤方偏移を示し、すべての患者の赤方偏移はカットオフ値を上回っていました。これは、メソッドのパフォーマンスが許容範囲内であり、カットオフ値の決定が信頼できることを示しています。

LSPRは、真の患者と対照被験者の血清における赤方偏移のピークです。感染した個人の血清に現れた抗体間の相互作用により、対照と比較した場合に有意に異なる赤方偏移が起こりました。さらに、この図は、カットオフポイントの定義に貴重なSD値と2SD値を示しています。実験は、各サンプルについて3回行った。 P 値<0.05は有意であると見なされました

バイオセンサー機能の検証

前のステップで、この研究は、サンプル中の抗ブルセラ抗体を同定するための迅速で安価な方法を導入しました。ただし、新しいメソッドの機能を確認する必要があります。この目的のために、この研究では、培養結果に基づいて、陰性および陽性サンプルの血清中の標準的なチューブ凝集反応、抗IgG、および抗IgMレベルを含む一連のサブ研究を実施しました。表2に示すように、現在の方法の感度はSAT単独の感度よりも低かった。重要なことに、LSPRベースのメソッドの特異性は、100%という最も許容できる結果を示しました。特異性と同様に、現在の方法の陽性予測値は、他の従来のテストよりも高かった(100%)。最終的に、SAT、IgG、IgM、およびLSPRベースのメソッドのNPVは、それぞれ90%、90%、81%、および86%でした。

<図>

ディスカッション

ブルセラ症は、おそらく牛、羊、山羊の家畜化後の最初の人間の感染症であると考えられています[35]。ブルセラ症は世界で最も蔓延している細菌性人獣共通感染症であり、毎年世界中で50万人の新しい人獣共通感染症が診断されています[9、36]。感染症は体のどの臓器にも影響を与える可能性があるため、ヒトブルセラ症の症状は病的ではありません[37]。検査結果は依然として疾患検出の信頼できる要因ですが、培養、血清学、および核酸増幅検査を含む現在の戦略は深刻な欠陥を示しています[9、38、39、40]。したがって、この研究では、制限を取り除くためにLSPRに基づく新しい診断方法を導入しようとしています。

近年、局在表面プラズモン共鳴がバイオセンサーの開発の基礎として使用されてきた。金ナノ粒子に関する現在の研究の利点とナノテクノロジーの進歩は、診断性能を改善するための主な要因と考えられてきました。プラズモン効果と調整可能な効果によるGNPの独特の色と光学特性は、他の粒子と比較して、これらの粒子の2つの優れた有益な特性です[12、41]。

この研究では、LSPRピークの赤方偏移を、LPS抗原と抗ブルセラ抗体間の相互作用の指標として使用しました。言い換えれば、対照サンプルと比較して、症例サンプルの血清中の抗体の存在は、ブルセラ症の指標であると想定することができるLSPR吸収ピークの有意な赤方偏移を引き起こした。コントロールサンプルとケースサンプルのレッドシフトには大きな違いがありますが、この違いでは血清中の抗体濃度を定量化できません。これは、この方法の重大な制限の1つと見なすことができます。ただし、ELISA関連の戦略など、いくつかの一般的な方法は通常、カットオフポイントと見なされることを覚えておく必要があります[42、43]。

重要なことに、この研究では、さまざまなパラメータを評価することにより、得られた結果を他の現在の方法と比較することにより、LSPRベースの手法のパフォーマンスを検証しました。最初に分析されたパラメータは、患者のブルセラ症検査が陽性である確率を決定する感度でした[44]。 Yagupsky等として。議論された[9]、現在のゴールドスタンダードと考えられている血液培養の感度は、特に慢性疾患と病巣感染症で低下します。さらに、この方法は、実験室の安全性の問題、細菌の増殖の遅さなど、他の深刻な制限にも直面しており、肯定的な結果は、この病気の明白な証拠です[45、46]。このLSPRベースの手法は、培養、SAT、ELISA依存キットなどの従来の感度の方法と比較して、信頼性が高く競争力のある結果を示しました。同時に、特異性、つまり患者が感染していない場合に検査が陰性になる確率が評価されました[45、47]。結果が示すように、他の診断戦略と比較して、設計されたLSPRベースの手法は特異性の点で最も重要な結果をもたらしました。人獣共通感染症の無症候性および自己限定的なエピソードが人獣共通感染症の流行地域で発生するため、以前の研究ではヒトブルセラ症の血清診断法の有効性と特異性が疑問視されていたため、この方法の重要な特徴です[48,49,50]。ただし、抗体関連の方法と同様に、現在の方法では、ブルセラ症から完全に回復した後でも、血清内での抗ブルセラ抗体の長期的な持続の可能性に抵抗します。

以前の研究と同様に、陽性の予測値は、すべての陽性の結果の合計に対する真の陽性の結果の比率として定義されました[51]。同様に、NPVは、すべての否定的な結果の合計に対する真の否定的な結果の比率として説明されました[51]。従来の診断戦略と比較して、現在設計されている方法は、最も素晴らしいPPVの結果を表しており、感染した個人と感染していない個人を区別する能力を示しています。さらに、NPVの結果を評価した結果、実際の患者から非患者を除外するLSPRベースの方法の有望な可能性が明らかになりました。

結論

この研究は、ブルセラ症を診断するための迅速、簡単、低コスト、信頼性が高く、経済的な方法を紹介しました。質的な結果や回復した個人で陽性になる可能性など、いくつかの小さな制限がありますが、説明した利点は、現在の検査室ベースの診断手順と比較して優れた機能を備えていることを示しています。

データと資料の可用性

現在の研究中に使用および/または分析されたデータセットは、合理的な要求に応じて対応する著者から入手できます。

略語

LPS:

リポ多糖

GNP:

金ナノ粒子

DLS:

動的光散乱

LSPR:

局在表面プラズモン共鳴

SAT:

標準的なチューブ凝集反応

ELISA:

酵素免疫測定法

PPV:

正の予測値

NPV:

負の予測値

PSPR:

表面プラズモン共鳴の伝播

SDS-PAGE:

ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動

SEM:

走査型電子顕微鏡

TGA:

チオグリコール酸

NHS:

N-ヒドロキシスクシンイミド

EDC:

N -(3-ジメチルアミノプロピル)- N '-エチルカルボジイミド塩酸塩

PBS:

リン酸緩衝生理食塩水


ナノマテリアル

  1. レーザーパルスとスパッタリング技術による導電性シリカナノファイバー/金ナノ粒子複合材料の合成
  2. 偏位したトランケートされたAgナノプリズム二量体への局在表面プラズモン共鳴依存性
  3. 金コーティングとプラズマ処理によるポリエーテルエーテルケトンの表面化学の調整
  4. 色素増感太陽電池の光学的および電気的特性に及ぼすTiO2中の金ナノ粒子分布の影響
  5. フェニルトリメトキシシランで修飾されたアルミナナノ粒子をベースにしたAl2O3:SiOCナノコンポジットの形成と発光特性
  6. 界面層の設計によるZnO膜の表面形態と特性の調整
  7. メタマテリアルにおける表面プラズモンポラリトンと磁気双極子共鳴の結合効果
  8. イプシロンに近いゼロに近いインジウムスズ酸化物に基づく偏光非感受性表面プラズモン偏光電気吸収変調器
  9. 金および銀ナノ粒子のグリーン合成のためのPlatycodiRadix(Platycodon grandiflorum)からのPlatycodonサポニン
  10. 磁性金ナノ粒子標識ヘパラナーゼモノクローナル抗体とその後の腫瘍磁気共鳴画像法への応用
  11. Cryptococcusneoformansの診断と光熱治療のための抗体結合シリカ修飾金ナノロッド:invitroでの実験