Rilevazione di endotossine salivari utilizzando un dispositivo per immunodosaggio a flusso laterale mono/policlonale combinato basato su anticorpi Riepilogo Riportiamo un test a flusso laterale (LFA) al punto di cura/uso per il rilevamento dell’endotossina P. gingivalis , un importante biomarcatore della saliva per la salute orale. Sono stati valutati due diversi approcci di progettazione sandwich LFA utilizzando la combinazione di anticorpi mono e policlonali o di soli anticorpi policlonali per rilevare le endotossine di P. gingivalis, con un limite di rilevamento di ~22 ng mL -1 e 46,5 ng mL -1 per soluzioni a base acquosa. e campioni basati sulla saliva, rispettivamente. LFA mostra anche una buona selettività nei confronti dell’endotossina di P. gingivalis rispetto ad altre endotossine e proteine. Il pretrattamento della saliva che combina la filtrazione con siringa e l’amido di patate inibisce con successo l’attività dell’α-amilasi e fornisce risultati migliori nei dispositivi LFA. |
I fluidi biologici, come sangue, urina, saliva e muco, sono forse la fonte più importante di informazioni sulla nostra condizione medica. Storicamente, e rimane così anche oggi, l’analisi del sangue è lo strumento diagnostico più comune. Il rilevamento convenzionale dei marcatori molecolari presenti nei campioni di biofluidi viene effettuato principalmente utilizzando il noto metodo della reazione a catena della polimerasi (PCR), che richiede personale addestrato e un periodo di tempo relativamente più lungo in laboratorio. Tuttavia, con il crescente utilizzo della diagnostica point-of-care (POC), altri biofluidi stanno acquisendo importanza. L’analisi rapida ed economica dei biomarcatori presenti in vari biofluidi può fornire un’indicazione precoce di varie condizioni mediche, migliorando così i risultati del trattamento e riducendo i costi medici.
Come dimostrato durante la pandemia della malattia da coronavirus (COVID), il test a flusso laterale (LFA) è una piattaforma POC versatile con molti vantaggi, come tempi di analisi rapidi, basso costo, interfaccia colorimetrica di facile utilizzo, processo di produzione semplice e senza necessità di controllo esterno. Poiché i kit di test domestici COVID LFA sono stati ampiamente utilizzati durante la pandemia, ora c’è una familiarità globale con i kit di test di analisi del flusso laterale (LFA). Inoltre, l’uso degli smartphone per le applicazioni LFA è stato sviluppato non solo per migliorare l’analisi dei risultati dei test ma anche per migliorare la sensibilità dell’LFA.
Le endotossine inducono una forte risposta immunitaria negli ospiti, ma servono anche come importanti biomarcatori utili per diagnosticare varie malattie batteriche . Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis), una delle oltre 700 specie batteriche presenti nella cavità orale e una delle 500 specie presenti nella placca sottogengivale, è un importante batterio patogeno gram-negativo responsabile della parodontite cronica . La malattia parodontale presenta un’infiammazione cronica causata da un’infezione batterica, che causa malattie gengivali e persino la perdita dei denti.
La presenza nella saliva di questo batterio in elevata concentrazione suggerisce che il paziente abbia una malattia parodontale cronica. Inoltre, a causa della stretta relazione tra P. gingivalis e altre importanti malattie sistemiche, come le malattie cardiovascolari, l’artrite reumatoide e le malattie neurodegenerative (Alzheimer), come emerso negli ultimi anni, la valutazione quantitativa del PG LPS è diventata una misura chiave nella salute orale, così come nell’intero sistema sanitario del corpo.
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Gli ingegneri dell’Università di Cincinnati hanno sviluppato un nuovo dispositivo in grado di avvisare i consumatori sui rischi precoci di carie dovute a malattie come gengivite e parodontite.
La gengivite, la prima forma di malattia gengivale, è causata da batteri. Ma non solo batteri qualsiasi. Il problema per i ricercatori era ottenere un dispositivo per identificare il particolare tipo responsabile della malattia, ha affermato Andrew Steckl, un eminente studioso dell’Ohio e illustre professore di ricerca presso l’UC College of Engineering and Applied Sciences.
"È stata una sfida arrivare al punto in cui possiamo rilevare questa tossina creata dai batteri responsabili della gengivite", ha detto. Steckl e il ricercatore senior dell’UC Daewoo Han hanno collaborato con Sancai Xie, uno scienziato senior della Procter & Gamble Co., e hanno descritto i loro risultati in un articolo pubblicato sulla rivista Sensors and Diagnostics della Royal Society of Chemistry .
Il team di ricerca di Steckl ha esplorato il biosensing per varie applicazioni. Hanno studiato gli ormoni dello stress nel sudore in collaborazione con l’Air Force Research Laboratory presso la base aeronautica di Wright-Patterson. Ora stanno studiando la saliva.
"Ci sono buone ragioni per usare la saliva", ha detto. "È relativamente abbondante e facile da ottenere con metodi non invasivi. E la saliva contiene molti elementi importanti che possono fungere da indicatori di salute".
I batteri della gengivite possono viaggiare attraverso il flusso sanguigno, causando malattie cardiovascolari e altri gravi problemi di salute, ha detto Steckl. Ma la saliva è un biofluido complicato, ha detto Han, l’autore principale dello studio.
I ricercatori hanno pretrattato il campione con fecola di patate per eliminare una proteina chiamata amilasi che potrebbe interferire con i risultati del test. Il loro test utilizza anticorpi che reagiscono alle endotossine presenti nei batteri.
"Daewoo ha lavorato molto duramente superando molti vicoli ciechi prima di raggiungere il successo", ha affermato Steckl. "Dico ai miei studenti che la ricerca è cercare, cercare e ricercare finché non si trova la risposta."
I test sanitari domiciliari sono disponibili da generazioni per usi specifici come il rilevamento della gravidanza. Ma la pandemia di COVID-19 ha introdotto un vasto pubblico di consumatori al concetto di monitorare la propria salute con le nuove tecnologie.
Secondo Allied Market Research, il settore dei test domestici dovrebbe generare 45 miliardi di dollari all’anno entro il 2031.
Steckl ha affermato di vedere molte opportunità per i nuovi prodotti di consumo. "I nostri risultati sono decisamente promettenti", ha detto Steckl. "A volte è facile. La maggior parte delle volte devi perseverare."
Conclusione sommaria Abbiamo dimostrato un test sandwich a flusso laterale (LFA) basato su anticorpi per rilevare P. gingivalis LPS, un importante biomarcatore della salute orale. Il dispositivo LFA ha un LOD di circa 22 ng ml -1 per campioni acquosi e un’eccellente selettività rispetto ad altri LPS e proteine salivari. Il rilevamento nella saliva umana è stato valutato in combinazione con amido di patate e filtrazione con siringa per ridurre l’interferenza delle biomolecole presenti nella saliva, in particolare degli enzimi α-amilasi. Le reazioni del test immunologico LFA con campioni di saliva hanno fornito risultati comparabili (LOD ~46,5 ng mL -1) a quelli con campioni a base di acqua. Verranno effettuati ulteriori sviluppi per migliorare la sensibilità del test utilizzando campioni di saliva. Verrà inoltre esplorata la capacità di rilevare più molecole LPS correlate alla malattia per effettuare diagnosi più accurate sulla salute dei pazienti. Infine, poiché la sensibilità dell’attuale rilevamento basato su anticorpi è significativamente influenzata dalle prestazioni dell’anticorpo coniugato, verrà studiato lo sviluppo di LFA sandwich basati su aptameri per migliorare la flessibilità e le prestazioni. Il pretrattamento per i campioni di saliva discusso sopra può essere utilizzato anche con dispositivi LFA sandwich a base di aptameri. |
