Using Carbon Quantum Dots for the Determination of Aminoglycoside Antibiotics by Fluorescence Polarization Immunoassay

M. Yu. Larina; Ларина М. Ю.; O. V. Farafonova; Фарафонова О. В.; S. A. Eremin; Еремин С. А.; T. N. Ermolayeva; Ермолаева Т. Н.

doi:10.31857/S0044450222110068

Применение углеродных квантовых точек для определения аминогликозидных антибиотиков методом поляризационного флуоресцентного иммуноанализа

Авторы: Ларина М.Ю.¹, Фарафонова О.В.¹, Еремин С.А.², Ермолаева Т.Н.¹
Учреждения:
1. Липецкий государственный технический университет
2. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Выпуск: Том 78, № 1 (2023)
Страницы: 34-42
Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
Статья получена: 14.10.2023
URL: https://bakhtiniada.ru/0044-4502/article/view/135996
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044450222110068
EDN: https://elibrary.ru/KKHWLP
ID: 135996

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Изучены условия получения углеродных квантовых точек (УКТ) с зеленой флуоресценцией путем ультразвуковой обработки многослойных углеродных нанотрубок в смеси HNO₃ и H₂SO₄ (УКТ-1) и микроволнового разложения 9,10-динитроантрацена в этаноле (УКТ-2). Методом атомно-силовой микроскопии оценены размеры УКТ, а методами спектрофотометрии и флуоресценции их оптические свойства. Для выявления на поверхности УКТ активных функциональных групп, участвующих в образовании устойчивых связей при синтезе трейсеров, применен метод ИК-спектрометрии. Показана возможность применения УКТ в качестве меток в поляризационном флуоресцентном иммуноанализе (ПФИА). Разработаны методики определения аминогликозидных антибиотиков гентамицина, стрептомицина и амикацина методом ПФИА на TDx-анализаторе (Abbott Diagnostics, США), приведены их метрологические характеристики. Предел обнаружения составляет (нг/мл) 20, 10 и 3, а диапазон определяемых содержаний (мкг/мл) 0.05–3.00, 0.02–6.00 и 0.01–3.00 для гентамицина, стрептомицина и амикацина соответственно. Методики апробированы при определении гентамицина, стрептомицина и амикацина в молочных продуктах.

Ключевые слова

углеродные квантовые точки, флуоресцентные метки, поляризационный флуоресцентный иммуноанализ, аминогликозидные антибиотики.

Список литературы

Горячева И.Ю. Современные тенденции развития иммунохимических методов анализа медицинских объектов // Журн. аналит. химии. 2015. Т. 70. № 8. С. 787. (Goryacheva I.Yu. Modern trends in the development of immunochemical methods for the analysis of medical objects // J. Anal. Chem. 2015.V. 70. № 8. P. 903.)
Speranskaya E.S., Goryacheva I.Yu. Fluorescent quantum dots: Synthesis, modification, and application in immunoassays // Nanotechnologies in Russia. 2013. V. 8. № 11–12. P. 685.
Di Nardo F., Anfossi L., Giovannoli C., Passini C., Goftman V.V., Goryacheva I.Yu., Baggiani C. A fluorescent immunochromatographic strip test using quantum dots for fumonisins detection // Talanta. 2016. V. 150. P. 463.
Anfossi L., Di Nardo F., Cavalera S., Giovannoli C., Spano G., Speranskaya E.S., Baggiani C. A lateral flow immunoassay for straightforward determination of fumonisin mycotoxins based on the quenching of the fluorescence of CdSe/ZnS quantum dots by gold and silver nanoparticles // Microchim. Acta. 2018. V. 185. № 2. P. 94.
Zhang C., Han Y., Lin L., Deng N., Chen B., Liu Y. Development of quantum dots-labeled antibody fluorescence immunoassays for the detection of morphine // J. Agric. Food Chem. 2017. V. 65. № 6. P. 1290.
Zhu L., Cui X., Wu J., Wang Z., Wang P., Hou Y., Yang M. Fluorescence immunoassay based on carbon dots as labels for the detection of human immunoglobulin G // Anal. Methods. 2014. V. 6. № 12. P. 4430.
Cahuilla A., Soriano M.L., Carrillo-Carrion C., Valances M. Semiconductor and carbon-based fluorescent nanodots: The need for consistency // Chem. Commun. 2016. V. 52. P. 1311.
Li S., Wang Y., Mu X., Sheng W., Wang J., Wang S. Two fluorescence quenching immunochromatographic assays based on carbon dot and quantum dot as donor probes for the determination of enrofloxacin // Anal. Methods. 2019. V. 11. P. 2378.
Pan M., Xie X., Liu K., Yang J., Hong L., Wang S. Fluorescent carbon quantum dots — Synthesis, functionalization and sensing application in food // Analysis. Nanomaterials. 2020. V. 10. № 5. P. 930.
Chunduri L.A.A., Haleyurgirisetty M.K., Patnaik S., Bulagonda P.E., Kurdekar A., Liu J. Development of carbon dot-based microplate and microfluidic chip immunoassay for rapid and sensitive detection of HIV-1 p24 antigen // Microfluid Nanofluid. 2016. V. 20. P. 167
Zhang C., Yu X., Shi X., Han Y., Guo Z., Liu Y. Development of carbon quantum dot–labeled antibody fluorescence immunoassays for the detection of morphine in hot pot soup base // Food Anal. Methods. 2020. V. 13. P. 1042.
Yao D., Liang A., Jiang Z. A fluorometric clenbuterol immunoassay using sulfur and nitrogen doped carbon quantum dots // Microchim. Acta. 2020. V. 186. P. 323.
Zhu L., Cui X., Wu J., Wang Z., Wang P., Hou Y., Yang M. Fluorescence immunoassay based on carbon dots as labels for the detection of human immunoglobulin G // Anal. Methods. 2014. V. 6. № 12. P. 4430.
Воронежцева О.В., Еремин С.А., Ермолаева Т.Н. Определение аминогликозидных антибиотиков в пищевых продуктах методом поляризационного флуоресцентного иммуноанализа // Вестник ВГУ. 2009. № 2. С. 11.
Beloglazova N.V., Eremin S.A. Rapid screening of aflatoxin B1 in beer by fluorescence polarization immunoassay // Talanta. 2015. V. 142. P. 170.
Ma M., Chen M., Feng L., You H.J., Yang R., Boroduleva A., Hua X.D., Eremin S.A., Wang M.H. Fluorescence polarization immunoassay for highly efficient detection of imidaclothiz in agricultural samples // Food Anal. Methods. 2016. V. 9. P. 2471.
Jameson D.M., Ross J.A. Fluorescence polarization/anisotropy in diagnostics and imaging // Chem. Rev. 2010. V. 110. P. 2685.
Hendrickson O.D., Taranova N.A., Zherdev A.V., Dzantiev B.B., Eremin S.A. Fluorescence polarization-based bioassays: New horizons // Sensors. 2020. V. 20. № 24. P. 7132.
Meng Z., Song R., Chen Y. Rapid screening and identification of dominant B cell epitopes of HBV surface antigen by quantum dot-based fluorescence polarization assay // Nanoscale Res. Lett. 2013. V. 8. № 1. P. 118.
Tian J., Zhou L., Zhao Y. The application of CdTe/CdS in the detection of carcinoembryonic antigen by fluorescence polarization immunoassay // J. Fluoresc. 2012. V. 22. № 6. P. 1571.
Petryayeva E., Algar W.R., Medintz I.L. Quantum dots in bioanalysis: A review of applications across various platforms for fluorescence spectroscopy and imaging // Appl. Spectrosc. 2013. V. 67. № 3. P. 215.
Wang H., Liu C., Liu Z., Ren J., Qu X. Specific oxygenated groups enriched graphene quantum dots as highly efficient enzyme mimics // Small. 2018. V. 14. № 13. Article 1703710.
Retamal Marin R.R., Babick F., Stintz M. Ultrasonic dispersion of nanostructured materials with probe sonication − Practical aspects of sample preparation // Powder Technol. 2017. V. 318. P. 451.
Zhang L., Wang Z., Wang H., Dong W., Liu Y., Hu Q., Shuang S. Nitrogen-doped carbon dots for wash-free imaging of nucleolus orientation // Microchim. Acta. 2021. V. 188. № 183. P. 1.
Егоров А.М. Теория и практика иммуноферментного анализа. М.: Высшая школа, 1991. С. 288.
Zhu L., Cui X., Wu J., Wang Z., Wang P., Hou Y., Yang M. Fluorescence immunoassay based on carbon dots as labels for the detection of human immunoglobulin G // Anal. Methods. 2014. V. 6. № 12.
Farafonova O.V., Vasiliev S.V., Eremin S.A., Ermolaeva T.N. Determination of aminoglycosides in food by fluorescence polarization immunoassay // Int. Res. J. 2015. № 7–2 (38). C. 65.