Support for this work was provided by the Bill and Melinda Gates Foundation Grand Challenges in Global Health: Develop Technologies That Allow Assessment of Multiple Conditions and Pathogens at Point-of-Care. K.M.D. was supported by an NSF Graduate Research Fellowship (2012095464).

1. 이리듐의 합성 (III) 단지 <ol><li> [2 -Cl IR (PPY)] 2, 53.6 mg의 (50 μmol)을 칭량하고 5 ml의 메틸렌 클로라이드에 녹인다. 교반 바가 장착 된 50 mL의 삼각 플라스크에 상기 용액을 추가한다. </li><li> 26.2 mg의 AgOTf (100 μmol)을 칭량하고, 메탄올 5 ㎖에 용해. </li><li> 용해에 AgOTf [IR (PPY) 2 -Cl]이 솔루션을 추가하고 1 시간 동안 교반. 참고 : 크림 컬러 슬러리 발생한다. </li><li> 1 시간 후, 25 X 95mm의 DRAM 바이알로 실리카 겔을 통해 슬러리를 필터링하고, 회전 증발기 (5-10 분)을 이용하여 잔류 용매를 증발시켰다. </li><li> 대부분의 용매가 제거되면, 황색 오일성 잔류 물을 유리 병에 남아 있는지 확인한다. 이 잔류 물에, 생성물을 재용 해하고 황색 고체 생성물을 수득 1-2일 동결 건조하는 1 ml의 메탄올을 추가한다. </li><li> &lt;H 의해 IR (PPY) 2 (H 2 O) 2 + 생성물 (IR1)을 특성화SUP&gt; 1 NMR, ESI 및 UV-비스 (CDCl3 중) 전술 한 바와 같이. (23) </li></ol> 각종 아미노산과 IR1 2. 상호 작용 <ol><li> 메탄올 IR1의 2 mM의 용액 (MW 537.10 g / 몰) 준비합니다. 소용돌이는 고체의 완전 용해를 보장합니다. </li><li> HEPES에 다음과 같은 아미노산 및 생체 분자의 100 μm의 솔루션은 그의, 일드는리스가 빼앗아가, 발을 시도 식염수 (HBS, 100 mM의 HEPES, 137 mM의 염화나트륨, pH를 7.4) 알라, ASP, 시스테인을, 버퍼 준비합니다. </li><li> 블랙 96- 웰 플레이트에 각 아미노산 100 ㎕ 피펫. 빈 역할을하는 판에 HBS 100 μl를 추가합니다. </li><li> 각 샘플에 2 mM의 IR1 솔루션의 2.5 μl를 추가하고 10 분 동안 접시 통에 접시를 흔들. </li><li> 10 분 후, 96- 웰 플레이트 판독기 (365 EX / EM 400-700)를 사용하여 시료의 발광 스펙트럼을 획득. <ol><li> 악기에 접시를 놓고 새로운 실험을 설정하는 플레이트 리더 소프트웨어를 엽니 다. </li><li> 새로운 특급 설정eriment 365 나노 미터의 여기 파장 및 상부 위치에 광학 9 nm의 슬릿 폭과 형광 검사를 판독한다. </li><li> 5 nm의 스텝 크기 300-700 nm의에서 방출을 읽어보십시오. </li><li> 데이터 분석을위한 데이터를 내 보냅니다. </li></ol></li><li> 맑은 96 웰 플레이트 및 이미지 UV transilluminator가 발광을 이용한 샘플을 이동. </li></ol> BNT-II와 IR1 3. 적정 <ol><li> HBS에서 BNT-II (MW 8233.6 g / 몰)의 1 mM의 주식 솔루션뿐만 아니라 메탄올 IR1의 2 mM의 솔루션을 준비합니다. </li><li> 원액에서 HBS 100 μm의 BNT-II 1 ㎖를 준비합니다. 시료가 혼합 보장하기 위해 microcentrifuge 관을 소용돌이. </li><li> 직렬 1.56 μM BNT-II의 최종 농도에서 절반으로 HBS 100 μM BNT-II 희석. </li><li> HBS는 96 웰 플레이트에, 빈 역할을 함께 중으로, 각 희석 100 μl를 추가합니다. 각 샘플에, 2 mM의 IR1의 2.5 μl를 추가합니다. </li><li> 쉬접시 통에 10 분 동안 판 아케. </li><li> 진탕 후, 96- 웰 플레이트 판독기를 사용하여 510 나노 미터 (365 nm에서 여기)에서 발광 강도를 판독. <ol><li> 악기에 접시를 놓고 새로운 실험을 설정하는 플레이트 리더 소프트웨어를 엽니 다. </li><li> 510 내지 365 nm이고, 발광 파장의 여기 파장과 형광 엔드 포인트를 판독하는 새로운 실험을 설정한다. 상단 위치에 광학, 9nM이다에게 모두 파장의 슬릿 폭을 설정합니다. </li><li> 판을 읽고 분석을 위해 데이터를 내보낼 수 있습니다. </li></ol></li><li> 맑은 96 웰 플레이트 및 이미지의 UV transilluminator가을 이용하여 적정을 샘플을 옮긴다. </li></ol> Biolayer 간섭계를 사용하여 IR1 / BNT-II 시스템 4. 실시간 운동 분석 <ol><li> 운동 버퍼의 200 μl를 추가, 검은 96 웰 플레이트의 첫 번째 열에 8 우물 (KB 1X 인산 0.02 % 트윈 20 완충 식염수)와 플라스틱 센서에 플레이트를 삽입홀더. 조심 팁 버퍼 웰에 현탁되도록 플라스틱 홀더에 제 8 열에 니켈 (II) NTA 바이오 센서를 옮긴다. 간섭 악기의 왼쪽에있는 플라스틱 홀더를 배치합니다. </li><li> KB에서 BNT-II의 0.5 μm의 솔루션의 2 ml의를 준비합니다. </li><li> KB에서 IR1의 10 μm의 솔루션의 500 μl를 준비하고, 직렬 KB에서 0.156 μM까지 절반으로 희석. </li><li> 새로운 블랙 96 웰 플레이트, 피펫 열 및 C의 모든 8 우물에 KB의 200 μL로 </li><li> 같은 접시에, 열 B에있는 우물에 0.5 ㎛ BNT-II 솔루션의 피펫 200 μL </li><li> 피펫 잘 D1에서 빈으로 KB로 시작하는 열 D에 IR1의 각 희석, 200 μL. 우물은 열 아래 IR1 농도가 증가되도록 희석을 추가합니다. </li><li> 사전 - 적심을 포함하는 센서 판의 오른쪽 기기에서이 판을 놓는다. </li><li> biolayer 간섭 소프트웨어에서 기본 kinet을 설정판, 분석, 센서 팁을 정의하여 IC 실험. <ol><li> 판을 정의하려면, 화면에 열을 선택하고 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 우물에 대한 적절한 정의를 선택합니다. 열 D에 대한 열 B에 대한 열 A와 C는 &quot;버퍼&quot;, &quot;로드&quot;및 &quot;샘플&quot;을 선택 </li><li> ( &quot;추가&quot;를 클릭) 다음 단계를 추가하여 다음 탭에서 분석을 정의 평형 (사용자 정의), 60 초; 로드, 120 초; 베이스 라인, 60 초; 협회, 120 초; 해리, 300 초. 평형 단계를 선택하고 (B 열), 기준 (C 열), 협회 (D 열), 해리 (열 C)를 넣기 위해 열 A의 반복을 두 번 클릭합니다. 니켈 (II) NTA 센서를 선택합니다. </li><li> 다음 탭으로 이동하고 센서 플라스틱 센서 홀더 컬럼에 있는지 확인합니다. </li><li> , 파일 이름을 삽입, 실험이 제대로 설명되어 확인 &quot;지연 실험&quot;이 선택되어 있는지 확인하고 언론은 &quot;이동합니다.&quot; NOTE는 : 운동 실험이 설명되면 프로그램으로 기기의 자동화 된 특성으로 인해, 단계가 발생합니다. </li></ol></li><li> 운동 실행이 완료되면, 제공된 프로세싱 소프트웨어에서 데이터를 처리한다. <ol><li> 왼쪽에있는 패널의 맨 아래 부분에 대한 관심의 파일 이름과 폴더를 더블 클릭합니다. 그런 다음, 패널의 상단 부분에 &quot;키​​네틱&quot;에 해당 폴더를 두 번 클릭합니다. 처리 탭으로 이동합니다. </li><li> 센서 선택 화면을 엽니 다 왼쪽에있는 빼기 상자를 선택합니다. 오른쪽 잘 A4 클릭하고 참조 음에 잘 유형을 변경합니다. </li><li> Y 축 정렬 옆의 확인란을 선택하고, 선택된 단계는베이스 라인되어 있는지 확인합니다. 베이스 라인의 마지막 5 초 (약 55 ~ 60 초)로 시간 범위를 지정합니다. </li><li> 간 단계의 보정에 대한 상자를 선택하고 해리에 정렬을 선택합니다. Savitzky - 골 레이 필터 상자를 선택하고 Enter를 누르 &quot;프로세스 데이터되어 있는지 확인하십시오! ̶1; </li><li> 분석 탭으로 이동합니다. &quot;협회와 해리는&quot;분석하는 단계 및 모델이 1이 선택되어 있는지 확인 : 1. 지역 전체 착용감을 선택하고 버튼을 누르 &quot;맞춤 곡선을!&quot; </li><li> 테이블의 모든 곡선을 선택하고 오른쪽으로 하나의 색상으로 모든 곡선을 설정합니다. 다음, 색상 및 Rmax가 센서에 의해 연결되지 않은별로 그룹화 글로벌 (전체) 맞춤을 선택합니다. 를 눌러 &quot;맞춤 곡선!&quot;글로벌 역학 데이터를 얻을 수있다. </li></ol></li></ol> 5. 비드 IR1와 BNT-II의 탐지 및 rcHRP-II <ol><li> 1 ml의에게 트윈와 HBS에서 BNT-II와 rcHRP-II의 1 μm의 솔루션을 각각 준비 (HBST을, HBS를 0.025 % 트윈 20). </li><li> 직렬 15.6 nm의 최종 농도 HBST에서 절반으로 각각의 단백질을 희석. </li><li> 피펫 높은 농도 아래 열에 가장 낮은에서 순서로 희석 흰색 96 웰 플레이트에 세중의 각 희석액 100 ㎕,,,. </li><li> 피펫 50 μm의 니켈의 10​​ μL (II물론 각각의 희석에) NTA 자기 아가로 오스 입자. <ol><li> 입자가 현탁되도록 유지하기 위해 각 피펫 후에 자성 입자를 함유하는 마이크로 원심 튜브 소용돌이. </li></ol></li><li> 15 분 입자 샘플을 배양하는 접시 통에 접시를 놓습니다. </li><li> 이 잠복기 후, 96 웰 플레이트 자석에있는 플레이트에 배치하고 입자가 용액으로부터 당겨 30 초를 기다립니다. </li><li> 멀티 채널 피펫을 사용하여 원래의 샘플을 끌어와 폐기물로 폐기합니다. 자석에서 플레이트를 제거합니다. </li><li> 각 웰 멀티 채널 피펫을 사용하여 HBST 200 μl를 추가합니다. 자성 입자를 씻어 위아래로 수회 버퍼 펌프. </li><li> 다시 자석 위에 접시를 놓고 입자 용액으로부터 당겨 30 초를 기다립니다. </li><li> 멀티 채널 피펫을 사용하여, 버퍼의 200 μl를 해내과 폐기물로 폐기합니다. 자석에서 플레이트를 제거합니다. </li><li> 반복 5.8 단계를 통해 서H 5.10 두 번 입자의 세 가지 세척을 완료합니다. </li><li> 2 mM의 IR1의 2.5 μL 다음 각 웰에 포함 된 자성 입자에 HBST 100 μl를 추가합니다. </li><li> 1 시간 동안 접시 통에 IR1와 입자를 품어. </li><li> 1 시간 후, 96 웰 플레이트 판독기를 사용하여 510 나노 미터 (365 nm에서 여기)에서 발광 강도를 판독. <ol><li> 악기에 접시를 놓고 새로운 실험을 설정하는 플레이트 리더 소프트웨어를 엽니 다. </li><li> 510 내지 365 nm이고, 발광 파장의 여기 파장과 형광 엔드 포인트를 판독하는 새로운 실험을 설정한다. 상단 위치에 광학, 9 nm의 두 파장의 슬릿 폭을 설정합니다. </li><li> 판을 읽고 분석을 위해 데이터를 내보낼 수 있습니다. </li></ol></li><li> 맑은 96 웰 플레이트 및 이미지 UV transilluminator가을 이용하여 적정을 샘플을 옮긴다. </li></ol>

<ol>
	<li>Gubala, V., Harris, L. F., Ricco, A. J., Tan, M. X., Williams, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Point+of+Care+Diagnostics:+Status+and+Future.">Point of Care Diagnostics: Status and Future.</a> Analytical Chemistry. 84, 487-515 (2011).</li><li>Kuzmenko, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+molecule+tracking+fluorescence+microscopy+in+mitochondria+reveals+highly+dynamic+but+confined+movement+of+Tom40.">Single molecule tracking fluorescence microscopy in mitochondria reveals highly dynamic but confined movement of Tom40.</a> Scientific Reports. 1, (2011).</li><li>Sassolas, A., Leca-Bouvier, B. D., Blum, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+Biosensors+and+Microarrays.">DNA Biosensors and Microarrays.</a> Chemical Reviews. 108, 109-139 (2007).</li><li>Miyawaki, A., Sawano, A., Kogure, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review:+Lighting+up+cells:+labelling+proteins+with+fluorophores.">Review: Lighting up cells: labelling proteins with fluorophores.</a> Nature Cell Biology. 5, S1-S7 (2003).</li><li>Liu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+sensitive+protein+detection+using+enzyme-labeled+gold+nanoparticle+probes.">Highly sensitive protein detection using enzyme-labeled gold nanoparticle probes.</a> Analyst. 135, 327-331 (2010).</li><li>Almeida, M., Carabineiro, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+nanogold+in+human+tropical+diseases:+research,+detection+and+therapy.">The role of nanogold in human tropical diseases: research, detection and therapy.</a> Gold Bulletin. 46, 65-79 (2013).</li><li>Holder, E., Langeveld, B. M. W., Schubert, U. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+Trends+in+the+Use+of+Transition+Metal&#8211;Ligand+Complexes+for+Applications+in+Electroluminescent+Devices.">New Trends in the Use of Transition Metal&#8211;Ligand Complexes for Applications in Electroluminescent Devices.</a> Advanced Materials. 17, 1109-1121 (2005).</li><li>Wagenknecht, P. S., Ford, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+centered+ligand+field+excited+states:+Their+roles+in+the+design+and+performance+of+transition+metal+based+photochemical+molecular+devices.">Metal centered ligand field excited states: Their roles in the design and performance of transition metal based photochemical molecular devices.</a> Coordination Chemistry Reviews. 255, 591-616 (2011).</li><li>Lamansky, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+Phosphorescent+Bis-Cyclometalated+Iridium+Complexes:+Synthesis,+Photophysical+Characterization,+and+Use+in+Organic+Light+Emitting+Diodes.">Highly Phosphorescent Bis-Cyclometalated Iridium Complexes: Synthesis, Photophysical Characterization, and Use in Organic Light Emitting Diodes.</a> Journal of the American Chemical Society. 123, 4304-4312 (2001).</li><li>Ho, M. -. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis,+structure+and+oxygen-sensing+properties+of+Iridium(iii)-containing+coordination+polymers+with+different+cations.">Synthesis, structure and oxygen-sensing properties of Iridium(iii)-containing coordination polymers with different cations.</a> Dalton Transactions. 41, 2592-2600 (2012).</li><li>McDaniel, N. D., Coughlin, F. J., Tinker, L. L., Bernhard, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclometalated+Iridium(III)+Aquo+Complexes:+Efficient+and+Tunable+Catalysts+for+the+Homogeneous+Oxidation+of+Water.">Cyclometalated Iridium(III) Aquo Complexes: Efficient and Tunable Catalysts for the Homogeneous Oxidation of Water.</a> Journal of the American Chemical Society. 130, 210-217 (2007).</li><li>Ma, D. -. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Highly+Selective+Luminescent+Switch-On+Probe+for+Histidine/Histidine-Rich+Proteins+and+Its+Application+in+Protein+Staining.">A Highly Selective Luminescent Switch-On Probe for Histidine/Histidine-Rich Proteins and Its Application in Protein Staining.</a> Angewandte Chemie International Edition. 47, 3735-3739 (2008).</li><li>Ma, D. -. L., He, H. -. Z., Leung, K. -. H., Chan, D. S. -. H., Leung, C. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioactive+Luminescent+Transition-Metal+Complexes+for+Biomedical+Applications.">Bioactive Luminescent Transition-Metal Complexes for Biomedical Applications.</a> Angewandte Chemie International Edition. 52, 7666-7682 (2013).</li><li>Leung, C. -. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Metal-Based+Inhibitor+of+Tumor+Necrosis+Factor-&#945;.">A Metal-Based Inhibitor of Tumor Necrosis Factor-&#945;.</a> Angewandte Chemie International Edition. 51, 9010-9014 (2012).</li><li>You, Y., Nam, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photofunctional+triplet+excited+states+of+cyclometalated+Ir(iii)+complexes:+beyond+electroluminescence.">Photofunctional triplet excited states of cyclometalated Ir(iii) complexes: beyond electroluminescence.</a> Chemical Society Reviews. 41 (21), 7061-7084 (2012).</li><li>Zhao, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cationic+Iridium(III)+Complexes+with+Tunable+Emission+Color+as+Phosphorescent+Dyes+for+Live+Cell+Imaging.">Cationic Iridium(III) Complexes with Tunable Emission Color as Phosphorescent Dyes for Live Cell Imaging.</a> Organometallics. 29, 1085-1091 (2010).</li><li>Li, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Nonemissive+Iridium(III)+Complex+That+Specifically+Lights-Up+the+Nuclei+of+Living+Cells.">A Nonemissive Iridium(III) Complex That Specifically Lights-Up the Nuclei of Living Cells.</a> Journal of the American Chemical Society. 133, 11231-11239 (2011).</li><li>Jones, A. L., Hulett, M. D., Parish, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histidine-rich+glycoprotein:+A+novel+adaptor+protein+in+plasma+that+modulates+the+immune,+vascular+and+coagulation+systems.">Histidine-rich glycoprotein: A novel adaptor protein in plasma that modulates the immune, vascular and coagulation systems.</a> Immunology, &amp; Cell Biology. 83, 106-118 (2005).</li><li>Panton, L. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Purification+and+partial+characterization+of+an+unusual+protein+of+Plasmodium+falciparum:+histidine-rich+protein+II.">Purification and partial characterization of an unusual protein of Plasmodium falciparum: histidine-rich protein II.</a> Molecular and Biochemical Parasitology. 35, 149-160 (1989).</li><li>Schneider, E. L., Marletta, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heme+Binding+to+the+Histidine-Rich+Protein+II+from+Plasmodium+falciparum.">Heme Binding to the Histidine-Rich Protein II from Plasmodium falciparum.</a> Biochemistry. 44, 979-986 (2004).</li><li>Mabey, D., Peeling, R. W., Ustianowski, A., Perkins, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tropical+infectious+diseases:+Diagnostics+for+the+Developing+World.">Tropical infectious diseases: Diagnostics for the Developing World.</a> Nature Reviews Microbiology. 2, 231-240 (2004).</li><li>Ziegler, J., Chang, R. T., Wright, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple-Antigenic+Peptides+of+Histidine-Rich+Protein+II+of+Plasmodium+falciparum:+Dendrimeric+Biomineralization+Templates.">Multiple-Antigenic Peptides of Histidine-Rich Protein II of Plasmodium falciparum: Dendrimeric Biomineralization Templates.</a> Journal of the American Chemical Society. 121, 2395-2400 (1999).</li><li>Schmid, B., Garces, F. O., Watts, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterizations+of+cyclometalated+iridium(III)+solvento+complexes.">Synthesis and characterizations of cyclometalated iridium(III) solvento complexes.</a> Inorganic Chemistry. 33, 9-14 (1994).</li><li>Davis, K. M., Swartz, J. D., Haselton, F. R., Wright, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-Resource+Method+for+Extracting+the+Malarial+Biomarker+Histidine-Rich+Protein+II+To+Enhance+Diagnostic+Test+Performance.">Low-Resource Method for Extracting the Malarial Biomarker Histidine-Rich Protein II To Enhance Diagnostic Test Performance.</a> Analytical Chemistry. 84, 6136-6142 (2012).</li><li>Giljohann, D. A., Mirkin, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drivers+of+biodiagnostic+development.">Drivers of biodiagnostic development.</a> Nature. 462, 461-464 (2009).</li><li>Li, M. -. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+electrochemiluminescence+of+a+new+water-soluble+iridium(iii)+complex+for+determination+of+antibiotics.">High electrochemiluminescence of a new water-soluble iridium(iii) complex for determination of antibiotics.</a> Analyst. 136, 205-210 (2011).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

미립자 기반 진단 도구 현대 진단 기술의 선두에 올 때, 직접 입자의 표면에 표적 생체 분자의 검출은 큰 장점이다. 이러한 PCR ELISA와 같은 전통적인 분자 검출 방법, 즉 그들이 검출부 (25)의 매우 낮은 한도를 달성 할 수있는, 유리하다. 그러나 이러한 분석은 광범위한 시약 및 긴 프로토콜을 필요로한다. 이러한 분석은 시간 및 시약의 요구 (도 5)없이 ELISA 샌드위치 형 상호 작용을 모방하도록 디자인되었다. 일반적인 ELISA에 대한 항체의 비용은 샘플 당 $ 0.20-0.30 반면 또한, 샘플 당 IR1 프로브의 비용은, 페니 주위로 추정되었다. 위에서 설명한 방법은 말라리아 바이오 마커의 검출을위한 cyclometalated 이리듐 프로브에 의존하기 때문에,이 프로브는 다른 검출 방법에 공통 고장 모드 (예. 형광의 quenchi에 감염되지 않을 것NG 항체 / 효소 분해). 히스티딘은 금속 결합 특성에 고유합니다. 요약 일 금속 함유 착물 일반적인 ELISA 샌드위치 항체를 대체함으로써이 현상을 이용한다. 니켈 (II) NTA는 입자의 표면에 rcHRP-II를 캡처하고 IR1은 단백질의 존재를 신호. 분석에서 가장 중요한 단계는 자성 입자가 샘플과 프로브와 혼합 할 수 있도록되어있다. 96- 웰 플레이트 ELISA에서, 생체 분자 및 시약은 웰의 바닥의 2 차원 표면과 평형에 도달한다. 자기 입자 때문에 가능한 결합 부위를 줄일 자신의 조밀 한 철 산화물 코어에 솔루션에서 정착하는 경향이있다. 따라서, 입자는 최대 결합되도록하여 분석 시간 동안 혼합한다. 질병 진단 시약을 설계 할 때, 하나 염두에 환자 샘플의 형태뿐만 아니라, 바이오 마커의 생리 학적 농도를 유지한다. 용말라리아 환자의 혈액에서 PF HRP-II의 농도가 높은 나노 몰을 둘러 피코 몰에서 다를 수 있습니다. 이 분석법은 높은 수준의 감염에 대한 임상 적으로 중요한 반면, 검출 한계가 낮은 피코 몰 HRP-II PF 순환와 무증상 환자를 검출하기 위해 개선 될 필요가있다. 위에서 설명 된 방법에서, &quot;스위치 온&quot;IR1 의해 생성 된 신호는 히스티딘의 존재하에 일어난다. 말라리아 바이오 마커는 히스티딘 풍부하지만, 인간 혈청 알부민과 히스티딘 풍부 당 단백질과 같은 다른 혈청 단백질, 프로브 신호 반응을 유도한다. 이것은 차례로 위양성 진단으로 이어질 것입니다. 이것은 유익한 단계, 즉 관심 단백질이 급속하게 환자 시료로부터 추출 될 수있는 입자의 표면에 단백질을 포획한다. 또한 관능 검사를 설계 강력한 분자 인식 요소에 결합 히스티딘 풍부 펩티드 (즉. 앱 타머 그), 분석 특이성의 또 다른 레이어를 추가 할 수 있습니다. 펩타이드는 앱 타머에 연결하기 전에 이리듐로드 될 것이다. 앱 타머와 표적 특이성을 달성하면서 이러한 설계에서, 안정된 IR1 프로브는 여전히 이용 될 수있다. 이것은 복잡한 매트릭스 (즉. 혈장 또는 전혈) 네이티브 HRP-II 감지하고 비특이적 결합 효과를 줄이기 위해 프로브의 적용을 허용한다. 더욱 신속한 진단 테스트 신호를 향상시키기 위해, 분석은 PF HRP-II가 전기 (26), 판독 RDTs 검출 될 수 전기 화학 발광 (ECL) 시스템에 통합 될 수있다. 이 차세대 이리듐 프로브는 크게 질병 바이오 마커의 검출에 대한 우리의 온 - 비드 ELISA 분석을 향상시킬 것입니다.

비색과 형광 표지는 생화학 적 분자의 검출 및 추적을위한 중요한 방법이며 1, 2를 처리합니다. 가장 일반적인 형광 마커는 저 분자량 유기 염료 3,4- 있지만 이들 분자는 항상 이상적인 광학 특성이 없다. 형광 염료는 종종 작은 스톡스 시프트가 있고, 중첩 여기 및 발광 스펙트럼을 가질 수 photobleaching에 경향이있다. 비색 라벨은 종종 면역 정량에 유용한 5,6- 증폭 된 신호가 효소 라벨의 사용에 의해 달성된다. 이 효소는 또한 감광성, 반응 조건, 및 기판의 짧은 수명을 포함한 그들의 단점을 가지고있다. 이러한 속성은 값 비싼 시약을 사용하여 잘 통제 된 조건 하에서 수행되어야 면역 단백질 라벨링 방법을 필요로하는 경향이있다. 방사성 전이 금속 착물은 다른 표지 방법 FO으로 탐구되어왔다생화학 감지 r에. 특히, (III)은, 7-9 산소 10 감지 유기 발광 다이오드 (OLED)의 맥락에서 공부 (11)을 촉매, 및 단백질 / 세포가 12-14 염색 한 내용의 Ir을 cyclometalated. 높은 광 안정성 및 양자 효율은 프로브의이 클래스 생체 분자 검출 (15, 16)에 대한 좋은 후보를합니다. 그것은 이전의 형식, (Ⅲ) 착물의 Ir을 cyclometalated 것으로 나타났습니다 [적외선은 (C ^ N) 2 (SOLV) 2] +, 비가 역적 히스티딘을 결합하고 푸른 녹색 신호 응답 12,17을 유도. 이러한 착물은 solvento 상태 비방 출성이지만 히스티딘 용매 분자 변위와 금속 중심에 결합 될 때, 그들은 장파장 UV 조사 후의 강한 인광 신호를 방출. 이 신호는 단지 리간드 치환 한 후 발생하고, 금속 리간드 전하 이동의 활성화를 통해 기저 상태로 편안한 삼중 상태 전자의 결과 (3 ML이고CT) 및 리간드를 중심으로 전달 (3 LC)는 8,15을 진학. 이러한 복합체는 잠재적 히스티딘 - 풍부 단백질 검출 프로브로서 사용될 수있다. 히스티딘 풍부한 단백질과 규제 수준은 간경변, 암, 및 thrombic 장애를 포함, 많은 질병에 중요하다. 특히 18 말라리아 원충 히스티딘 풍부한 단백질 II (pfHRP-II)는 말라리아 기생충 감염이 잘 검증 된 바이오 마커입니다. 이 단백질은 주로 특성 AHHAHHAAD 반복 모티브 (19) 내에서 67 kDa의이며 34 % 히스티딘이 포함되어 있습니다. 이 히스티딘 반복 무료 금속 이온 (19)을 결합 할 수 있으며 헴 호스트 혈액에서 20 복합체. pfHRP-II는 일반적으로 면역 크로마토 그래피 빠른 진단 테스트 (RDTs)를 사용하여 낮은 리소스 설정에서 검출되지만, 이러한 테스트로 인해 샘플 조건, 낮은 바이오 마커의 농도, 가난한 제조 기준 및 항체 저하 (21)에 종종 부정확하다. 2 (H 2 O) 2] + (IR1)가 BNT-II, 22 탐구된다 pfHRP-II의 분지 펩티드 모방을 검출하도록. 이러한 상호 작용의 속도론은 biolayer 간섭계 기법을 사용하여 실시간으로 모니터링 하였다. 분석은 또한 나노 몰의 검출 한계가 성취에 비드 형 ELISA 포맷에 적응시켰다. 이 대신에 4-5 시간 및 일반적인 ELISA를 필요로 생물학적 시약, 항체없는 시약하에 2 시간에서 수행 될 수 있기 때문에 기존의 분석은 ELISA를 통해 장점을 보유하고있다.

<table><tbody><tr><td>Dicholortetrakis(2-(2-pyridinyl)phenyl)diiridium(III)&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>658383</td><td></td></tr><tr><td>silver trifluoromethanesulfonate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>176435</td><td></td></tr><tr><td>Silica gel</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>6858</td><td></td></tr><tr><td>L-Amino acids</td><td>Fisher Scientific</td><td>varies</td><td></td></tr><tr><td>HEPES</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H3375</td><td></td></tr><tr><td>BNT-II peptide</td><td>Synthesized in house</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>recombinant HRPII</td><td>Immunology Consultants Laboratory inc.</td><td>AGPF-55</td><td></td></tr><tr><td>Costar black polypropylene 96-well plate</td><td>Fisher Scientific</td><td>07-200-567</td><td></td></tr><tr><td>Costar white polypropylene 96-well plate</td><td>Fisher Scientific</td><td>07-200-589</td><td></td></tr><tr><td>Grenier black polypropylene 96-well plate</td><td>VWR</td><td>89089-582</td><td></td></tr><tr><td>Ni(II)NTA magnetic agarose particles</td><td>Qiagen</td><td>36111</td><td></td></tr><tr><td>Ni(II)NTA biolayer interferometry sensors</td><td>ForteBio</td><td>18-5101</td><td></td></tr><tr><td>Octet Red96 Biolayer Interferometry Instrumet</td><td>ForteBio</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Biotek Synergy H4 Microplate Reader</td><td>Biotek</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fisher Biotech Transilluminator</td><td>Fisher Scientific</td><td>FBDLT-88</td><td></td></tr></tbody></table>

iridium(iii) luminescent probe for detection of the malarial protein biomarker histidine rich protein-ii

이 작업에는 비 발광의 합성을 설명, cyclometalated IR (III) 착물, IR (PPY) 2 (H 2 O) 2 histidine-에 배위시 급속한 수명이 긴 인광 신호를 이끌어 + (IR1), 자성 입자의 표면에 고정화 된 단백질을 함유. IR1의 합성은, 높은 수율로, / N O 완료되고 용 매화 착물의 2 당량으로 IR (III) 클로로 - 가교 다이머 cyclometalated 부모의 분할을 포함한다. 특이성을 확인하기 위해, 합성 된 프로브에 첨가 될 때 여러 아미노산 조정 활동을 위해 프로빙하고, 히스티딘은 단지 신호 응답을 이끌어 냈다. BNT-II, 말라리아 히스티딘 리치 바이오 마커 단백질 II (pfHRP-II)의 분지 된 펩티드를 모방하여, 이리듐 프로브 HRP-II 검출을위한 도구로 입증되었다. L-히스티딘 / IR1 비교할 때 급냉 효과 BNT-II / IR1 적정에서 언급 되었으나, 이러한 입체 장애 및 트리에 기인 한상태 담금질을 plet. Biolayer 간섭계는 BNT-II IR1와의 상호 작용을 실시간으로 반응 속도를 결정하는 데 사용되었다. 시스템 최적화 된 후에 프로브를 사용 rcHRP-II의 검출 한계는 용액에 12.8 nm 인 것으로 밝혀졌다. 이 단백질이 50 ㎛ 인 자성 아가 입자의 표면에 고정화 한 경우, 검출 한계는 14.5 nm였다. 강력한 시그널이 무기 프로브의 응답뿐만 아니라 용액 사용의 유연성 또는 표면에 고정화는, 진단 용도에서 이미징, 다양한 애플리케이션을 향해 빌려줄 수있다.

도 1 금속 중심 불용성의 AgCl의 형태 클로라이드의 침전에 의해 상위의 이량 클로라이드 다리 IR1 solvento 복잡한 관여의 합성 및 분리 물 분자의 관계에 도시 된 바와 같이. IR1의 형성은 1 H NMR 및 ESI에 의해 확인 하였다. 365 nm에서 여기 된 때 또한 금속 리간드 전하 이동의 특징 UV 가시 밴드 π-π * 전이 더욱 IR1의 형성을 확인하는, 스펙트럼을 할당 하였다. 이것은 복잡한 전시물을 더 방출 특성을 용해하지 않는다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/52856/52856fig1.jpg" /> 그림 1 :.의 IR1 디클로로 (2- (2- 피리 디닐) 페닐)의 염화 다리 분할 반응 합성 및 특성 디 이리듐 (III) 아쿠아 단지의 Ir를 만들려면 (PPY) 2 (H 2 O) 2 </서브&gt; + (IR1). 첨가시 L-그의 수성 버퍼의 아쿠아 단지에, 발광 신호가 켜집니다. 착물 합성 및 특성화되었다 일단 이전 유사한 이리듐 유사체 (17)를 이용하여 설명한 바와 같이, 아미노산 선택성, 분석 하였다.도 2a는 365 nm에서 여기 된 경우에만 히스티딘, 510 nm에서 신호 응답을 유도 것을 보여준다. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/52856/52856fig2.jpg" /> 그림 2 : 아미노산, 선택도, 히스티딘 풍부한 펩타이드와 IR1의 적정 (A) 50 μm의 다양한 아미노산 (시스테인, 빼앗아, ASP, 글루,의 Phe,리스,의 Arg, 티르, TRP, 그의) 200 μM의 상호 작용. HBS에서 IR1. 스펙트럼 스캔 블랙 96 웰 플레이트에 365 nm 인 여기 파장 400-700 nm 내지 촬영 하였다. 모든 아미노산 B의 상대 형광 단위로 신호 (RFU)esides 히스티딘 (점선 블랙 추적) 무시할 수 있었다. BNT-II (▪) 및 rcHRP-II (♦)의 (B) 나노 몰 농도는 HBS에서 IR1으로 적정 하였다. 히스티딘 풍부한 펩티드는 365 nm의 빛 여기 후 510 nm에서 방출을 읽기 전에 용액에서 15 분 동안 프로브와 함께 배양 하였다. 검출 한계는 y는 3σ를 비워 = x의 값으로 계산 하였다. 히스티딘이 조정되었을 때의 Ir의 단일 여기 상태 (1 MLCT / 1 LC)이 (III) bioconjugate는 삼중 항 여기 상태 (3 MLCT)에 간 교차을 거쳐 때문에 이리듐 프로브의 인광이 &quot;ON 스위치는&quot;발생 금속 중심에. 이 프로브는 BNT-II에 말라리아 원충 히스티딘 풍부한 단백질 II (HRP-II PF) 말라리아 바이오 마커의 모방 펩타이드를 적용 하였다. IR1와 BNT-II의 적정에서 농도 의존적​​ 신호 응답이 관찰되었다 ( <stronG&gt; 그림 2B). 재조합 HRP-II (rcHRP-II)도 솔루션에서 비슷한 반응을 보였다. 솔루션 BNT-II와 rcHRP-II의 검출 한계는 각각 54.8 nM의 12.8 nm이었다. biolayer 간섭 기술을 사용하여, BNT-II의 결합의 IR1 K D는 니켈 (II) NTA 표면에 고정화는 2.05 μM (도 3) 인 것으로 밝혀졌다. <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/52856/52856fig4.jpg" /> 그림 3 :. 니켈 (II) NTA 유리 센서의 표면에 BNT-II의 결합 IR1의 다양한 농도의 운동 분석을위한 BNT-II Biolayer 간섭과 IR1의 실시간 운동 분석. KB (지역)에 센서를 평형화 후, 센서는 0.5 μm의 BNT-II (지역 B)와 함께로드됩니다. 펩티드를 센서에 탑재되면,베이스 라인은 종래 BNT-II (지역 D) 내지 (IR1)의 관계를 측정하는 (C 영역)에 설정된다. 후협회의 기간은, 센서는 해리 (지역 E)를 측정하기 위해 KB에 다시 배치됩니다. 전체 운동 분석 프로세스 미만 30 분 소요됩니다. 자성 입자 플랫폼 용액 기반 분석법에서 전환하는 경우, 시스템 내의 입자의 복잡성 고려되어야했다. 에서 볼 수 있듯이 그것은, 위의 설명 (24) 블랙 형광 판 솔루션 분석을 위해 잘 작동했다. 이들 입자가 효율적으로 말라리아 바이오 마커 PF HRP-II를 결합하는 것으로, 이전의 연구에서 알려져 있지만 흰색 플레이트에 입자 검출 플랫폼에 더 적합했다되었다 도 4a. 화이트 판, 광 따라서 입자의 표면에 결합하여 더 IR1 흡광도 있도록 다시 샘플로 반사된다. 온 - 입자 분석에서, rcHRP-II의 검출 한계는 14.5 nM의 (도 4B)로 측정되었다. rcHRP-II에 대한 검출 한계 솔루션과 온 - 비드 statis했다짝 t 검정 (p = 0.731가)에 기초하여 동일한 학적. <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/52856/52856fig5.jpg" style="font-size: 14px; line-height: 28px;" /> <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/52856/52856fig5.jpg" style="font-size: 14px; line-height: 28px;" /> 그림 4 :. 검은 50 μm의 니켈의 표면에 BNT-II에 결합 IR1에서 검출 된 신호 사이에 비드 BNT-II와 HRP-II의 감지 () 차이 (II) NTA 자기 아가 입자 96 잘 흰색 96 웰 플레이트 (점선) 대 판 (실선). 입자는 365 nm의 광으로 여기하여, 발광은 510 nm에서 측정 하였다. rcHRP-II의 (B) 적정 자성 입자에 고정 및 IR1을 이용하여 검출. 검출 한계는 다음과 같이 계산 하였다 VAX의 루는 Y는 3σ를 비워 = 때. <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/52856/52856fig5.jpg" /> 그림 5 : IR1와 rcHRP-II의 온 - 비드 검출의 도식 표현 니켈 (II) NTA 입자와 IR1 표지의 표면에 결합 HRP-II의 일반 계획.. 입자를 15 분 동안 히스티딘 풍부 펩티드와 함께 배양된다. 이 배양 기간 후, 입자 HBST이 용액으로부터 입자를 끌어하기 위하여, 자석을 이용하여 세척한다. 마지막으로, 펩티드 결합 입자는 종래 365 nm의 광으로 여기 한 후 510 nm에서 발광을 판독을 1 시간 동안 IR1 함께 배양된다.

Watch this Scientific Journal Video about IridiumIII Luminescent Probe for Detection of the Malarial Protein Biomarker Histidine Rich Protein-II at JoVE.com

IridiumIII Luminescent Probe for Detection of the Malarial Protein Biomarker Histidine Rich Protein-II

Robust detection reagents are of increasing necessity for developing new malaria diagnostic tools. An iridium(III) probe was designed that emits long-lasting luminescent signal in the presence of a histidine-rich malarial protein biomarker. Detection of the protein either in solution or immobilized on a magnetic particle affords flexibility in application.

말라리아 단백질 바이오 마커 히스티딘 풍부한 단백질-II의 검출을위한 이리듐 (III) 발광 프로브

This work outlines the synthesis of a non-emissive, cyclometalated Ir(III) complex, Ir(ppy)2(H2O)2+ (Ir1), which elicits a rapid, long-lived ...

iridium-iii-luminescent-probe-for-detection-malarial-protein

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Chemistry

Iridium(III) Luminescent Probe for Detection of the Malarial Protein Biomarker Histidine Rich Protein-II

9.1K 조회수.  Vanderbilt University. Robust detection reagents are of increasing necessity for developing new malaria diagnostic tools. An iridium(III) probe was designed that emits long-lasting luminescent signal in the presence of a histidine-rich malarial protein biomarker. Detection of the protein either in solution or immobilized on a magnetic particle affords flexibility in application.

비디오: IridiumIII Luminescent Probe for Detection of the Malarial Protein Biomarker Histidine Rich Protein-II

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor (IRIS)

The sensitive measurement of biomolecular interactions has use in many fields and industries such as basic biology and microbiology, environmental/agricultural/biodefense monitoring, nanobiotechnology, and more. For diagnostic applications, monitoring (detecting) the presence, absence, or abnormal expression of targeted proteomic or genomic biomarkers found in patient samples can be used to determine treatment approaches or therapy efficacy. In the research arena, information on molecular affinities and specificities are useful for fully characterizing the systems under investigation.
Many of the current systems employed to determine molecular concentrations or affinities rely on the use of labels. Examples of these systems include immunoassays such as the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), polymerase chain reaction (PCR) techniques, gel electrophoresis assays, and mass spectrometry (MS). Generally, these labels are fluorescent, radiological, or colorimetric in nature and are directly or indirectly attached to the molecular target of interest. Though the use of labels is widely accepted and has some benefits, there are drawbacks which are stimulating the development of new label-free methods for measuring these interactions. These drawbacks include practical facets such as increased assay cost, reagent lifespan and usability, storage and safety concerns, wasted time and effort in labelling, and variability among the different reagents due to the labelling processes or labels themselves. On a scientific research basis, the use of these labels can also introduce difficulties such as concerns with effects on protein functionality/structure due to the presence of the attached labels and the inability to directly measure the interactions in real time.
Presented here is the use of a new label-free optical biosensor that is amenable to microarray studies, termed the Interferometric Reflectance Imaging Sensor (IRIS), for detecting proteins, DNA, antigenic material, whole pathogens (virions) and other biological material. The IRIS system has been demonstrated to have high sensitivity, precision, and reproducibility for different biomolecular interactions [1-3]. Benefits include multiplex imaging capacity, real time and endpoint measurement capabilities, and other high-throughput attributes such as reduced reagent consumption and a reduction in assay times. Additionally, the IRIS platform is simple to use, requires inexpensive equipment, and utilizes silicon-based solid phase assay components making it compatible with many contemporary surface chemistry approaches.
Here, we present the use of the IRIS system from preparation of probe arrays to incubation and measurement of target binding to analysis of the results in an endpoint format. The model system will be the capture of target antibodies which are specific for human serum albumin (HSA) on HSA-spotted substrates.

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor IRIS

Quantitative, high-throughput, real-time, and label-free biomolecular detection (DNA, protein, etc.) on SiO2 surfaces can be achieved using a simple interferometric technique which relies on LED illumination, minimal optical components, and a camera. The Interferometric Reflectance Imaging Sensor (IRIS) is inexpensive, simple to use, and amenable to microarray formats.

Interferometric 반사율 이미징 센서 (IRIS)를 채용 Biomolecular 감지

The sensitive measurement of biomolecular interactions has use in many fields and industries such as basic biology and microbiology, ...

연구

생체공학

Detection and Quantification of Plasmodium falciparum in Aqueous Red Blood Cells by Attenuated Total Reflection Infrared Spectroscopy and Multivariate Data Analysis

We demonstrate a method of quantification and detection of parasites in aqueous red blood cells (RBCs) by using a simple benchtop Attenuated Total Reflection Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) spectrometer in conjunction with Multivariate Data Analysis (MVDA). 3D7 P. falciparum were cultured to 10% parasitemia ring stage parasites and used to spike fresh donor isolated RBCs to create a dilution series between 0&#8211;1%. 10 &#181;L of each sample were placed onto the center of the ATR diamond window to acquire the spectrum. The sample data was treated to improve the signal to noise ratio and to remove the contribution of water, and then the second derivative was applied to resolve spectral features. The data were then analyzed using two types of MVDA: first Principal Component Analysis (PCA) to determine any outliers and then Partial Least Squares Regression (PLS-R) to build the quantification model.

Detection and Quantification of Plasmodium falciparum in Aqueous Red Blood Cells by Attenuated Total Reflection Infrared Spectroscopy and Multivariate Data Analysis

Here, we present a protocol for the detection and quantification of Plasmodium falciparum in infected aqueous red blood cells using an attenuated total reflection infrared spectrometer and multivariate data analysis.

검색 및 변형 체 falciparum 에 수성 적혈구 총 반사 적외선 분광학 감쇠 및 복수 데이터 분석의 정량화

We demonstrate a method of quantification and detection of parasites in aqueous red blood cells (RBCs) by using a simple benchtop Attenuated Total ...

화학

Methods to Increase the Sensitivity of High Resolution Melting Single Nucleotide Polymorphism Genotyping in Malaria

Despite decades of eradication efforts, malaria remains a global burden. Recent renewed interest in regional elimination and global eradication has been accompanied by increased genomic information about Plasmodium parasite species responsible for malaria, including characteristics of geographical populations as well as variations associated with reduced susceptibility to anti-malarial drugs.
One common genetic variation, single-nucleotide polymorphisms (SNPs), offers attractive targets for parasite genotyping. These markers are useful not only for tracking drug resistance markers but also for tracking parasite populations using markers not under drug or other selective pressures.
SNP genotyping methods offer the ability to track drug resistance as well as to fingerprint individual parasites for population surveillance, particularly in response to malaria control efforts in regions nearing elimination status.
While informative SNPs have been identified that are agnostic to specific genotyping technologies, high-resolution melting (HRM) analysis is particularly suited to field-based studies. Compared to standard fluorescent-probe based methods that require individual SNPs in a single labeled probe and offer at best 10% sensitivity to detect SNPs in samples that contain multiple genomes (polygenomic), HRM offers 2-5% sensitivity. Modifications to HRM, such as blocked probes and asymmetric primer concentrations as well as optimization of amplification annealing temperatures to bias PCR towards amplification of the minor allele, further increase the sensitivity of HRM. While the sensitivity improvement depends on the specific assay, we have increased detection sensitivities to less than 1% of the minor allele.
In regions approaching malaria eradication, early detection of emerging or imported drug resistance is essential for prompt response. Similarly, the ability to detect polygenomic infections and differentiate imported parasite types from cryptic local reservoirs can inform control programs.
This manuscript describes modifications to high resolution melting technology that further increase its sensitivity to identify polygenomic infections in patient samples.

While high resolution melting analysis offers the ability to differentiate between single nucleotide polymorphisms in a heterogeneous population, mutant allele amplification bias can increase its ability to detect alleles present at relatively low percentages within a sample. This protocol describes improvements that improve the sensitivity of high resolution melting analysis.

방법은 말라리아에 단일 염기 다형성 유전자형 녹는 고해상도의 감도를 증가

Despite decades of eradication efforts, malaria remains a global burden. Recent renewed interest in regional elimination and global eradication has been ...

면역학 및 감염병학

Rapid Homogeneous Detection of Biological Assays Using Magnetic Modulation Biosensing System

A magnetic modulation biosensing system (MMB) [1,2] rapidly and homogeneously detected biological targets at low concentrations without any washing or separation step. When the IL-8 target was present, a 'sandwich'-based assay attached magnetic beads with IL-8 capture antibody to streptavidin coupled fluorescent protein via the IL-8 target and a biotinylated IL-8 antibody. The magnetic beads are maneuvered into oscillatory motion by applying an alternating magnetic field gradient through two electromagnetic poles. The fluorescent proteins, which are attached to the magnetic beads are condensed into the detection area and their movement in and out of an orthogonal laser beam produces a periodic fluorescent signal that is demodulated using synchronous detection. The magnetic modulation biosensing system was previously used to detect the coding sequences of the non-structural Ibaraki virus protein 3 (NS3) complementary DNA (cDNA) [2]. The techniques that are demonstrated in this work for external manipulation and condensation of particles may be used for other applications, e.g. delivery of magnetically-coupled drugs in-vivo or enhancing the contrast for in-vivo imaging applications.

Magnetic modulation biosensing system is utilized to rapidly, sensitively and simply detect biological assays, such as DNA molecules and proteins.

자기 변조 Biosensing 시스템을 사용하여 생물 학적 Assays의 급속한 동차 검색

A magnetic modulation biosensing system (MMB) [1,2] rapidly and homogeneously detected biological targets at low concentrations without any washing or ...

생물학

High Spatial Resolution Chemical Imaging of Implant-Associated Infections with X-ray Excited Luminescence Chemical Imaging Through Tissue

Microbial infections associated with implantable medical devices are a major concern in fracture fixation failure. Early diagnosis of such infection will allow successful eradication with antibiotics without an extra cost for a second surgery. Herein, we describe XELCI as a technique with high X-ray resolution, implant specificity, and chemical sensitivity to noninvasively image chemical concentrations near the surface of implanted medical devices. The devices are coated with chemically reporting surfaces. This chemically responsive surface consists of two layers coated on an implantable medical device; a pH-sensitive layer (bromothymol blue or bromocresol green incorporated hydrogel) which is coated over a red-light emitting scintillator (Gd2O2S: Eu) layer for monitoring. A focused X-ray beam irradiates a spot on the implant, and the red light generated by the scintillator (with 620 nm and 700 nm peaks) is transmitted through the sensing layer which alters the spectral ratio depending on the pH. An image is generated by scanning the X-ray beam across the implant and measuring the spectral ratio of light passing through the tissue point-by-point. We used this imaging technique for monitoring implant-associated infections previously on the bone surface of the femur with a modified implantable plate sensor. Now we are studying pH changes that occur from tibial intramedullary rod infections. Two different types of intramedullary rod designs are used in pre-pilot rabbit studies, and we learned that the XELCI technique could be used to monitor any chemical changes that occur not only on the bone surface but also inside the bone. Thus, this enables noninvasive, high spatial resolution, low background local pH imaging to study implant-associated infection biochemistry.

Here, we present a protocol for high-resolution optical detection of chemical information around implanted medical devices with X-ray excited luminescence chemical imaging (XELCI). This novel imaging technique is developed in our lab which enables studying implant-associated infection biochemistry.

조직을 통한 X선 여기 발광 화학 이미징을 통한 임플란트 관련 감염의 높은 공간 분해능 화학 이미징

Microbial infections associated with implantable medical devices are a major concern in fracture fixation failure. Early diagnosis of such infection will ...

Synthesis, Characterization, and Application of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoprobes for Extrapulmonary Tuberculosis Detection

A molecular imaging probe comprising superparamagnetic iron oxide (SPIO) nanoparticles and Mycobacterium tuberculosis surface antibody (MtbsAb) was synthesized to enhance imaging sensitivity for extrapulmonary tuberculosis (ETB). An SPIO nanoprobe was synthesized and conjugated with MtbsAb. The purified SPIO-MtbsAb nanoprobe was characterized using TEM and NMR. To determine the targeting ability of the probe, SPIO-MtbsAb nanoprobes were incubated with Mtb for in vitro imaging assays and injected into Mtb-inoculated mice for in vivo investigation with magnetic resonance (MR). The contrast enhancement reduction on magnetic resonance imaging (MRI) of Mtb and THP1 cells showed proportional to the SPIO-MtbsAb nanoprobe concentration. After 30 min of intravenous SPIO-MtbsAb nanoprobe injection into Mtb-infected mice, the signal intensity of the granulomatous site was enhanced by 14-fold in the T2-weighted MR images compared with that in mice receiving PBS injection. The MtbsAb nanoprobes can be used as a novel modality for ETB detection.

To improve serological diagnostic tests for Mycobacterium tuberculosis antigens, we developed superparamagnetic iron oxide nanoprobes to detect extrapulmonary tuberculosis.

초초파라마그네틱 산화질소 나노프로브의 합성, 특성화 및 적용

A molecular imaging probe comprising superparamagnetic iron oxide (SPIO) nanoparticles and Mycobacterium tuberculosis surface antibody (MtbsAb) was ...

의학

Optimized Griess Reaction for UV-Vis and Naked-eye Determination of Anti-malarial Primaquine

Primaquine (PMQ), an important anti-malarial drug, has been recommended by the World Health Organization (WHO) for the treatment of life-threatening infections caused by P. vivax and ovale. However, PMQ has unwanted adverse effects that lead&#160;to acute hemolysis in patients with glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) deficiency. There is a need to develop simple and reliable methods for PMQ determination with the purpose of dosage monitoring. In early 2019, we have reported an UV-Vis and naked-eye based approach for PMQ colorimetric quantification. The detection was based on a Griess-like reaction between PMQ and anilines, which can generate colored azo products. The detection limit for direct measurement of PMQ in synthetic urine is in the nanomolar range. Moreover, this method has shown great potential for PMQ quantification from human serum samples at clinically relevant concentrations. In this protocol, we will describe the technical details regarding the syntheses and characterization of colored azo products, the reagent preparation, and the procedures for PMQ determination.

This protocol describes a novel colorimetric method for antimalarial primaquine (PMQ) detection in synthetic urines and human serums.

UV-Vis및 말라리아 방지 프리마퀸의 육안 측정을 위한 최적화된 Griess 반응

Primaquine (PMQ), an important anti-malarial drug, has been recommended by the World Health Organization (WHO) for the treatment of life-threatening ...

Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA) for the Study of RNA-Protein Interactions: The IRE/IRP Example

RNA/protein interactions are critical for post-transcriptional regulatory pathways. Among the best-characterized cytosolic RNA-binding proteins are iron regulatory proteins, IRP1 and IRP2. They bind to iron responsive elements (IREs) within the untranslated regions (UTRs) of several target mRNAs, thereby controlling the mRNAs translation or stability. IRE/IRP interactions have been widely studied by EMSA. Here, we describe the EMSA protocol for analyzing the IRE-binding activity of IRP1 and IRP2, which can be generalized to assess the activity of other RNA-binding proteins as well. A crude protein lysate containing an RNA-binding protein, or a purified preparation of this protein, is incubated with an excess of32 P-labeled RNA probe, allowing for complex formation. Heparin is added to preclude non-specific protein to probe binding. Subsequently, the mixture is analyzed by non-denaturing electrophoresis on a polyacrylamide gel. The free probe migrates fast, while the RNA/protein complex exhibits retarded mobility; hence, the procedure is also called &#8220;gel retardation&#8221; or &#8220;bandshift&#8221; assay. After completion of the electrophoresis, the gel is dried and RNA/protein complexes, as well as free probe, are detected by autoradiography. The overall goal of the protocol is to detect and quantify IRE/IRP and other RNA/protein interactions. Moreover, EMSA can also be used to determine specificity, binding affinity, and stoichiometry of the RNA/protein interaction under investigation.

Electrophoretic Mobility Shift Assay EMSA for the Study of RNA-Protein Interactions: The IRE/IRP Example

Here we present a protocol to analyze RNA/protein interactions. The electrophoretic mobility shift assay (EMSA) is based on the differential migration of RNA/protein complexes and free RNA during native gel electrophoresis. By using a radiolabeled RNA probe, RNA/protein complexes can be visualized by autoradiography.

IRE / IRP 예 : RNA - 단백질 상호 작용의 연구에 대한 전기 이동 기동성 교대 분석 실험 (EMSA)

RNA/protein interactions are critical for post-transcriptional regulatory pathways. Among the best-characterized cytosolic RNA-binding proteins are iron ...

A Bright NIR-II Fluorescence Probe for Vascular and Tumor Imaging

As an emerging imaging technology, near-infrared II (NIR-II, 1000-1700 nm) fluorescence imaging has significant potential in the biomedical field, owing to its high sensitivity, deep tissue penetration, and superior imaging with spatial and temporal resolution. However, the method to facilitate the implementation of NIR-II fluorescence imaging for some urgently needed fields, such as medical science and pharmacy, has puzzled relevant researchers. This protocol describes in detail the construction and bioimaging applications of a NIR-II fluorescence molecular probe, HLY1, with a D-A-D (donor-acceptor-donor) skeleton. HLY1 showed good optical properties and biocompatibility. Furthermore, NIR-II vascular and tumor imaging in mice was performed using a NIR-II optics imaging device. Real-time high-resolution NIR-II fluorescence images were acquired to guide the detection of tumors and vascular diseases. From probe preparation to data acquisition, the imaging quality is greatly improved, and the authenticity of the NIR-II molecular probes for data recording in intravital imaging is ensured.

The present protocol describes a detailed, real-time NIR-II fluorescence imaging operation of a mouse using a NIR-II optics imaging device.

혈관 및 종양 이미징을 위한 밝은 NIR-II 형광 프로브

As an emerging imaging technology, near-infrared II (NIR-II, 1000-1700 nm) fluorescence imaging has significant potential in the biomedical field, owing ...

Single-Cell Multiplexed Fluorescence Imaging to Visualize Viral Nucleic Acids and Proteins and Monitor HIV, HTLV, HBV, HCV, Zika Virus, and Influenza Infection

Capturing the dynamic replication and assembly processes of viruses has been hindered by the lack of robust in situ hybridization (ISH) technologies that enable sensitive and simultaneous labeling of viral nucleic acid and protein. Conventional DNA fluorescence in situ hybridization (FISH) methods are often not compatible with immunostaining. We have therefore developed an imaging approach, MICDDRP (multiplex immunofluorescent cell-based detection of DNA, RNA and protein), which enables simultaneous single-cell visualization of DNA, RNA, and protein. Compared to conventional DNA FISH, MICDDRP utilizes branched DNA (bDNA) ISH technology, which dramatically improves oligonucleotide probe sensitivity and detection. Small modifications of MICDDRP enable imaging of viral proteins concomitantly with nucleic acids (RNA or DNA) of different strandedness. We have applied these protocols to study the life cycles of multiple viral pathogens, including human immunodeficiency virus (HIV)-1, human T-lymphotropic virus (HTLV)-1, hepatitis B virus (HBV), hepatitis C virus (HCV), Zika virus (ZKV), and influenza A virus (IAV). We demonstrated that we can efficiently label viral nucleic acids and proteins across a diverse range of viruses. These studies can provide us with improved mechanistic understanding of multiple viral systems, and in addition, serve as a template for application of multiplexed fluorescence imaging of DNA, RNA, and protein across a broad spectrum of cellular systems.

Presented here is a protocol for a fluorescence imaging approach, multiplex immunofluorescent cell-based detection of DNA, RNA, and protein (MICDDRP), a method capable of simultaneous fluorescence single-cell visualization of viral protein and nucleic acids of different type and strandedness. This approach can be applied to a diverse range of systems.

바이러스 핵산 및 단백질을 시각화하고 HIV, HTLV, HBV, HCV, 지카 바이러스 및 인플루엔자 감염을 모니터링하기 위한 단일 세포 다중화 형광 이미징

Capturing the dynamic replication and assembly processes of viruses has been hindered by the lack of robust in situ hybridization (ISH) technologies that ...