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Scientific Reports 12권, 기사 번호: 19866(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

심장 트로포닌 I(cTnI)은 급성 심근경색(AMI) 진단을 위한 특정 심장 바이오마커입니다. AMI의 조기 발견을 위해서는 민감하고 간단한 현장진단검사(POCT)가 여전히 필요합니다. 이러한 요구를 해결하기 위해 우리는 은 강화 시스템과 결합된 샌드위치 면역분석법을 기반으로 한 딥 스트립 분석법을 개발했습니다. 감도를 높이기 위해 사전 배양 및 은 강화가 딥 스트립에 도입되었습니다. 은 강화 용액의 촉매 반응으로 인해, 은 이온이 침전되고 AuNP가 확대됨에 따라 AuNP의 붉은색은 어두운 갈색으로 변했습니다. 얻은 결과는 육안으로 쉽게 확인할 수 있었다. 정량적 분석을 위해 스마트폰의 RGB Color Picker 애플리케이션을 이용하여 결과의 ​​색강도를 분석하였다. 작동 매개변수(AuNP-Ab 접합체의 부피, 시료의 부피, 배양 시간 및 분석 시간)의 효과를 조사하고 최적화했습니다. 최적의 조건에서 육안으로 검출한계(LOD)는 0.5ng/mL였습니다. 실버 강화를 적용한 LOD는 강화하지 않은 것보다 50배 낮았습니다. 스마트폰을 이용한 정량분석의 경우 0.5~50ng/mL(R2=0.9952) 범위에서 검출 선형성이 관찰되었으며 LOD는 0.12ng/mL로 나타났다. 개발된 방법은 혈청 샘플에서 cTnI 검출에 성공적으로 적용되어 각각 96.10~119.17% 및 2.91~5.13% 범위의 분석 회수율과 %RSD를 달성했습니다. 또한, 이 개발된 분석법은 잠재적으로 간섭하는 혈청 단백질과 교차 반응하지 않았습니다. 이러한 결과는 혈청 cTnI 검출을 위한 대체 POCT로서 이 딥 스트립 분석법의 큰 잠재력을 보여주었습니다.

심혈관 질환(CVD)은 심장 및 혈관 장애의 그룹입니다. 심혈관질환 환자의 수와 사망률은 매년 증가하고 있으며 이러한 추세는 앞으로도 계속될 것으로 예상됩니다1,2. 관상동맥이 막히면 혈류가 감소하고 심장 근육에 혈액 공급이 부족해 심장 근육이 손상됩니다. 손상된 심장 근육은 악화되어 결국 괴사되어 죽게 됩니다. 이러한 유형의 심장 손상을 심근경색증(MI)이라고 합니다. 심장이 손상되면 미오글로빈, 크레아틴 키나제-심근 밴드(CK-MB), 심장 트로포닌 T(cTnT) 및 심장 트로포닌 I(cTnI)과 같은 심장 바이오마커가 혈액 순환으로 방출됩니다3. 현재 cTnI는 독특한 심장 동형으로 인해 가장 특이적인 심장 바이오마커이자 MI 진단의 표준으로 간주됩니다4,5. cTnI는 정상 심장 근육 조직의 액틴 필라멘트 사이에 위치한 단백질입니다. 흉통이 시작된 후 심장 트로포닌 단편은 4~9시간 이내에 혈액 순환에서 상승하며, 주된 형태는 cTnC-cTnI 복합체6입니다. 농도는 12~24시간 후에 최고점에 도달할 때까지 계속 증가하고 최대 10~14일 동안 상승된 상태를 유지합니다. 심장 트로포닌 상승의 크기는 심장 손상의 심각도 또는 크기와 관련이 있습니다7,8. 따라서 cTnI 수준 측정은 AMI를 나타내는 것으로 간주되는 cTnI 수준이 0.4ng/mL 이상인 급성 심근경색(AMI)의 조기 진단, 예후 및 모니터링을 가능하게 하는 임상 위험 평가의 일부입니다9,10,11.

현재 심장 바이오마커 측정을 위한 전통적인 방법은 전기화학발광면역분석(ECLIA)12,13,14입니다. 이 방법은 높은 민감도와 특이성을 제공하지만 대규모 벤치탑 검출 시스템과 숙련된 작업자가 필요합니다. 더욱이, 장비는 매우 비싸고 운영 비용도 높습니다. 또는 POCT 장치는 의료진이 환자에게 즉각적인 치료를 제공하는 데 도움이 되는 휴대용 도구입니다. 측면 유동 면역분석법(LFIA)은 POCT로 사용되는 잠재적인 스크리닝 도구입니다. 이는 비용 효율적이고 최소한의 교육만으로 사용할 수 있는 간단한 테스트이기 때문입니다. 최근 몇 년 동안 LFIA는 이중 금 나노입자15, 형광 미세구16, 양자점17, 자성 입자18,19,20, 효소 촉매 표지21,22, 업컨버팅 나노입자23,24, 이온 도핑된 나노입자25. 그러나 이러한 분석에는 고유한 한계가 있습니다. 예를 들어, 형광 입자에는 형광 판독기가 필요하며, 광안정성과 양자 수율에 대해 걱정해야 합니다. 효소 촉매 라벨링의 경우 보고서에는 효소와 기질 간의 상호 작용과 화학 발광 측정 검출기를 사용한 분석이 설명되어 있습니다. 이러한 기술은 관련 센서 판독기로 인해 복잡해지며, 이는 높은 운영 비용과 자재 비용을 필요로 합니다. 더욱이, 항체의 신호 라벨링 과정은 번거롭다.