Luminescent diagnostics and quantitative assessment of malaria based on a lateral flow immunoassay with cdte quantum dots

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A lateral flow immunoassay (LFI) is a simple, low-cost and rapid diagnostic tool to identify various diseases by detecting analytes such as antibodies, parasites, or other relevant biomarkers. However, most LFIs can only confirm the presence or absence of a target analyte being applied as qualitative diagnostic tools. In addtion, the conventional LFIs, which require visual inspection of the test line, may demonstrate insufficient sensitivity for the mild form or early detection of infections and for this reason, the result can be falsely negative. This study presents the results of employing thioglycolic acid capped CdTe quantum dots as a probe to enhance luminescence and subsequently detection sensitivity in LFIs for diagnosis of malaria. The chemical route synthesis of thioglycolic acid capped CdTe quantum dots was optimized systematically by probing optical properties of the quantum dots. These optimized quantum dots of thioglycolic acid capped CdTe have been conjugated with the anti-malaria antibodies against HRP2 protein (P. falciparum) and were then incorporated into LFIs. Further, an image processing code has been developed to carry out the quantification of malaria parasites in terms of the ratio on intensities of control and test lines on the LFIs. The results have been compared with those obtained using the standard, colloidal gold based LFIs. It has been demonstrated that sensitivity and lower detection limits of malaria under low parasite concentration increase significantly due to enhanced luminescence of control and test lines under UV light, owing to the presence of thioglycolic acid capped CdTe quantum dots. It has also been shown that the image processing based quantification of malaria will likely minimize the chances of false negative results under low parasite concentration and assist in early diagnosis of malaria.

About the authors

H. Chauhan

Sardar Vallabhbhai National Institute of Technology

Gujarat, India

A. Jariwala

Sardar Vallabhbhai National Institute of Technology

Gujarat, India

V. Kheraj

Sardar Vallabhbhai National Institute of Technology

Email: vk@phy.svnit.ac.in
Gujarat, India

References

  1. X. Shi and Z. Wang, Rev. Med. Microbiol., 32 (3), 183 (2021).
  2. P. Liu, Y. Zhou, M. Guo, et al., Nanoscale, 10, 848 (2018).
  3. N. H. T. Tran, K. T. L. Trinh, J. H. Lee, et al., Small, 14, 1801385 (2018).
  4. R. Fan, W. Zhang, Y. Jin, et al., Microchim. Acta, 187, 1 (2020).
  5. Y. Liang, X. Huang, R. Yu, et al., Anal. Chim. Acta, 936, 195 (2016).
  6. G. Liu, J. Zhao, S. Wang, et al., Sensors and Actuators B: Chemical, 306, 127583 (2020).
  7. S. Wang, C. Zhang, and Y. Zhang, Biosensors and Biodetection, Ed. by A. Rasooly and K. E. Herold (Humana Press, 2009), vol. 504.
  8. Y. Jeong, Y. M. Kook, K. Lee, and W. G. Koh, Biosens. Bioelectron., 111, 102 (2018).
  9. S. M. Fothergill, C. Joyce, and F. Xie, Nanoscale, 10, 20914 (2018).
  10. G. A. Posthuma-Trumpie, J. Korf, and A. Van Amerongen, Anal. Bioanal. Chem., 393, 569 (2009).
  11. X. Gao, L. P. Xu, S. F. Zhou, et al., Am. J. Biomed. Sci., 6, 41 (2014).
  12. I. Y. Goryacheva, P. Lenain, and S. De Saeger, Trends Analyt. Chem., 46, 30 (2013).
  13. O. A. Aladesuyi and O. S. Oluwafemi, Nano-Structures & Nano-Objects, 24, 100568 (2020).
  14. Z. Li, P. Huang, J. Lin, et al., J. Nanosci. Nanotechnol., 10, 4859 (2010).
  15. Z. Wang, J.Ruan, and D. Cui, Nanoscale Res. Lett., 4, 593 (2009).
  16. D. Cui, B. Pan, H. Zhang, et al., Anal. Chem., 80, 7996 (2008).
  17. M. Sajid, A. N. Kawde and M. Daud, J. Saudi Chem. Soc., 19, 689 (2015).
  18. H. Yang, D. Li, R. He, et al., Nanoscale Res. Lett., 5, 875 (2010)
  19. J. Zhang, Y. Wei, S. Qiu, and Y. Xiong, Spectrochim. Acta, Part A: Mol. Biomol. Spectrosc., 247, 119107 (2021).
  20. U. Resch, H. Weller, and A. Henglein, Langmuir, 5, 1015 (1989).
  21. T. Lu, K. D. Zhu, C. Huang, et al., Analyst, 145, 76 (2020).
  22. World malaria report 2020: 20 years of global progress and challenges (World Health Organization, Geneva, 2020). Licence: CC BY-NC-SA 3.0 IGO, https://www.who.int/publications/i/item/9789240015791.
  23. D. Bell, C. Wongsrichanalai, and J. W. Barnwell, Nat. Rev. Microbiol., 4, 682 (2006)
  24. A. L. Rogach, L. Katsikas, A. Kornowski, et al., Ber Bunsen Phys Chem., 101, 1668-70 (1997).
  25. N. Liu and P. Yang, Luminescence, 29 (6), 566 (2014).
  26. S. Subramanian, S. Ganapathy, M. Rajaram, and A. Ayyaswamy, Materials Chemistry and Physics, 249, 123127 (2020).
  27. R. Carcione, F. Limosani, and F. Antolini, Crystals, 11 (3), 253 (2021).
  28. W. W. Yu, L. Qu, W. Guo, and X. Peng, Chem. Mater., 15, 2854 (2003).
  29. T. Kondratenko, O. Ovchinnikov, I. Grevtseva, et al., Materials, 13, 909 (2020).
  30. J. Tashkhourian, G. Absalan, M. Jafari, and S. Zare, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 152, 119 (2016).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».