Cardiac troponin I determination by elisa immuno assay on magnetic particles with electrochemical detection

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

A high sensitive method for the quantitative rapid determination of cardiac Troponin I in human serum has been developed. The method is based on an enzyme-linked immunosorbent assay on magnetic particles in the volume of a blood serum sample, which can significantly reduce the diffusion limits typical for common ELISA. Alkaline phosphatase which is a high-performance enzyme was used as an enzyme label. The enzyme demonstrated a catalytic efficiency (kcat/Km) = 26500 1/(s∙mM) in combination with the substrate 1-naphtyl phosphate monosodium salt. The planar electrochemical sensors manufactured by industrial screen-printing technology were used for signal detection. The detection was carried out in differential pulse voltammetry mode. The calculated limit of detection by the enzymatic reaction product was 0.075 μM which significantly exceeded the sensitivity of colorimetric methods. The combination of the proposed methods and approaches makes it possible to obtain a quantitative analysis for cardiac TnI in human serum within 20 minutes with an estimated detection limit of 7 pg/mL and an upper reference limit of normal analyte concentration (99-th percentile) of 22 pg/mL.

Full Text

Restricted Access

About the authors

O. N. Sorokina

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: alsiona@gmail.com
Russian Federation, Moscow

T. S. Konstantinova

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: alsiona@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. K. Vorobyova

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: alsiona@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. D. Vasilyeva

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: alsiona@gmail.com
Russian Federation, Moscow

L. V. Yurina

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: alsiona@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. V. Eremenko

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: alsiona@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. V. Lyzhenkova

Bauman City Clinical Hospital No.29, Health Department of Moscow

Email: alsiona@gmail.com
Russian Federation, Moscow

L. O. Minushkina

“Central State Medical Academy” Department of the President of the Russian Federation

Email: alsiona@gmail.com
Russian Federation, Moscow

D. A. Zateyshchikov

Bauman City Clinical Hospital No.29, Health Department of Moscow; “Central State Medical Academy” Department of the President of the Russian Federation

Email: alsiona@gmail.com
Russian Federation, Moscow; Moscow

I. N. Kurochkin

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University

Email: alsiona@gmail.com
Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Hahla M.S., Saeed Y., Razieh H. // Res. J. Pharm. Biol. Chem. Sci. 7 (6), 2013 (2016).
  2. National Center for Health Statistics. Multiple Cause of Death 2018–2021 on CDC WONDER Database (2023) https://wonder.cdc.gov/wonder/help/mcd-expanded.html
  3. Federal State Statistics Service (Rosstat). Operational demographic indicators for January – June 2020 (2021). https://rosstat.gov.ru/storage/mediabank/BgjLrP31/demogr_01-06.pdf
  4. Bogachev R.S., Mikhailova L.V., Shcherbanev K.G., et al. // “Social Aspects of Population Health” scientific e-journal. 69 (2) (2023) http://vestnik.mednet.ru/content/view/1461/30/lang,ru/
  5. Docherty A.B., Sim M., Oliveira J., et al. // Crit Care. 21, 216 (2017).
  6. Karibaev K.R., Makhanov D.I., Maidyrov E.S., et al. // Vestnik Novsu. 112 (6), 59 (2018).
  7. Shaitan K.V. // Russ. J. Phys. Chem. B 17 (3), 550 (2023).
  8. Katrukha I.A., Katrukha A.G. // Clinical Chem. 67 (1), 124 (2021).
  9. Thygesen K., Alpert J.S., Jaffe A.S., et al. // Circulation. 138 (20), e618 (2018).
  10. Babuin L., Jaffe A.S. // CMAJ. 173 (10), 1191 (2005).
  11. Alymov M.I., Seplyarskii B.S., A. Kochetkov // Russ. J. Phys. Chem. B 17 (4), 1005 (2023).
  12. Reddy K.K., Bandal H., Satyanarayana M., et al. // Adv. Sci. 7, 1902980 (2020).
  13. Nechaeva N.L., Sorokina O.N., Konstantinova T.S., et al.// J. Anal. Chem. 77, (5) 531 (2022).
  14. Nechaeva N.L., Sorokina O.N., Konstantinova T.S., et al. // Talanta. 224, 121860 (2021).
  15. Vasilyeva A.D., Yurina L.V., Azarova D.Yu., et al. // Russ. J. Phys. Chem. B. 16 (1)118 (2022).
  16. Khrenova M.G., Polyakov I.V., Nemukhin A.V. // Russ. J. Phys. Chem. B. 16 (3), 455 (2022).
  17. Misin V.M., Sazhina N.N. // Russ. J. of Phys. Chem. B. 4 (5),797 (2010).
  18. Sazhina N.N., Misin V.M. // Khim. Fizika (in Russian) 31 (11), 48 (2012).
  19. Podoynitsyn S.N., Sorokina O.N., Kovarsky A.L. // Russ. J. Phys. Chem. B. 10 (2), 321 (2016).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dependences of the electrochemical signal on the number of magnetic particles (a) and on the concentration of AT conjugated with the enzyme label (b) for different concentrations of cTn I in the sample ■ – 1 ng/ml, • – 10 ng/ml, ▲ – 25 ng/ml.

Download (35KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of the intensity of the electrochemical signal on the temperature conditions of the assembly of the immunological complex on magnetic particles and the production of the enzymatic reaction product; 1 – the assembly temperature of the immunological complex is 25 °C, the production temperature of the enzymatic reaction product is 25 °C; 2 – the assembly temperature of the immunological complex is 25 °C, the production temperature of the enzymatic reaction product is 37 °C; 3 – the assembly temperature of the immunological complex is 37 °C, the production temperature of the enzymatic reaction product is 37 °C.

Download (15KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Calibration dependence of the intensity of the electrochemical signal on the concentration of the troponin complex TnITC in the sample (•); inset – initial section of the calibration dependence; ▲ – intensity of TnI signals in patients’ blood serum samples depending on the concentration of Tn I according to City Clinical Hospital No. 29.

Download (15KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 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».