Magnetisk immunanalys (MIA) är en typ av diagnostisk immunanalys som använder magnetiska pärlor som etiketter istället för konventionella enzymer (ELISA), radioisotoper (RIA) eller fluorescerande molekyler (fluorescensimmunoanalys) för att detektera en specifik analyt. MIA involverar den specifika bindningen av en antikropp till ett antigen, medan den magnetiska märkningen är konjugerad till ett av elementen i paret. Närvaron av magnetiska pärlor detekteras sedan av en magnetisk läsare ( magnetometer ) som mäter förändringen i magnetfältet som induceras av pärlorna. Signalen som mäts av magnetometern är proportionell mot koncentrationen av analyten (virus, toxin, bakterier, kardiomarkör, etc.) i det ursprungliga provet.
Magnetiska pärlor är gjorda av nanometerstora järnoxidpartiklar inkapslade eller bundna med polymerer. Storleken på sådana magnetiska pärlor varierar från 35 nm till 4,5 µm. Komponenterna av magnetiska nanopartiklar varierar i storlek från 5 till 50 nm och uppvisar en unik egenskap som kallas superparamagnetism i närvaro av ett externt magnetfält. Denna superparamagnetiska egenskap, som först upptäcktes av fransmannen Louis Néel, vinnare av Nobelpriset i fysik 1970, används redan inom medicin för magnetisk resonanstomografi (MRT) och i biologiska separationer, men ännu inte för märkning i kommersiella diagnostiska tillämpningar. Magnetiska etiketter har ett antal egenskaper som är mycket väl lämpade för sådana applikationer:
Magnetisk immunanalys (MIA) detekterar specifika molekyler eller patogener med hjälp av en magnetiskt märkt antikropp. Fungerar som en ELISA eller Western blot, de två antikroppsbindningsprocessen används för att bestämma koncentrationen av analyter. MIA använder antikroppar som täcker en magnetisk pärla. Dessa antikroppar binder direkt till den önskade patogenen eller molekylen, och den magnetiska signalen från de bundna pärlorna avläses med hjälp av en magnetometer. Den största fördelen med denna teknik för immunfärgning är att den kan utföras i ett flytande medium, medan metoder som ELISA eller Western blotting kräver ett stationärt medium för att binda det önskade målet innan man applicerar en sekundär antikropp (till exempel HRP [rädisperoxidas) ]). Eftersom MIA kan utföras i ett flytande medium kan mer exakta mätningar av de önskade molekylerna göras i modellsystemet. Eftersom isolering inte krävs för att få kvantitativa resultat kan användare övervaka aktiviteten i systemet. Få en bättre uppfattning om ditt måls beteende.
Sätten på vilka upptäckt kan ske är väldigt många. Den mest grundläggande formen av detektion innebär att provet passerar genom en gravitationskolonn som innehåller en polyetenmatris med en sekundär antikropp. Målföreningen binder till antikroppen som finns i matrisen, och eventuella kvarvarande ämnen tvättas ut med den valda bufferten. De magnetiska antikropparna förs sedan genom samma kolonn och efter en inkubationstid tvättas alla obundna antikroppar ut på samma sätt som tidigare. Avläsningar erhållna med hjälp av magnetiska pärlor kopplade till ett mål som fångas av antikroppar på membranet används för att kvantifiera målföreningen i lösning.
Dessutom, eftersom metodiken för denna metod är mycket lik ELISA eller Western Blot, kan MIA-experiment anpassas för att använda samma detektionsmetod om forskaren vill kvantifiera sina data på ett liknande sätt.
Ett enkelt instrument kan detektera närvaron och mäta den övergripande magnetiska signalen för ett prov, men utmaningen med att utveckla en effektiv MIA är att separera den naturligt förekommande magnetiska bakgrunden (bruset) från det svaga magnetiskt märkta målet (signalen). För att uppnå ett signifikant signal-brusförhållande (SNR) i biosensing har olika tillvägagångssätt och enheter använts:
Men för att förbättra SNR krävs ofta ett komplext instrument som ger flera skanningar och extrapolering i databehandling, eller exakt inriktning av ett mål och en miniatyriserad sensor av lämplig storlek. Utöver detta krav kan en MIA som använder magnetiska taggars icke-linjära magnetiska egenskaper effektivt utnyttja magnetfältets inneboende förmåga att passera genom plast, vatten, nitrocellulosa och andra material, vilket möjliggör verkliga volymetriska mätningar i en mängd olika immunanalyser format. Till skillnad från konventionella metoder som mäter känsligheten hos superparamagnetiska material, eliminerar MIA baserad på icke-linjär magnetisering påverkan av linjära dia- eller paramagnetiska material såsom provmatris, förbrukningsbar plast och/eller nitrocellulosa. Även om den inneboende magnetismen hos dessa material är mycket svag, med typiska känslighetsvärden på -10-5 (dia) eller +10-3 (para), när man undersöker mycket små mängder superparamagnetiska material, såsom nanogram per test, bakgrundssignal som produceras av hjälpmaterialen kan inte ignoreras. I MIA, baserat på de icke-linjära magnetiska egenskaperna hos magnetiska märken, exponeras pärlorna för ett alternerande magnetfält med två frekvenser, f1 och f2. I närvaro av icke-linjära material, såsom superparamagnetiska etiketter, kan signalen registreras vid kombinatoriska frekvenser, till exempel vid f = f1 ± 2×f2. Denna signal är exakt proportionell mot mängden magnetiskt material inuti lässpolen.
Denna teknik gör magnetiska immunanalyser möjliga i en mängd olika format som:
Det har också beskrivits för användning in vivo och för multivariat testning.
MIA är en mångsidig metod som kan användas för ett brett spektrum av metoder.
Det används för närvarande för att upptäcka virus i växter för att fånga patogener som normalt skulle förstöra grödor, såsom vinfanbladvirus, vinfanbladsvirus och potatis X-virus. Dess anpassningar inkluderar nu handhållna enheter som låter användaren samla in känslig data i fält.
MIA kan också användas för att övervaka terapeutiska läkemedel. En fallrapport av en 53-årig patient [1] som fick en njurtransplantation beskriver hur läkarna kunde ändra mängden av det terapeutiska läkemedlet.