Development of displacement electrochemical inmunosensors: the case of 2,4,6-trichloroanisole

Abstract

Development of displacement El objetivo de este trabajo es explorar y explotar los principios de funcionamiento de un Inmunosensor Electroquímico de Desplazamiento [(Displacement Electrochemical Immunosensor (DEI)] y también del ELISA Indirecto Competitivo [(Indirect Competitive ELISA (ICE)] para la detección de 2,4,6-tricloroanisol (TCA). <br/><br/>Para tal fin, se lleva a cabo el desarrollo racional de un ELISA Indirecto Competitivo. El ensayo desarrollado resulta capaz de detectar TCA en concentraciones 1ppt a 1 ppm, con un limite de detección de 4.2 ppt. El ensayo desarrollado puede tener un particular interés comercial en situaciones donde el tiempo experimental requerido es de menos de 80 minutos.<br/><br/>Se desarrolla también un modelo matemático (MM) cuyo principal objetivo es permitir el desarrollo racional de un Inmunosensor Electroquímico de Desplazamiento (DEI). A pesar de las bajas constantes de afinidad observadas en los anticuerpos obtenidos para este trabajo, se logra desarrollar un DEI funcional cuyo limite de detección de TCA (0.2 ppm) se corresponde con los valores obtenidos a través del MM.<br/><br/>La adsorción inespecífica (NSA) de proteínas es identificada como uno de los problemas críticos que impidieron alcanzar limites de detección más bajos. El uso del electroquímicamente compatible Cu UPD como barrera/control de la NSA, junto con la detección amperométrica del desplazamiento son propuestos en este trabajo como base o punto de partida para el desarrollo de inmunosensores que puedan ser operados sin necesidad de marcaje (labelling) o la adición de otros componentes diferentes de la muestra de interés (reagentless and labelless immunosensors).

The purpose of this work is to explore and exploit the principles of Displacement Electrochemical Immunosensing (DEI) and Indirect Competitive ELISA (ICE) to detect 2,4,6-trichloroanisole (TCA). <br/><br/>The rational design of indirect competitive ELISA for TCA detection is attempted. The developed assay detects TCA at concentrations from 1ppt to 1 ppm, with a limit of detection of 4.2 ppt. The assay can be commercially useful in situations where less than 80 minutes total assay time is required. <br/><br/>A mathematical model (MM) is developed for the rational design of an electrochemical displacement immunosensor (DEI). Despite the low affinity constants of the antibodies obtained for this work a functional DEI is developed with the predicted by the MM high limit of detection for TCA (0.2 ppm). The non-specific adsorption (NSA) of proteins is identified as a critical problem inhibiting further optimization of the DEI. The use non-insulating Cu UPD as NSA controller or electrochemically compatible blocking, together with amperometric displacement detection are proposed as a platform that could permit further development of reagentless and labelless immunosensors.