Spinit – Magnetic Nanoparticle Improved Assay in a Centrifugal Microfluidics Platform

Bavieche Jamnadas Samgi

Key information

Authors:

Bavieche Jamnadas Samgi (Bavieche Jamnadas Samgi)

Supervisors:

João Manuel de Oliveira Garcia da Fonseca (João Manuel de Oliveira Garcia da Fonseca); Pedro Miguel Félix Brogueira (Pedro Miguel Félix Brogueira)

Published in

10/31/2014

Abstract

Numa era marcada pelo envelhecimento da população verifica-se inevitavelmente um aumento da prevalência das doenças próprias desta faixa etária. A necessidade da aplicação imediata de terapêutica veio realçar a necessidade de estabelecer diagnósticos de forma célere. O desenvolvimento de ferramentas de diagnóstico primário imediato que possam ser aplicados no primeiro contacto com o doente reveste-se de uma grande importância. A Biosurfit desenvolveu um dispositivo que permite obter resultados de análises sanguíneas em menos de 15 minutos. Para que este dispositivo possa ser útil a diversos centros de cuidados médicos, nomeadamente no que concerne à doença cardíaca isquémica, há certas características que se constituem como fundamentais, tais como a detecção de proteínas associadas a eventos isquémicos e cuja concentração sanguínea é inicialmente muito baixa. A presente tese foca-se precisamente nesta questão: diminuir o limite de detecção do Spinit®, ou seja, incrementar a sua sensibilidade para a detecção de material biológico. Foi projectado um novo sistema de detecção que incorpora a manipulação de nanopartículas magnéticas com recurso a ímanes. Foi desenvolvido um ensaio modelo utilizando albumina de soro bovina biotinilada e nanopartículas com estreptavidina. O projecto desenvolvido permitiu a amplificação do sinal em 50% para concentrações altas de analito, com um aumento do limite de detecção de albumina de soro bovino biotinilada de 1 µg ml−1 para 0.1 µg ml−1, o que corresponde a um aumento de 10 vezes na capacidade de detecção. Assim, fica demonstrada a viabilidade da aplicação de nanopartículas magnéticas, com o protótipo construído, para detecção de proteínas no Spinit®. Population is ageing and associated with it there is an inevitable increase of the diseases associated with these ages. The need for a rapid diagnosis urges, so it is important to develop a diagnostic system that allow to have the results within the duration of a medical appointment. Biosurfit developed an user-friendly instrument that gives results within 15 minutes. In order to achieve this goal it is important to be able to detect proteins that are present in a very low concentration such as some cardiac markers. This thesis aims for decreasing the detection limit of Spinit, that is to detect lower concentrations of proteins or other biological element. A new system using magnetic nanoparticles and their manipulation will be developed. This system will use magnets to attract the magnetic nanoparticles which will lead to a higher interaction efficiency. A model assay is developed to test the magnetic effect using biotinylated bovine serum albumin and streptavidin coated nanoparticles. The results show that an increase of 50% is achieved for higher concentrations and the detection limit is pushed from 1 ug/mL (using the standard system) to 100 ng/mL when using the magnet. This thesis allows to demonstrate the feasibility of the application of magnetic nanoparticles, with the new prototype, to detect biological elements in Spinit.