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Label-free Single-molecule Immunoassay

免疫分析 分析物 自体荧光 基质(化学分析) 化学 色谱法 医学 抗体 免疫学 光学 物理 荧光
作者
Xiaoyan Zhou,Chao Chen,Guangzhong Ma,Mohammad Javad Haji Najafi Chemerkouh,Christine L.H. Snozek,Eric H. Yang,Brandyn Braswell,Shaopeng Wang,Shaopeng Wang
标识
DOI:10.26434/chemrxiv-2023-vnxgr
摘要

Single-molecule immunoassay is a reliable technique for the detection and quantification of low-abundance blood biomarkers, which are essential for early disease diagnosis and biomedical research. However, current single-molecule methods all require signal amplification via labelling, which brings a variety of unwanted consequences, such as matrix effects and autofluorescence interference. Here, we introduce a real-time mass imaging-based label-free single-molecule immunoassay (LFSM-immunoassay). Featuring plasmonic scattering microscopy-based real-time mass imaging, a 2-step sandwich assay format-enabled background reduction, and minimization of matrix effects by dynamic tracking of single binding events, the LFSM-immunoassay enables ultra-sensitive and direct protein detection at the single-molecule level in neat blood sample matrices. We demonstrated that the LFSM-immunoassay can measure sub-femtomolar levels of interleukin-6 and prostate-specific antigen in whole blood with 8 log dynamic range. To show its translational potential to clinical settings, we measured NT-proBNP (N-terminal pro-brain natriuretic peptide) in 28 patient serum samples using a 20 minute LFSM-immunoassay, and the results show a strong linear correlation (r > 0.99) with clinical lab reported values.
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