Electrochemical and electronic detection ...
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Article dans une revue scientifique: Article original
PMID :
Titre :
Electrochemical and electronic detection of biomarkers in serum: a systematic comparison using aptamer-functionalized surfaces
Auteur(s) :
Mishyn, Vladyslav [Auteur correspondant]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Rodrigues, Teresa [Auteur correspondant]
Austrian Institute of Technology [Vienna] [AIT]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Leroux, Yann R. [Auteur]
Institut des Sciences Chimiques de Rennes [ISCR]
Butruille, Laura [Auteur]
Récepteurs Nucléaires, Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires - U 1011 [RNMCD]
Woitrain, Eloise [Auteur]
Récepteurs Nucléaires, Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires - U 1011 [RNMCD]
Montaigne, David [Auteur]
Récepteurs Nucléaires, Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires - U 1011 [RNMCD]
Aspermair, Patrik [Auteur]
Austrian Institute of Technology [Vienna] [AIT]
Happy, Henri [Auteur]
Carbon - IEMN [CARBON - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Knoll, Wolfgang [Auteur]
Austrian Institute of Technology [Vienna] [AIT]
Boukherroub, Rabah [Auteur]
NanoBioInterfaces - IEMN [NBI - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Szunerits, Sabine [Auteur correspondant]
NanoBioInterfaces - IEMN [NBI - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Rodrigues, Teresa [Auteur correspondant]
Austrian Institute of Technology [Vienna] [AIT]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Leroux, Yann R. [Auteur]
Institut des Sciences Chimiques de Rennes [ISCR]
Butruille, Laura [Auteur]

Récepteurs Nucléaires, Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires - U 1011 [RNMCD]
Woitrain, Eloise [Auteur]
Récepteurs Nucléaires, Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires - U 1011 [RNMCD]
Montaigne, David [Auteur]

Récepteurs Nucléaires, Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires - U 1011 [RNMCD]
Aspermair, Patrik [Auteur]
Austrian Institute of Technology [Vienna] [AIT]
Happy, Henri [Auteur]

Carbon - IEMN [CARBON - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Knoll, Wolfgang [Auteur]
Austrian Institute of Technology [Vienna] [AIT]
Boukherroub, Rabah [Auteur]

NanoBioInterfaces - IEMN [NBI - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Szunerits, Sabine [Auteur correspondant]

NanoBioInterfaces - IEMN [NBI - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Titre de la revue :
Analytical and Bioanalytical Chemistry
Pagination :
5319–5327
Éditeur :
Springer Verlag
Date de publication :
2022-07
ISSN :
1618-2642
Mot(s)-clé(s) en anglais :
Aptamer
Differential pulse voltammetry
Graphene-based field-effect transistor
cTnI
Differential pulse voltammetry
Graphene-based field-effect transistor
cTnI
Discipline(s) HAL :
Sciences de l'ingénieur [physics]
Résumé en anglais : [en]
Sensitive and selective detection of biomarkers in serum in a short time has a significant impact on health. The enormous clinical importance of developing reliable methods and devices for testing serum levels of cardiac ...
Lire la suite >Sensitive and selective detection of biomarkers in serum in a short time has a significant impact on health. The enormous clinical importance of developing reliable methods and devices for testing serum levels of cardiac troponin I (cTnI), which are directly correlated to acute myocardial infarction (AMI), has spurred an unmatched race among researchers for the development of highly sensitive and cost-effective sensing formats to be able to differentiate patients with early onset of cardiac injury from healthy individuals with a mean cTnI level of 26 pg mL-1. Electronic- and electrochemical-based detection schemes allow for fast and quantitative detection not otherwise possible at the point of care. Such approaches rely largely on voltammetric and field-effect-based readouts. Here, we systematically investigate electric and electrochemical point-of-care sensors for the detection of cTnI in serum samples by using the same surface receptors, cTnI aptamer-functionalized CVD graphene-coated interdigated gold electrodes. The analytical performances of both sensors are comparable with a limit of detection (LoD) of 5.7 ± 0.6 pg mL-1(electrochemical) and 3.3 ± 1.2 pg mL-1 (electric). However, both sensors exhibit different equilibrium dissociation constant (KD) values between the aptamer-linked surface receptor and the cTnI analyte, being 160 pg mL-1 for the electrochemical and about three times lower for the electrical approach with KD = 51.4 pg mL-1. This difference is believed to be related to the use of a redox mediator in the electrochemical sensor for readout. The ability of the redox mediator to diffuse from the solution to the surface via the cTnI/aptamer interface is hindered, correlating to higher KD values. In contrast, the electric readout has the advantage of being label-free with a sensing limitation due to ionic strength effects, which can be limited using poly(ethylene) glycol surface ligands.Lire moins >
Lire la suite >Sensitive and selective detection of biomarkers in serum in a short time has a significant impact on health. The enormous clinical importance of developing reliable methods and devices for testing serum levels of cardiac troponin I (cTnI), which are directly correlated to acute myocardial infarction (AMI), has spurred an unmatched race among researchers for the development of highly sensitive and cost-effective sensing formats to be able to differentiate patients with early onset of cardiac injury from healthy individuals with a mean cTnI level of 26 pg mL-1. Electronic- and electrochemical-based detection schemes allow for fast and quantitative detection not otherwise possible at the point of care. Such approaches rely largely on voltammetric and field-effect-based readouts. Here, we systematically investigate electric and electrochemical point-of-care sensors for the detection of cTnI in serum samples by using the same surface receptors, cTnI aptamer-functionalized CVD graphene-coated interdigated gold electrodes. The analytical performances of both sensors are comparable with a limit of detection (LoD) of 5.7 ± 0.6 pg mL-1(electrochemical) and 3.3 ± 1.2 pg mL-1 (electric). However, both sensors exhibit different equilibrium dissociation constant (KD) values between the aptamer-linked surface receptor and the cTnI analyte, being 160 pg mL-1 for the electrochemical and about three times lower for the electrical approach with KD = 51.4 pg mL-1. This difference is believed to be related to the use of a redox mediator in the electrochemical sensor for readout. The ability of the redox mediator to diffuse from the solution to the surface via the cTnI/aptamer interface is hindered, correlating to higher KD values. In contrast, the electric readout has the advantage of being label-free with a sensing limitation due to ionic strength effects, which can be limited using poly(ethylene) glycol surface ligands.Lire moins >
Langue :
Anglais
Comité de lecture :
Oui
Audience :
Internationale
Vulgarisation :
Non
Source :
Fichiers
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