Entwicklung einer Eins

Dec 20, 2023

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 3427 (2022) Diesen Artikel zitieren

1876 ​​Zugriffe

6 Zitate

3 Altmetrisch

Details zu den Metriken

Für vier Arten von Aminosäuren wurde eine einstufige Analysemethode unter Verwendung eines mikrofluidischen Analysegeräts auf Papierbasis entwickelt, das aus Chromatographie-Filtrationspapier und Laminatfolien hergestellt wurde. Zum Nachweis jeder Aminosäure wurde Aminoacyl-tRNA-Synthetase verwendet. Das erhaltene Analysegerät auf laminierter Papierbasis (LPAD) enthielt vier enzymatische Reaktionsbereiche. Der kolorimetrische Nachweis erfolgte auf Basis der Molybdänblau-Reaktion. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden wie HPLC oder LC-MS wurde eine Modellmethode für den einfachen, einfachen und gleichzeitigen Nachweis mehrerer Aminosäurekonzentrationen vorgeschlagen. Die Methode ermöglichte eine selektive Quantifizierung in den Bereichen 3,6–100 μM für Tryptophan, 10,1–100 μM für Glycin, 5,9–100 μM für Histidin und 5,6–100 μM für Lysin mit einer Nachweisgrenze von 1,1 μM, 3,3 μM, 1,9 μM bzw. 1,8 μM. Die LPAD-Herstellung war recht einfach und der anschließende Nachweisprozess war einfach und erforderte nur kurze Zeit (innerhalb von 15 Minuten).

Papierbasierte Analysegeräte (PADs) weisen wesentliche Merkmale auf, wie z. B. ihr einfaches und einfaches Design für die Herstellung der Form und Länge des Mikrofluidikpfads, den Verzicht auf eine externe Stromquelle und ihre Kosteneffizienz. PADs haben als analytische Plattformen große Forschungsaufmerksamkeit auf sich gezogen1,2,3,4,5. Obwohl Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) im Allgemeinen zur Analyse biologischer Verbindungen verwendet wird, ist sie zeitaufwändig und teuer6. Über den Einsatz von PADs zur Analyse biologischer Verbindungen wurde bereits von anderen Forschungsgruppen berichtet. So entwickelte Huang beispielsweise eine Platin-Färbemethode für Myoglobin als Modellverbindung, bei der die Oberfläche von kolloidalem Gold mit Platin-Nanoschalen beschichtet und mithilfe eines Teststreifens, wie dem Reagenz, das in Schwangerschaftstests verwendet wird, beurteilt wurde. Es gelang ihnen, eine empfindliche quantitative Nachweismethode für Myoglobin zu entwickeln, die auf einer hohen katalytischen Aktivität basiert7. Ein weiteres Beispiel sind Kieselgelstreifen, die für den Nachweis von Fe(III)-Ionen entwickelt wurden. Die Siliziumdioxidstreifen waren mit Tannin imprägniert, und aufgrund der selektiven Bindung von Tannin an Fe (III) konnte der kolorimetrische Nachweis von Fe (III) durch visuelle Inspektion unter Verwendung von Anthocyan, einem aus Kohl extrahierten roten Farbstoff, erfolgen8,9,10 . Da Papierteststreifen kostengünstig hergestellt werden können, könnten sie problemlos in großen Mengen für medizinische Untersuchungen und Arzneimittelbewertungen bereitgestellt werden11.

Der Gehalt an freien Aminosäuren im Blutserum dient als Indikator für einen Krankheitszustand wie Krebs, Lebererkrankungen und Diabetes. Daher gelten sie als nützlich für die klinische Diagnostik12,13. Wir haben zuvor ein neuartiges Aminosäureanalysesystem analysiert, das Aminoacyl-tRNA-Synthetase (aaRS) als molekulares Erkennungselement verwendet14,15,16,17,18,19. aaRSs existieren für jede der 20 entsprechenden Aminosäuren und sind an der Biosynthese von Proteinen und Peptiden im Körper beteiligt. Somit könnte aaRS als Erkennungsmaterial für die Aminosäureanalyse dienen20,21,22,23.

Vier Aminosäuren, Tryptophan, Glycin, Histidin und Lysin, wurden in dieser Studie aufgrund ihres diagnostischen Potenzials für verschiedene Erkrankungen und ihrer metabolischen Bedeutung als Modellaminosäuren verwendet. Die Synthese von Serotonin aus Tryptophan ist bei Patienten mit Depressionen gehemmt; Daher könnte die Messung des Tryptophanspiegels einen potenziellen Nutzen für die Diagnose dieser Erkrankung haben24. Glycin ist ein Grundbestandteil verschiedener Biomoleküle wie Glutathion, Purinderivate und Hämoproteine. Darüber hinaus wurde berichtet, dass die Einnahme von Glycin die Schlafqualität verbessert25. Histidinämie ist eine Erbkrankheit, die durch abnormale Plasmakonzentrationen von Histidin gekennzeichnet ist und zu einer geistigen Beeinträchtigung führen kann26. Lysin, eine der essentiellen Aminosäuren, wird mit der Verbesserung des Nährstoffgleichgewichts im menschlichen Körper in Verbindung gebracht27.

In dieser Studie wurde ein laminiertes PAD (LPAD) für Tryptophan, Glycin, Histidin und Lysin mit einem enzymatischen Reaktionsbereich, der dem Nachweisbereich entspricht, hergestellt. Dieses LPAD ermöglichte im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden wie HPLC oder LC-MS den einfachen, einfachen und gleichzeitigen Nachweis der Konzentrationen mehrerer Aminosäuren. Der kolorimetrische Nachweis erfolgte auf Basis der Molybdänblau-Reaktion. Tryptophanyl-tRNA-Synthetase (TrpRS; Tryptophan-spezifische aaRS), Glycyl-tRNA-Synthetase (GlyRS; Glycin-spezifische aaRS), Histidyl-tRNA-Synthetase (HisRS; Histidin-spezifische aaRS) und Lysyl-tRNA-Synthetase (LysRS; Lysin-spezifisch). aaRS) wurden für die Erkennungselemente jeder Aminosäure verwendet. Für jede Aminosäure wurden die Analysebedingungen und der nachweisbare Konzentrationsbereich bestimmt.

In diesem System erkennt aaRS zunächst die entsprechende Aminosäure in Gegenwart von Adenosin-5′-triphosphat (ATP) und dann werden Aminoacyl-AMP und Pyrophosphat freigesetzt (Gleichung 1). Das resultierende Pyrophosphat reagiert mit Ammoniummolybdat und 2-Mercaptoethanol, die normalerweise zum Nachweis und zur Messung von Phosphat verwendet werden (Gl. 2)23. Abschließend wird der resultierende Blauton quantifiziert und die Aminosäurekonzentrationen berechnet19.

Aminosäuren, Magnesiumchlorid-Hexahydrat (MgCl2·6H2O), Ammoniummolybdat, 2-Mercaptoethanol, Salzsäure, Schwefelsäure und Natriumhydrogencarbonat wurden von Wako Pure Chemicals (Osaka, Japan) bezogen. Tris(hydroxymethyl)aminomethan und ATP wurden von Sigma-Aldrich Japan (Tokio, Japan) bezogen. Advantec-Filterpapier Nr. 1 und Nr. 5B wurden von Toyo Roshi Kaisha, Ltd. (Tokio, Japan) bezogen, und ein Filterpapier MN616G wurde von Macherey-Nagal Co. Ltd. (Duren, Deutschland) bezogen, mit 75 μm -Dicke Polyester-Thermoklebebeutelfolie wurde von ACCO Brands Corp. (Tokio, Japan) erworben. TrpRS, GlyRS, HisRS und LysRS wurden von Ikeda Tohka Industries Co., Ltd. (Hiroshima, Japan) in Auftrag gegeben. Bei den Chemikalien handelte es sich um kommerzielle Reagenzien höchster Qualität, die ohne weitere Reinigung verwendet wurden.

Das LPAD wurde mit fast dem gleichen Verfahren wie in unserer vorherigen Studie19 hergestellt: Das LPAD-Muster wurde mit der Steuerungssoftware eines Bastelschneiders (Graphtec CE6000-40 Cutting Plotter, Graphtec Corporation, Kanagawa, Japan) entworfen. Ein Filterpapier wurde auf einer selbstklebenden Trägerfolie befestigt und mit dem Schneideplotter geschnitten. Nach Entfernung der unerwünschten Kanten wurden Papierstreifen erhalten. Auch das Schnittmuster für das Deckblatt wurde angefertigt. Das Design wurde in den Bastelschneider exportiert und die Deckfolie wurde auf die gleiche Weise wie das Papier geschnitten. Nach dem Schneiden wurden der Deckpapierstreifen und das Bodenblatt ausgerichtet und zusammengefügt, wie in Abb. 1a gezeigt. Die Anordnung wurde durch einen auf 100 °C erhitzten Laminator geführt (Laminator B35A3, CBC Acco Brands; Tokio, Japan). Sobald die Polyesterfolien laminiert waren, passten sie sich der Kontur des Papierstreifens an. Während Abb. 1b eine Darstellung des hergestellten Geräts zeigt, zeigt Abb. 1c die Größen der Mikrofluidikpfade. Es wurden mehrere Kombinationen der Längen der Pfade zwischen dem enzymatischen Reaktionsbereich und dem Nachweisbereich (10–20 mm) und der Breite der Pfade (1,0–3,0 mm) hergestellt und die Reaktion bewertet und optimiert.

Herstellung des laminierten papierbasierten Analysegeräts (LPAD). (a) Die entworfenen Papierkanäle wurden zwischen den Deck- und Bodenlaminatfolien eingelegt, ausgerichtet und zusammengebaut. Die Anordnung wurde durch einen beheizten Laminator geleitet. Die Illustration wurde mit „Rhinoceros ver. 6-Zoll-3D-CAD-Software28. (b) Eine Abbildung des hergestellten Geräts. (c) Abmessungen der mikrofluidischen Pfade des LPAD. Es wurden verschiedene Pfadlängen und -breiten zwischen dem enzymatischen Reaktionsbereich und dem Detektionsbereich hergestellt. Die optimierte Länge betrug 15 mm und die Breite 3,0 mm.

Wir haben festgestellt, dass die optimierte Größe für die Länge des Pfads zwischen dem Bereich der enzymatischen Reaktion und dem Nachweisbereich 15 mm betrug und die beste Breite des Pfads 3,0 mm betrug. Advantec Filterpapier Nr. 1 war das bevorzugte Filterpapier für das LPAD. Als nächstes wurden die optimierten LPADs für die folgenden Tests eingesetzt.

Zur Vorbereitung des enzymatischen Reaktionsbereichs auf dem LPAD wurden TrpRS, GlyRS, HisRS und LysRS in einer Konzentration von 50 μM (1,0 μL) dosiert (Abb. 2). In den Nachweisbereichen für Aminosäuren auf dem LPAD wurde jede Lösung von 5 % Ammoniummolybdat in 2,5 M Schwefelsäure (0,5 μl) verteilt und 30 Minuten lang bei 25 °C trocknen gelassen. Das Gerät wurde über Nacht bei 4 °C gelagert.

Testprotokoll. Jede Tryptophanyl-tRNA-Synthetase (TrpRS), Glycyl-tRNA-Synthetase (GlyRS), Histidyl-tRNA-Synthetase (HisRS) und Lysyl-tRNA-Synthetase (LysRS) wurde auf jeden enzymatischen Reaktionsbereich verteilt. Fünf Prozent Ammoniummolybdat in 2,5 M Schwefelsäure wurden in den Detektionsbereich gegeben. Die Analytlösung wurde auf den Probenpunkt des LPAD geladen und der Punktbereich und die enzymatischen Reaktionsbereiche wurden mit einem Aluminiumheizblock auf 60 °C erhitzt.

Die Analytlösungen wurden durch Auflösen jeder Aminosäurelösung in verschiedenen Konzentrationen (0–100 μM) hergestellt. Anschließend wurde jede Aminosäurelösung mit einer frisch zubereiteten Lösung aus ATP (5,0 mM), Magnesiumchlorid (MgCl2) (5,0 mM) und 2-Mercaptoethanol (1,0 M) in Tris-Chlorwasserstoffpuffer (pH 8,0, 100 mM) kombiniert , Gesamtvolumen = 40 μL) (Abb. 2).

Die Analytlösung (40 µL) wurde auf den Probenfleck des LPAD geladen. Der Spotbereich und die enzymatischen Reaktionsbereiche wurden mit einem Aluminiumheizblock auf bis zu 60 °C erhitzt. Nach 15-minütiger Inkubation, um ausreichend Zeit für die Interaktion mit dem Pyrophosphat und den Farbreagenzien zu gewährleisten, ließ man die Lösung durch die Papierstreifen fließen. Um die Ergebnisse zu quantifizieren, wurden Bilder der Papiergeräte mit einem Bildscanner (ES-H7200; Seiko Epson Corporation, Suwa, Nagano, Japan) aufgenommen. Die Farbbilder mit 600 dpi (24 Bit) wurden mit der ImageJ-Softwareversion 1.4929 analysiert und der beigefügte Befehl wurde verwendet, um die Farbe des Hintergrunds an den Papierstreifen anzugleichen. Bilder wurden gespeichert und die Farben ihrer Erkennungsbereiche wurden mithilfe des GNU Image Manipulation Program invertiert, um die Blaustärke auf dem LPAD in Helligkeit umzuwandeln. Die Helligkeit und die Erkennungsbereiche wurden dann mit der ImageJ-Software gemessen. Das Integrationssignal mit einer beliebigen Einheit wird durch Multiplikation von Helligkeit und Erfassungsbereich erhalten. Es wurde definiert, um den Fortschritt der enzymatischen und kolorimetrischen Reaktionen in Gleichungen zu bewerten. (1) und (2).

In unserem zuvor berichteten LPAD für Histidin musste die enzymatische Reaktion außerhalb des LPAD durchgeführt werden: Die Reaktionsmischung mit HisRS, Histidin, ATP und MgCl2 in einem Mikroröhrchen wurde unter Verwendung eines Aluminiumheizblocks 30 Minuten lang auf 80 °C erhitzt 5 Min. auf Eis gekühlt. Anschließend wurde die Reaktionsmischung auf das LPAD geladen. Der künstliche Schritt mit Erhitzen der Reaktionsmischung und Pipettieren der Probe war notwendig19. In dieser Studie handelt es sich um ein LPAD, das nacheinander sowohl für enzymatische als auch für kolorimetrische Reaktionen in einem Schritt arbeitet.

Die enzymatische Reaktion findet statt, wenn das enzymatische Reaktionsgemisch in den Nachweisbereich eindringt; Folglich ist die enzymatische Reaktionszeit wichtig und beeinflusst die LPAD-Reaktion. Die Art und Form der für die Mikrofluidik verwendeten Filterpapiere wurden mit Advantec Grade Nr. 1, Advantec Grade Nr. 5B und MN616G bewertet. Tabelle 1 zeigt die Längensätze zwischen den Bereichen der enzymatischen Reaktion und der Detektion sowie die Breite der Mikrofluidikpfade. Als bevorzugte Größe für das LPAD wurde eine Länge zwischen den enzymatischen Reaktions- und Detektionsbereichen von 15 mm und eine Breite der Mikrofluidikpfade von 3,0 mm ermittelt. Ein Pfad mit kurzer Länge und/oder schmaler Breite zeigte keine oder nur eine geringe Reaktion, da die Reaktionsmischung den Nachweisbereich sofort erreichte. Bei einer größeren Länge (20 mm) konnte die geladene enzymatische Reaktionsmischung den Nachweisbereich nicht erreichen. Daher ist es wichtig, beim Entwurf von LPADs die Bereitstellung ausreichender aaRS-Enzymreaktionszeiten während des Eindringens der Reaktionsmischung in das Filterpapier zu berücksichtigen. Auch die Dichte der Filterpapierfaser ist ein wichtiger Faktor. Das hochdichte Filterpapier Advantec Grade Nr. 1 zeigte eine bessere Leistung im Hinblick auf die Faserdichte, da die Reaktionsmischung allmählich eindrang und dies für die enzymatischen Reaktionszeiten ausreichend war. Die hochdichten Filterpapiere hielten auch die Enzym- und Reagenzlösungen ausreichend zurück, um die enzymatische Reaktion im Nachweisbereich zu ermöglichen, was darauf hindeutet, dass die stabile Herstellung von LPADs möglich sein könnte. Darüber hinaus veränderte sich zum Zeitpunkt der kolorimetrischen Detektion, die auf der Grundlage der Molybdänblau-Reaktion durchgeführt wurde, die Farbtiefe zeitabhängig und ging in die Sättigung über. Bevorzugt wurde die Bewertung der Farbe der Nachweisbereiche 15 Minuten nach der Abscheidung der Proben (Daten nicht gezeigt).

Fotos, die nach der LPAD-Untersuchung mit 0–100 μM für jede Aminosäure erhalten wurden, sind in Abb. 3a dargestellt. Die Farbe des LPAD-Nachweisbereichs für Glycin (obere rechte Ecke des LPAD) änderte sich nach der Beladung mit Glycin von gelb nach blau, wohingegen die Nachweisbereiche für Tryptophan (obere linke Ecke), Histidin (untere linke Ecke) und Lysin (unten rechts) verändert wurden Ecke) zeigte nach der Beladung mit Glycin keine Farbveränderung. Auf die gleiche Weise änderte sich die Farbe des LPAD-Nachweisbereichs von gelb nach blau, wenn nur Tryptophan, Histidin bzw. Lysin geladen wurden, und es wurden keine Reaktionen für die nicht übereinstimmenden Aminosäuren beobachtet.

Fotos der laminierten papierbasierten Analysegeräte (LPADs) nach dem Laden jeder Aminosäure. (a) Originalbild jedes LPAD nach Interaktion mit 0–100 μM Tryptophan, Glycin, Histidin und Lysin. Eine Farbveränderung wurde nur im Nachweisbereich der Substrataminosäure beobachtet. (b) Die Bilder wurden mit dem GNU Image Manipulation Program farbinvertiert.

Die mit dem GNU Image Manipulation Program erhaltenen invertierten Bilder sind in Abb. 3b dargestellt.

Abbildung 4 zeigt die Kalibrierungskurven für den Tryptophan-, Glycin-, Histidin- und Lysin-Nachweis (gefüllter Kreis in jedem Diagramm). Die horizontale Achse stellt die Anfangskonzentration jeder Aminosäure dar und die vertikale Achse stellt das Integrationssignal (willkürliche Einheit) dar, das als Produkt aus Helligkeit und Erkennungsbereich berechnet wird. Das Integrationssignal nahm als Reaktion auf die Zugabe der Substrataminosäure zu, und für Tryptophan wurden gute Linearitätsbereiche zwischen 3,6 und 100 μM erhalten, mit einer Nachweisgrenze von 1,1 μM (r = 0,9717, Abb. 4a) und 10,1–100 μM für Glycin , mit einer Nachweisgrenze von 3,3 μM (r = 0,9722, Abb. 4b), 5,9–100 μM für Histidin, mit einer Nachweisgrenze von 1,9 μM (r = 0,9816, Abb. 4c) und 5,6–100 μM für Lysin, mit einer Nachweisgrenze von 1,8 μM (r = 0,9756, Abb. 4d).

Kalibrierungskurven für die Tryptophan-, Glycin-, Histidin- und Lysin-Erkennung. Der ausgefüllte Kreis in jedem Diagramm stellt die Substrataminosäure dar, während die leeren Kreise den Durchschnitt der Integrationssignale von drei Nichtsubstrataminosäuren angeben. Die Daten stellen den Durchschnitt aus drei Messungen dar und die Fehlerbalken geben Standardabweichungen an.

Die Nachweisgrenze (LOD) der herkömmlichen HPLC (Hitachi Amino Acid Analyzer L-8900) liegt bei etwa 0,5 μM6 und ist etwas höher als die LOD unseres LPAD. Die messbaren Konzentrationen jeder Aminosäure der LPADs lagen jedoch ungefähr im Bereich der im Blut gefundenen Aminosäurespiegel.

Abbildung 4 zeigt auch die Selektivität des LPAD. Die offenen Kreise in jedem Diagramm stellen den Durchschnitt des Integrationssignals von drei Nicht-Substrat-Aminosäuren dar; Der offene Kreis in Abb. 4a (Tryptophan-Nachweisbereich) gibt den Durchschnitt des Integrationssignals von Histidin, Lysin und Glycin an. Jede Kalibrierungskurve war nicht geneigt und die Werte waren fast die gleichen wie für 0 μM Substrataminosäure; Daher wurde keine Reaktion für Nicht-Substrat-Aminosäuren beobachtet. Aufgrund der Substratspezifitäten von TrpRS, GlyRS, HisRS und LysRS binden diese Enzyme spezifisch an ihre entsprechenden Substrataminosäuren. Daher könnte das LPAD die Aminosäuren selektiv analysieren. In unserer vorherigen Arbeit wurde keine Beeinträchtigung der Bindung der Substrataminosäure an aaRS beobachtet. Die Bindungsaktivität von aaRS an die Solosubstrat-Aminosäure und die 20-Aminosäuren-Mischung war nahezu gleich; Daher würde das Vorhandensein weiterer 19 Aminosäuren in der Reaktionsmischung die Bindung der Substrataminosäure an aaRS14 nicht beeinträchtigen.

Die Reproduzierbarkeit der LPAD-Reaktionen auf 100 μM jeder Aminosäure bei drei verschiedenen Herstellungs- (3 Tagen) und Testdaten wurde bewertet (Tabelle 2). Jeder Eintrag wurde dreimal wiederholt. Der Variationskoeffizient [CV (%)] betrug etwa weniger als 2 % und die CV-Werte waren niedrig. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Herstellung der LPADs, einschließlich des Schneidens der Filterpapiere und -folien sowie der Beschichtung der Reagenzien, präzise und konsistent reproduziert werden kann. Die LPADs zeigten für jede Aminosäure eine ausreichende Reproduzierbarkeit. Darüber hinaus benötigten sie, wie oben beschrieben, nur wenige Mikromol jeder Aminosäure, um zu funktionieren, und dies steht im Einklang mit den Aminosäurespiegeln im Blut.

Das einstufige Analysegerät LPAD wurde für Tryptophan, Glycin, Histidin und Lysin unter Verwendung von Chromatographie-Filtrationspapieren und Laminatfilmen hergestellt. Bei der Herstellung von LPADs haben wir festgestellt, dass die Längen zwischen den enzymatischen Reaktions- und Nachweisbereichen und die Breite der Mikrofluidikpfade wichtig sind, um ausreichende enzymatische Reaktionszeiten sicherzustellen. Hochdichtes Filterpapier fungierte als wirksamer Sensor und ermöglichte ausreichende enzymatische Reaktionszeiten, indem es die Enzyme und Reagenzien in den enzymatischen Reaktions- und Nachweisbereichen zurückhielt.

Die Herstellungsmethode war einfach und erforderte nur das handwerkliche Zuschneiden von zwei Materialien zu sehr geringen Kosten von etwa 2 US-Dollar. Daher könnten die LPADs in Zukunft problemlos in großen Mengen für medizinische Untersuchungen und Arzneimittelbewertungen hergestellt werden11.

Tryptophan, Glycin, Histidin und Lysin in Konzentrationen von mehreren Mikromol bis 100 μM konnten durch die kolorimetrischen Reaktionen selektiv nachgewiesen werden. Das in dieser Studie vorgeschlagene LPAD zeigte relativ gute LODs im Vergleich zu denen, die mit herkömmlichen HPLC-Methoden erhalten wurden, und die messbaren Konzentrationen jeder Aminosäure der LPADs lagen ungefähr im Bereich der im Blut gefundenen Aminosäurespiegel. Darüber hinaus betrug die Analysezeit mit dem LPAD nur 15 Minuten, während die HPLC-Methode etwa 150 Minuten für eine Analyse benötigt. In zukünftigen Studien planen wir zu untersuchen, ob der Test für tatsächliche Blut- oder Serumproben verwendet werden kann.

Analysegerät auf laminierter Papierbasis

Papierbasiertes Analysegerät

Aminoacyl-tRNA-Synthetase

Tryptophanyl-tRNA-Synthetase

Glycyl-tRNA-Synthetase

Histidyl-tRNA-Synthetase

Lysyl-tRNA-Synthetase

Cassano, CL & Fan, ZH Laminierte papierbasierte Analysegeräte (LPAD): Herstellung, Charakterisierung und Tests. Microfluid Nanofluid 15, 173–181 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, W., Cassano, CL, Xu, Anal. Chem. 85, 10270–10276 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Hua, QT, Shibata, H., Hiruta, Y. & Citterio, D. Flusskontrollbasierte 3D-μPADs für den Nachweis von Organophosphat-Pestiziden. Anal. Wissenschaft. 35, 393–399 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Ogawa, K. & Kaneta, T. Bestimmung von Eisenionen im Wasser einer natürlichen heißen Quelle mithilfe mikrofluidischer Analysegeräte auf Papierbasis. Anal. Wissenschaft. 32, 31–34 (2016).

Artikel CAS Google Scholar

Strong, EB, Schultz, SA, Martinez, AW & Martinez, NW Herstellung miniaturisierter papierbasierter Mikrofluidikgeräte (MicroPADs). Wissenschaft. Rep. 9, 7 (2019).

Artikel ADS Google Scholar

Hitachi Co. Aminosäureanalysator L-8900. https://hitachi-hta.com/sites/default/files/literature/L-8900%20Brochure.pdf#search='hitachi+l8900'. Zugriff am 15. Mai 2020.

Huang, D. et al. Die Färbung herkömmlicher Teststreifen aus kolloidalem Gold mit Pt-Nanohülle ermöglicht quantitative Tests am Behandlungsort mit einfacher und tragbarer Druckmessgeräteanzeige. ACS-Appl. Mater. Schnittstellen 11, 1800–1806 (2018).

Artikel Google Scholar

Khattab, TA et al. Selektiver kolorimetrischer Nachweis von Fe(III) mithilfe metallochromer, mit Tannin imprägnierter Kieselsäurestreifen. Chem. Sel. 3, 12065–12071 (2018).

CAS Google Scholar

Khattab, TA, Aly, SA & Klapötke, TM Einfache kolorimetrische Detektion von Alkylphenolen mit bloßem Auge unter Verwendung von Fe(III)-imprägnierten Streifen auf Siliciumdioxidbasis. Chem. Brei. 72, 1553–1559 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Al-Qahtani, SD et al. Immobilisierung von Anthocyan-basiertem Rotkohlextrakt auf Zellulosefasern für einen umweltfreundlichen biochromen diagnostischen Biosensor zur Erkennung von Harnstoff. J. Umgebung. Chem. Ing. 9, 105493–105497 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Krieger, MS et al. Verwendung von Fentanyl-Schnellteststreifen bei jungen Erwachsenen, die Drogen konsumieren. Int. J. Drug Policy 61, 52–58 (2018).

Artikel Google Scholar

Miyagi, Y. et al. Profilierung freier Aminosäuren im Plasma von fünf Arten von Krebspatienten und ihre Anwendung zur Früherkennung. PLoS ONE 6, 1–12 (2011).

Google Scholar

Noguchi, Y. et al. Netzwerkanalyse von Plasma- und Gewebeaminosäuren und Erstellung eines Aminoindex für mögliche diagnostische Zwecke. Bin. J. Clin. Nutr. 83, 513S-519S (2006).

Artikel CAS Google Scholar

Kugimiya, A. & Matsuzaki, E. Mikrofluidische Analyse des Serinspiegels unter Verwendung von Seryl-tRNA-Synthetase gekoppelt mit spektrophotometrischer Detektion. Appl. Biochem. Biotechnologie. 174, 2527–2536 (2014).

Artikel CAS Google Scholar

Kugimiya, A. & Takamitsu, E. Spektrophotometrischer Nachweis von Histidin und Lysin mithilfe kombinierter enzymatischer Reaktionen. Mater. Wissenschaft. Ing. C 33, 4867–4870 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Kugimiya, A., Fukada, R. & Funamoto, D. Eine Luminol-Chemilumineszenzmethode zum Nachweis von Histidin und Lysin mithilfe von Enzymreaktionen. Anal. Biochem. 443, 22–26 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Kugimiya, A., Morii, M. & Ohtsuki, T. Aminosäureerkennung mittels Aminoacyl-tRNA-Synthetase. Anal. Biochem. Rev. 378, 90–92 (2008).

Artikel CAS Google Scholar

Nakatsuka, T., Aoki, H., Kida, M. & Kugimiya, A. Pyrophosphat-Amplifikationsreaktion zur Messung von Aminosäurekonzentrationen mit hoher Empfindlichkeit unter Verwendung von Aminoacyl-tRNA-Synthetase aus Escherichia coli. Biowissenschaften. Biotechnologie. Biochem. 83, 1616–1623 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Kugimiya, A. et al. Mikrofluidisches, papierbasiertes Analysegerät zur Histidinbestimmung. Appl. Biochem. Biotechnologie. 192, 812–821 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Sekine, S. et al. Die ATP-Bindung durch Glutamyl-tRNA-Synthetase wird durch tRNA-Bindung in den produktiven Modus geschaltet. EMBO J. 22, 676–688 (2003).

Artikel CAS Google Scholar

Sekine, S. et al. Strukturelle Grundlagen der Transfer-RNA-abhängigen Aminosäureerkennung und -aktivierung durch Glutamyl-tRNA-Synthetase. Struktur 14, 1791–1799 (2006).

Artikel CAS Google Scholar

Ohtsuki, T. et al. Ein „verlängerter“ Translationsverlängerungsfaktor Tu für verkürzte tRNAs in Nematoden-Mitochondrien. J. Biol. Chem. Rev. 276, 21571–21577 (2001).

Artikel CAS Google Scholar

Chang, GG, Pan, F., Yeh, C. & Huang, TM Kolorimetrischer Assay für Aminoacyl-tRNA-Synthetasen. Anal. Biochem. 130, 171–176 (1983).

Artikel CAS Google Scholar

Jenkins, TA, Nguyen, JCD, Polglaze, KE & Bertrand, PP Einfluss von Tryptophan und Serotonin auf Stimmung und Kognition mit einer möglichen Rolle der Darm-Hirn-Achse. Nährstoffe 8, 56 (2016).

Artikel Google Scholar

Yamadera, W. et al. Die Einnahme von Glycin verbessert die subjektive Schlafqualität bei menschlichen Probanden und korreliert mit polysomnographischen Veränderungen. Schlafbiol. Rhythmen 5, 126–131 (2007).

Artikel Google Scholar

Woody, N., Snyder, H. & Harris, J. Histidinämie. Bin. J. Dis. Kind 110, 606–613 (1965).

CAS PubMed Google Scholar

Kino, K. & Okumura, J. Verbesserung des Körpergewichts und der Stickstoffbilanz von Küken, die mit Histidin- oder Lysin-freiem Futter gefüttert wurden, durch Ergänzung abgestufter Mengen an schwefelhaltigen Aminosäuren. Geflügel. Wissenschaft. 65, 1736–1740 (1986).

Artikel CAS Google Scholar

Robert McNeel & Associates. https://www.rhino3d.com/en/. Zugriff am 28. Januar 2022.

Schneider, CA, Rasband, WS & Eliceiri, KW NIH Image to ImageJ: 25 Jahre Bildanalyse. Nat. Methoden 9, 671–675 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Referenzen herunterladen

Diese Arbeit wurde teilweise von der Stiftung des Chugoku Regional Innovation Research Center und auch von der Satake Technical Foundation unterstützt. Wir möchten Editage (www.editage.com) für die Bearbeitung in englischer Sprache danken.

Abteilung für biomedizinische Informationswissenschaften, Graduate School of Information Sciences, Hiroshima City University, 3-4-1 Ozuka-higashi, Asaminami-ku, Hiroshima, 731-3194, Japan

Akimitsu Kugimiya, Sho Wakimoto, Jiro Kohda, Yasuhisa Nakano und Yu Takano

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

AK plante, gestaltete und überwachte die Studie. SW führte Experimente durch und analysierte die Daten. JK, YN und YT gaben wissenschaftliche Ratschläge und überprüften das Manuskript.

Korrespondenz mit Akimitsu Kugimiya.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Springer Nature bleibt neutral hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht gesetzlich zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Kugimiya, A., Wakimoto, S., Kohda, J. et al. Entwicklung einer einstufigen Analysemethode für mehrere Aminosäuren mithilfe eines mikrofluidischen Analysegeräts auf Papierbasis. Sci Rep 12, 3427 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-07408-9

Zitat herunterladen

Eingegangen: 29. November 2021

Angenommen: 18. Februar 2022

Veröffentlicht: 02. März 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-07408-9

Jeder, mit dem Sie den folgenden Link teilen, kann diesen Inhalt lesen:

Leider ist für diesen Artikel derzeit kein gemeinsam nutzbarer Link verfügbar.

Bereitgestellt von der Content-Sharing-Initiative Springer Nature SharedIt

Wissenschaftliche Berichte (2023)

Biomedizinische Materialien und Geräte (2023)

Durch das Absenden eines Kommentars erklären Sie sich damit einverstanden, unsere Nutzungsbedingungen und Community-Richtlinien einzuhalten. Wenn Sie etwas als missbräuchlich empfinden oder etwas nicht unseren Bedingungen oder Richtlinien entspricht, kennzeichnen Sie es bitte als unangemessen.