Quantification of ovarian cancer markers with integrated microfluidic concentration gradient and imaging nanohole surface plasmon resonance

Abstract

Nanohole array-based biosensors integrated with a microfluidic concentration gradient generator were used for imaging detection and quantification of ovarian cancer markers. Calibration curves based on controlled concentrations of the analyte were created using a microfluidic stepped diffusive mixing scheme. Quantification of samples with unknown concentration of analyte was achieved by image-intensity comparison with the calibration curves. The biosensors were first used to detect the immobilization of ovarian cancer marker antibodies, and subsequently applied for the quantification of the ovarian cancer marker r-PAX8 (with a limit of detection of about 5 nM and a dynamic range from 0.25 to 9.0 μg.mL(-1)). The proposed biosensor demonstrated the ability of self-generating calibration curves on-chip in an integrated microfluidic platform, representing a further step towards the development of comprehensive lab-on-chip biomedical diagnostics based on nanohole array technology.

Microfluidic Plasmonic Biosensor for Breast Cancer Antigen Detection

“…There is the possibility of operating in collinear optical arrangements with minimal sensory areas, which facilitate integration with microfluidic systems, multiplexing, and miniaturization [37,38]. Nanohole arraybased plasmonic biosensors built on gold thin films have been applied to biomolecular detection at various levels [4,[38][39][40].…”

“…These analytes are used to indicate the presence of cancer in patients, predict the behavior of a disease in response to treatment, predict the chance of patient recovery, and even help detect cancer in apparently healthy or highrisk people before the symptoms appear [41]. For instance, the detection of the paired box gene 8 (PAX8) protein, an important biomarker of ovarian cancer, has been reported by using nanohole array-based SPR biosensors on thin metallic films [39,40].…”

Ressonância de plasmon de superfície localizado e aplicação em biossensores e células solares

“…Desde então, uma grande variedade de métodos para detecção de marcadores biológicos envolvendo processos cinéticos como adsorção-dessorção, interações proteína-ligante, interações antígeno-anticorpo, receptor ligante e proteína-DNA/RNA, vem sendo desenvolvidos. [46][47][48][49][50][51][52][53][54][55] As principais vantagens destes sensores plasmônicos se concentram em elevadas sensibilidades e medidas em tempo real sem a necessidade de marcação de biomoléculas.…”

“…Neste intuito, tem se explorado o fenômeno LSPR através da fabricação de diferentes nanoestruturas metálicas. 54,[55][56][57][58][59][60] A miniaturização dos biossensores LSPR é possível por possibilitar que os substratos plasmônicos sejam integrados com sistemas microfluídicos e sistemas ópticos simples. 61 Neste sistema integrado, a superfície plasmônica pode ser modificada possibilitando a presença de vários pontos de detecção seletiva, além de permitir a construção de curvas de calibração in situ.…”

“…61 Neste sistema integrado, a superfície plasmônica pode ser modificada possibilitando a presença de vários pontos de detecção seletiva, além de permitir a construção de curvas de calibração in situ. 55 Como resultado, o número de publicações relacionadas ao efeito LSPR torna-se cada vez mais significativo ao longo dos anos (Figura 4), cabendo destacar que há 13 anos 80% destas publicações em LSPR já estavam relacionadas a aplicação em biossensores 52 devido à necessidade dos estudos relacionados a sensibilidade e interações biomoleculares. 48,62 Conforme descrito na seção "Aspectos teóricos sobre o LSPR", o efeito LSPR ocorre em nanoestruturas metálicas com dimensões muito menores que o comprimento de onda da luz incidente.…”