Studio dell’ambiente di adsorbimento di anticorpi sulla superficie di Nanoparticelle d’oro per applicazioni in analisi Lateral Flow Immunoassay

Among the nanomaterials explored over the years for applications in the diagnostic and biomedical fields, gold nanoparticles (“Gold Nanoparticles”, GNP) undoubtedly stand out, characterized by the formation of a localized surface plasmonic band (“Localized Surface Plasmonic Resonance”, LSPR) in the visible range which produces a characteristic red colour. Fundamental properties of these nanomaterials are the biocompatibility and the property of the nanoparticles to adsorb some proteins, and, in particular, the antibodies. The red color of the GNPs is in fact exploited for the labeling of antibodies for the production of immunological tests with visual detection of the "Lateral Flow Immuno Assay" (LFIA) type. The interaction of antibodies with the nanoparticle surface is still being studied because it is a determining factor for the performance of the test. The present experimental thesis work consists in the study of how different buffer environments in the phase of adsorption of the antibodies on the surface of the GNPs affect the spectroscopic (UV-Visible spectroscopy, Dynamic Light Scattering, Z potential) and functional properties (execution of the LFIA test and measurement of the intensity of the specific signals) of the obtained GNP-antibody conjugates. In particular, the stability of the GNPs was evaluated by modifying their environment and varying the parameters such as buffering system. To allow studies on the interaction between GNP-antibodies in their application to immunological tests, two model systems were selected, respectively of the competitive and non-competitive type, both based on the use of monoclonal antibodies. The aim was to evaluate: the effects of the aforementioned environments on the stability of the GNP-antibody conjugate, and the effect on the signals obtained in LFIA. At the same time, a correlation was sought between these experimental variables and the orientation of the adsorbed antibody, through spectroscopic measurements. ​

Tra i nanomateriali esplorati negli anni per applicazioni in campo diagnostico e biomedico spiccano senza dubbio le nanoparticelle di oro (“Gold Nanoparticles”, GNP) caratterizzate dalla formazione di una banda plasmonica di superficie localizzata (“Localized Surface Plasmonic Resonance”, LSPR) nel visibile che produce una caratteristica colorazione rossa. Proprietà fondamentali di tali nanomateriali sono la biocompatibilità e la proprietà delle nanoparticelle di adsorbire alcune proteine, e, in particolare, gli anticorpi. Il colore rosso delle GNP viene infatti sfruttato per la marcatura degli anticorpi per la produzione dei test immunologici con rivelazione visiva di tipo “Lateral Flow Immuno Assay” (LFIA). L’interazione degli anticorpi con la superficie delle nanoparticelle è ancora oggetto di studio perché è un fattore determinante per le prestazioni del test. Il presente lavoro di tesi sperimentale consiste nello studio di come ambienti tamponati differenti in fase di adsorbimento degli anticorpi sulla superficie delle GNPs influiscano sulle proprietà spettroscopiche (spettroscopia UV-Visibile, Dynamic Light Scattering, potenziale Z) e funzionali (esecuzione del test LFIA e misurazione dell’intensità dei segnali specifici) dei coniugati GNP-anticorpo ottenuti. In particolare, si è valutata la stabilità delle GNPs modificandone l’ambiente e variando i parametri quali tipo di sistema tamponante. Per permettere studi sull’interazione tra GNP- anticorpi nella loro applicazione a test immunologici si sono selezionati due sistemi modello, rispettivamente di tipo competitivo e non competitivo, basati entrambi sull’utilizzo di anticorpi monoclonali. Lo scopo è stato quello di valutare: gli effetti dei suddetti ambienti sulla stabilità del coniugato GNP-anticorpo, e l’effetto sui segnali ottenuti in LFIA. Al contempo, si è cercata una correlazione tra queste variabili sperimentali e l’orientamento dell’anticorpo adsorbito, attraverso alle misure spettroscopiche. ​