Was ist ein Lateral-Flow-Immunoassay?
Lateral-Flow-Teststreifen, die auf den Prinzipien der Immunochromatographie beruhen, gibt es für eine breite Palette von Zielanalyten. Die ersten Tests wurden für den Nachweis von humanem Choriongonadotropin (hCG) hergestellt. Heute gibt es kommerziell erhältliche Tests für die Überwachung des Eisprungs, den Nachweis von Infektionskrankheiten, die Analyse von Drogenmissbrauch und die Messung anderer für die menschliche Physiologie wichtiger Analyten. Es wurden auch Produkte für Tests, landwirtschaftliche Anwendungen, Umwelttests und & Futtermitteltests eingeführt.
Während die ersten Tests qualitative Ergebnisse auf der Grundlage des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins einer Signallinie lieferten, hat sich das Testdesign in Richtung halbquantitativer und quantitativer Assays und der Integration von Handlesegeräten weiterentwickelt.
Ein Lateral-Flow-Immunoassay wird in den verschiedenen Sektoren und Ländern mit unterschiedlichen Begriffen beschrieben. Übliche Bezeichnungen sind:
+ Lateral Flow Immunoassay (LFIA)
+ Lateral Flow Test (LFT)
+ Lateral Flow Device (LFD)
+ Lateral Flow Assay (LFA)
+ Lateral Flow immunochromatographic Assays
+ Dipstick
+ Schnelltest
+ Teststreifen
+ Schnelltest
Lateral-Flow-Assays können im Dipstick-Format oder in einer Kassette entwickelt werden. Sowohl Dipsticks als auch Kassettentests funktionieren auf ähnliche Weise, es hängt nur von der Branche, der Probenmatrix und den Marktanforderungen ab, welches Format geeignet ist.
Sandwich-Format
Das Sandwich-Assay-Format wird in der Regel zum Nachweis relativ großer Analyten verwendet. Wenn der Analyt mindestens zwei unterschiedliche Bindungsstellen (d. h. Epitope) aufweist, kann ein „Sandwich“-Test entwickelt werden, bei dem ein Antikörper gegen ein Epitop an das Nanopartikel konjugiert ist und ein Antikörper gegen ein anderes Epitop an der Testlinie immobilisiert ist. Das Sandwich-Format führt zu einer Signalintensität, die proportional zur Menge des in der Probe vorhandenen Analyten ist.
Kompetitives Format
Ein kompetitives Format wird zum Nachweis von Analyten verwendet, bei denen der Analyt zu klein ist, als dass zwei Antikörper gleichzeitig binden könnten, wie z. B. Vitamine und Antibiotika. Bei einem kompetitiven Assay enthält die Testlinie das Zielmolekül des Analyten (in der Regel ein Protein-Analyten-Komplex). Die Nanopartikel sind mit einem Antikörper konjugiert, der den Analyten erkennt. Ist der Analyt in der Probe nicht vorhanden, binden sich die Nanopartikel-Antikörperkonjugate an den Analyten an der Testlinie, was zu einer hohen Signalintensität führt. Wenn der Zielanalyt in der Probe vorhanden ist, bindet der Analyt an die Antikörper auf der Oberfläche der Nanopartikel und verhindert, dass die Nanopartikel an die Testlinie binden. Dadurch wird das Signal an der Testlinie reduziert, was zu einer Signalintensität führt, die umgekehrt proportional zur Menge des in der Probe vorhandenen Analyten ist.
Die Lateral-Flow-Immunoassay-Technologie verwendet eine Nitrocellulosemembran, farbige Nanopartikel (oder Marker) und in der Regel Antikörper, um Ergebnisse zu erzielen.
Wenn eine Probe hinzugefügt wird, fließt die Probe entlang der Testvorrichtung durch das Konjugat-Pad in die Nitrocellulose-Membran und dann auf das absorbierende Pad.
Die folgende Abbildung zeigt, wie ein Sandwich-Assay funktioniert:
Probenkissen: Dient als erste Stufe des Absorptionsprozesses und enthält in einigen Fällen einen Filter, um den genauen und kontrollierten Fluss der Probe zu gewährleisten.
Konjugatkissen: Speichert die konjugierten Marker und Antikörper, nimmt die Probe auf und hilft bei der kontrollierten Freisetzung des wiederaufgelösten Konjugats auf die Nitrocellulosemembran.
Nitrocellulosemembran: Bietet die ideale feste Phase für die Immobilisierung von Test- und Kontrolllinienreagenzien. Wenn sich die Probe durch das Gerät bewegt, binden sich die auf der Nitrocellulosemembran befindlichen Bindungsreagenzien an das Ziel an der Testlinie. Es bildet sich eine farbige Linie, deren Dichte von der Menge des vorhandenen Targets abhängt.
Absorberkissen: Sorgt für einen gleichmäßigen Kapillarfluss durch die Membran, absorbiert die aufgetragene Probe und verhindert den Rückfluss.
Probenmatrizes
Der Zielanalyt und die Marktanforderungen bestimmen die Art der Probe, die für den Test verwendet wird.
Einige Proben benötigen einen Laufpuffer, um die Probenzufuhr zu erleichtern, z. B. Tierfutter. Andere Proben wie Blut, Serum, Urin oder Speichel können direkt auf einen Test gegeben werden, während es Fälle gibt, in denen ein Verdünnungspuffer erforderlich ist.
Laterale Durchfluss-Immunoassays werden entwickelt, um Zielanalyten in Probenmatrices nachzuweisen, darunter:
1. Milch
2. Vollblut
3. Serum
4. Speichel
5. Urin
6. Gewebeproben
7. Lebensmittel
8. Getränke
9. Tierfutter
10. Pflanzenmaterial
11. Wasser
Etikettentypen
Typischerweise werden bei Lateral Flow Assays konjugierte Goldnanopartikel im Konjugatpad verwendet. Andere Markierungen umfassen farbige Polystyrolkügelchen, magnetische Kügelchen, Quantenpunkte oder hochkonvertierende Nanopartikel.
Die Optimierung des Assays stellt sicher, dass die Markierung korrekt mit dem Antikörper und dem Antigen interagiert, um die Effizienz und Genauigkeit der Ergebnisse zu gewährleisten.
Multiplex-Lateral-Flow-Assays
Sowohl Sandwich- als auch kompetitive Assays können entwickelt werden, um eine oder mehrere Testlinien einzubeziehen.
Ein Multiplex-Assay kann verwendet werden, um:
Mehrere Ziele in einem einzigen Test nachzuweisen, anstatt viele Einzeltests zu verwenden. In Situationen, in denen nur ein geringes Probenvolumen zur Verfügung steht, kann ein Multiplex-Assay optimal eingesetzt werden;
zur Unterstützung der Diagnose, wenn das Vorhandensein einer Reihe von Markern zusammen erforderlich ist;
zur Bestätigung des Vorhandenseins mehrerer Kontaminanten bei umfangreichen Lebensmittel- und Futtermitteltests;
zur Kosteneinsparung für Endnutzer im Labor oder im Feld durch gleichzeitiges Testen auf verschiedene Targets;
in entlegenen oder landwirtschaftlichen Gebieten, in denen die Ressourcen begrenzt sind und wo Multiplex-Tests Zeit sparen.
Quantitative Rapid Lateral Flow Devices
Anfängliche Versionen von LFDs waren vorwiegend qualitative Tests. Verbesserungen bei Reagenzien, Komponentenmaterialien und Reader-Technologien sowie bei den Herstellungsverfahren bedeuten jedoch, dass quantitative Ergebnisse erzielt werden können.
Darüber hinaus bedeuten die Entwicklungen in der Reader-Technologie und die Fortschritte bei den Rohstoffen, wie z. B. Etiketten, dass ein Lateral-Flow-Schnelltest die Empfindlichkeit eines ELISA-Tests erreichen kann.
Vorteile &Nachteile von Lateral Flow Immunoassays
| Vorteile | Nachteile |
| Geringe Kosten | Qualitatives oder halbquantitative Auslesung |
| Weiter Anwendungsbereich | Beschränkung des Gesamttestvolumens kann die Empfindlichkeit einschränken |
| Eingespielte Technologie, einfache Herstellung | Ungenaues Probenvolumen kann die Präzision beeinträchtigen |
| Lange Haltbarkeit, keine Kühlung erforderlich | Reproduzierbarkeit von Test zu Test kann problematisch sein |
| Einfache, benutzerfreundliche Bedienung | Schwierige Miniaturisierung des Probenvolumens |
| Hohe Sensitivität und Spezifität | Multiplexing kann eine Herausforderung sein |
| Geringes Probenvolumen erforderlich | Unklare Patentsituation in einigen Fällen |
| Ein-Schritt-Assay, keine Waschschritte notwendig, kurze Zeit bis zum Ergebnis | |
| Relativ kurze Zeitspanne für die Entwicklung, Zeit bis zur Markteinführung wird verkürzt | |
| Hohes Potenzial für die Kommerzialisierung | |
| Einfach skalierbar | |
| Kann in Lesesysteme integriert werden | |
| Möglichkeit des Multiplexing |
- Vorteile:
Geringe Kosten
Weiter Anwendungsbereich
Eingespielte Technologie, einfache Herstellung
Lange Haltbarkeit, keine Kühlung erforderlich
Einfache, benutzerfreundliche Bedienung
Hohe Sensitivität und Spezifität
Geringes Probenvolumen erforderlich
Ein-Schritt-Assay, keine Waschschritte erforderlich, kurze Zeit bis zum Ergebnis
Relativ kurze Entwicklungszeit, kürzere Markteinführungszeit
Hohes Potenzial für die Vermarktung
Leicht skalierbar
Kann in Lesesysteme integriert werden
Möglichkeit des Multiplexing - Nachteile :
Qualitative oder semi-quantitative Auslesung
Beschränkung des Gesamttestvolumens kann die Empfindlichkeit einschränken
Ungenaues Probenvolumen kann die Präzision verringern
Reproduzierbarkeit von Test zu Test kann problematisch sein
Schwierige Miniaturisierung des Probenvolumens
Multiplexing kann eine Herausforderung sein
Unklare Patentsituation in einigen Fällen