Development of ion sensitive field effect transistor device for real time growth detection of mycobacterium tuberculosis

Abstract

The development of rapid and highly reliable sensor is essential for preventing the transmission of M. tuberculosis which is a major health issue in developing countries. In this study, the ion sensitive field effect transistor (ISFET) was developed for the detection of Ag85B protein. This protein is highly secreted during M. tuberculosis growth in liquid media. As the efficiency of ISFET depends on the type of sensing membrane and immobilization method, both of these factors were studied to achieve the optimal condition for ISFET fabrication. Ag85B ImmunoFET was developed by immobilizing monoclonal antibody against Ag85B protein (anti-Ag85 mAb clone AM85B-5 and AM85B-8) onto sensing membrane. The linearity of AM85B-5 modified ImmunoFET is 0.12 -1 ?g/ml and 0.18-1 ?g/ml for AM85B-8 modified ImmunoFET. Then, AM85B-5 modified Ag85B ImmunoFET was employed for the detection of native Ag85B protein in culture filtrate. The result showed AM85B-5 modified Ag85B ImmunoFET was highly specific to native Ag85B protein of M. tuberculosis than other mycobacteria species. Therefore, AM85B-5 modified Ag85B ImmunoFET could be embedded into culture system for real-time growth monitoring M. tuberculosis, however, its performance should be improved before applying into the culture system to obtain a more effective M. tuberculosis sensor.

การพัฒนาเครื่องมือสำหรับการวินิจฉัยการวัณโรคที่สามารถตรวจหาเชื้อวัณโรคได้รวดเร็วและถูกต้องแม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องการแพร่กระจายของเชื้อวัณโรคซึ่งเป็นปัญหาหลักด้านสาธารณสุขในกลุ่มประเทศกำลังพัฒนา ทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้าที่ไวต่ออิออนถูกพัฒนาเพื่อตรวจวัดปริมาณโปรตีน Ag85B ซึ่งเป็นโปรตีนที่หลั่งออกมาในอาหารเลี้ยงเชื้อชนิดเหลวในขณะที่เชื้อวัณโรคมีการเจริณเติบโต เนื่องจากประสิทธิภาพการทำงานของทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้าที่ไวต่ออิออนขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุที่ใช้เป็นแผ่นตรวจจับและวิธีการตรึงสารชีวโมเลกุล ดังนั้นชนิดของแผ่นตรวจจับและวิธีการตรึงสารชีวโมเลกุลถูกนำมาศึกษาและเปรียบเทียบ เพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมต่อการพัฒนาทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้าที่ไวต่ออิออน โมโนโคลนอลแอนติบอดีที่มีความจาเพาะต่อโปรตีน Ag85B ชนิด AM85B-5 และ AM85B-8 ถูกตรึงบนแผ่นตรวจจับของทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้าที่ไวต่ออิออน จากการทดลองพบว่าทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้าที่ไวต่ออิออนชนิด AM85B-5 และ AM85B-8 สามารถวัดปริมาณโปรตีน Ag85B ในช่วง 0.12-1 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตรและ 0.18-1 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตรตามลำดับเมื่อนำทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้าที่ไวต่ออิออนชนิด AM85B-5 เพื่อตรวจวัดปริมาณโปรตีน Ag85B ในอาหารเลี้ยงเชื้อชนิดเหลวของเชื้อวัณโรคและเชื้อไมโครแบคทีเรียชนิดอื่น ๆ พบว่าทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้าที่ไวต่ออิออนดังกล่าวมีความจำเพาะต่อโปรตีน Ag85B ที่หลั่งจากเชื้อวัณโรคมากกว่าเชื้อไมโครแบคทีเรียชนิดอื่น ๆ ดังนั้นทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้าที่ไวต่ออิออนชนิด AM85B-5สามารถฝังในระบบการเพาะเลี้ยงเพื่อบ่งชี้การเจริญเติบโตของเชื้อวัณโรค ซึ่งสามารถลดระยะเวลาในการวินิจฉัยวัณโรคได้ในอนาคต