This article appeared in a journal

This article appeared in a journal published by Elsevier. The attached
copy is furnished to the author for internal non-commercial research
and education use, including for instruction at the authors institution
and sharing with colleagues.
Other uses, including reproduction and distribution, or selling or
licensing copies, or posting to personal, institutional or third party
websites are prohibited.
In most cases authors are permitted to post their version of the
article (e.g. in Word or Tex form) to their personal website or
institutional repository. Authors requiring further information
regarding Elsevier’s archiving and manuscript policies are
encouraged to visit:
http://www.
The development of DNA-based quartz crystal microbalance integrated with
isothermal DNA amplification system for human papillomavirus type
58 detection
Preeda Prakrankamanant a,b, Chanvit Leelayuwat b, Chamras Promptmas c, Temduang Limpaiboon b,
Surasak Wanramd, Prinya Prasongdee e, Chamsai Pientong f, Jureerat Daduang b,
Patcharee Jearanaikoon b,n
a Graduate School, Khon Kaen University, Khon Kaen 40002, Thailand
b Centre for Research and Development of Medical Diagnostic Laboratories, Faculty of Associated Medical Sciences, Khon Kaen University, Khon Kaen 40002, Thailand
c Department of Clinical Chemistry, Faculty of Medical Technology, Mahidol University, Nakhon Pathom 73170, Thailand
d College of Medicine and Public Health, Ubon Ratchathani University, Ubon Ratchathani 34190, Thailand
e Clinical Chemistry Laboratory Unit, Srinagarind Hospital, Faculty of Medicine, Khon Kaen University, Khon Kaen 40002, Thailand
f Department of Microbiology, Faculty of Medicine, Khon Kaen University, Khon Kaen 40002, Thailand
a r t i c l e i n f o
Available online 17 August 2012
Keywords:
Quartz crystal microbalance (QCM)
Loop-mediated isothermal amplification
(LAMP)
Nested PCR
Human papillomavirus (HPV)
a b s t r a c t
To address the effect of dramatic change in temperature and viscosity during PCR process on quartz
crystal microbalance (QCM) sensor and to increase the sensitivity, isothermal amplification was
employed in the system. We combined loop-mediated isothermal amplification (LAMP) technique
with QCM, called as LAMP-QCM, for detection of high-risk human papillomavirus viral DNA type 58
(HPV-58) which is commonly found in Asian women. The liquid-phase LAMP-QCM prototype
comprised the frequency counter, a temperature control device and housing of the quartz crystal with
polished gold electrodes on both sides. QCM detection signal was monitored in real-time based on an
avidin–biotin binding between avidin coated QCM surface and specific biotinylated LAMP products.
Analytical performance was evaluated for precision, sensitivity and specificity. A plasmid clone
containing the HPV-58 sequence was diluted from 106 to 1 copy and used for detection limit. Cut-off
value was estimated at 28.8 Hz from negative viral template. The system could detect 100 copies with
Df at 34.073.6 Hz compared to 1000 copies detected by conventional LAMP. No cross-reaction was
observed with other HPV types. The HPV-58 detection was compared among LAMP-QCM, conventional
LAMP and nested PCR in 50 cervical cancer tissues. The positive rate of LAMP-QCM was higher than that
of conventional LAMP with 100% sensitivity and 90.5% specificity. The integrated LAMP-QCM system
has improved the detection limit up to ten times compared to conventional LAMP with less-time
consuming.
& 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.
1. Introduction
Quartz crystal microbalance (QCM) has become one of the
most promising types of non-labeling sensors with high sensitivity
and fast assay. The relationship between observed frequency
decreases (Df) as deposited mass (m) on the crystal surface with
gas phase was firstly described and used for concentration
measurement (Sauerbrey, 1959). The relevance of concentration
estimation in liquid phase QCM affected by both viscosity and
density of solution was previously characterized (Kanazawa and
Gordon, 1985). Various molecular detections of specific nucleic
acid target using QCM sensor in general are based on the
detections of PCR amplicons using nucleic acid probe-target
hybridization by which optimization of probe hybridization is
required for each target (Dell’Atti et al., 2007; Hong et al., 2010;
Karamollao˘glu et al., 2009; Kleo et al., 2011; Wu et al., 2007).
However, PCR amplification on liquid phase QCM is limited by
dramatic change in temperature leading to unstable of resonance
frequency during thermal cycling. Recently, the loop-mediated
isothermal amplification (LAMP) has been reported as a novel
nucleic acid amplification method with high sensitivity, specificity
and rapidity. Bst DNA polymerase is employed as selfrecurring
strand-displacement synthesis primed by specially
designed set of target-specific primers under isothermal temperature
(Notomi et al., 2000; Tomita et al., 2008) which making
LAMP the most attractive technique to combine with QCM sensor.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทความนี้ปรากฏในวารสารที่ตีพิมพ์โดยเอลส์ แนบ
สำเนาถูกตกแต่งไปยังผู้เขียนสำหรับการวิจัยที่ไม่ใช่เชิงพาณิชย์ภายใน
และการใช้การศึกษารวมทั้งการเรียนการสอนที่สถาบันการศึกษาผู้เขียน
และแบ่งปันกับเพื่อนร่วมงาน.
ใช้อื่น ๆ รวมทั้งการทำสำเนาและการจัดจำหน่ายหรือขายหรือ
สำเนาใบอนุญาตหรือโพสต์ส่วนบุคคล, สถาบัน หรือบุคคลที่สาม
เว็บไซต์ไม่ได้รับอนุญาต.
ในกรณีส่วนใหญ่ผู้เขียนได้รับอนุญาตให้โพสต์รุ่นของพวกเขา
บทความ (เช่นในรูปแบบ Word หรือเท็กซ์) ในเว็บไซต์ส่วนตัวของพวกเขาหรือ
พื้นที่เก็บข้อมูลของสถาบัน ผู้เขียนต้องมีข้อมูลเพิ่มเติม
เกี่ยวกับการจัดเก็บข้อมูลของเอลส์และนโยบายที่เขียนด้วยลายมือมีการ
สนับสนุนเพื่อเข้าชม:
http: // www.
การพัฒนาของดีเอ็นเอที่ใช้ผลึกคริสตัลไมโครบูรณาการกับ
ระบบดีเอ็นเอ isothermal สำหรับ papillomavirus มนุษย์ชนิด
58 การตรวจสอบ
ปรีดา Prakrankamanant A, B, ชาญ Leelayuwat ขจำรัส Promptmas C, ลิ้ม Limpaiboon ข
สุรศักดิ์ Wanramd อีปริญญา Prasongdee, แจ่มใส Pientong ฉ, จุรี Daduang B,
พัชรี Jearanaikoon ข n
บัณฑิต, มหาวิทยาลัยขอนแก่น, ขอนแก่น 40002 ประเทศไทย
ขศูนย์เพื่อการวิจัยและพัฒนา แพทย์วินิจฉัยห้องปฏิบัติการ, คณะเทคนิคการแพทย์มหาวิทยาลัยขอนแก่นขอนแก่น 40002 ประเทศไทย
คภาควิชาเคมีคลินิกคณะเทคนิคการแพทย์มหาวิทยาลัยมหิดลนครปฐม 73170
งของวิทยาลัยการแพทย์และสาธารณสุข, มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี, อุบลราชธานี 34190 ประเทศไทย
อีเมล์เคมีคลินิกห้องปฏิบัติการโรงพยาบาลศรีนครินทร์คณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยขอนแก่น, ขอนแก่น 40002, ประเทศไทย
ฉภาควิชาจุลชีววิทยาคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยขอนแก่น, ขอนแก่น 40002, ประเทศไทย
rticleinfo
จำหน่ายออนไลน์ 17 สิงหาคม 2012
คำสำคัญ:
ควอตซ์คริสตัลไมโคร (QCM)
isothermal amplification การห่วง -mediated
(ไฟ)
ที่ซ้อนกัน PCR
มนุษย์ papillomavirus (HPV)
ที่เป็นนามธรรม
ที่อยู่ที่ผลของการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในอุณหภูมิและความหนืดในระหว่างกระบวนการ PCR ในผลึก
คริสตัลไมโคร (QCM) เซ็นเซอร์และการ เพิ่มความไว, isothermal amplification การได้รับการ
จ้างงานในระบบ เรารวมวงพึ่ง isothermal amplification การ (LAMP) เทคนิค
กับ QCM เรียกว่าเป็นโคมไฟ QCM สำหรับการตรวจสอบของมนุษย์ papillomavirus มีความเสี่ยงสูงชนิดดีเอ็นเอไวรัส 58
(HPV-58) ซึ่งพบได้บ่อยในผู้หญิงเอเชีย ของเหลวเฟสต้นแบบ LAMP-QCM
ประกอบด้วยความถี่เคาน์เตอร์, อุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิและที่อยู่อาศัยของผลึกคริสตัลที่มี
ขั้วไฟฟ้าทองขัดเงาทั้งสองด้าน QCM สัญญาณการตรวจสอบได้รับการตรวจสอบในเวลาจริงบนพื้นฐานของ
avidin-ไบโอตินมีผลผูกพันระหว่าง avidin เคลือบพื้นผิว QCM และเฉพาะเจาะจงผลิตภัณฑ์โคมไฟ biotinylated.
วิเคราะห์ผลการดำเนินงานได้รับการประเมินเพื่อความแม่นยำความไวและความจำเพาะ โคลนพลาสมิด
ที่มีลำดับการติดเชื้อ HPV-58 ถูกเจือจาง 106-1 สำเนาและใช้สำหรับการตรวจสอบวงเงิน ตัด
ค่าอยู่ที่ประมาณ 28.8 Hz จากแม่แบบของไวรัสในเชิงลบ ระบบสามารถตรวจสอบ 100 ชุดกับ
Df ที่ 34.073.6 เฮิร์ตซ์เมื่อเทียบกับ 1000 สำเนาตรวจพบโดยหลอดไฟธรรมดา ไม่มีปฏิกิริยาข้ามชนิดได้รับการ
ตั้งข้อสังเกตกับ HPV ชนิดอื่น ๆ HPV-58 การตรวจสอบได้รับการเปรียบเทียบกับกลุ่มที่ LAMP-QCM, ธรรมดา
ไฟและซ้อนกัน PCR ใน 50 เนื้อเยื่อมะเร็งปากมดลูก อัตราการบวกของ LAMP-QCM สูงกว่า
หลอดไฟธรรมดาที่มีความไว 100% และความจำเพาะ 90.5% ระบบ LAMP-QCM แบบบูรณาการ
ที่มีการปรับปรุงการตรวจสอบวงเงินถึงสิบเท่าเมื่อเทียบกับหลอดไฟแบบเดิมที่มีเวลาน้อย
การบริโภค.
& 2012 Elsevier BV สงวนลิขสิทธิ์.
1 บทนำ
ควอตซ์คริสตัลไมโคร (QCM) ได้กลายเป็นหนึ่งใน
ประเภทมีแนวโน้มมากที่สุดของเซ็นเซอร์ที่ไม่ติดฉลากที่มีความไวสูง
และการทดสอบอย่างรวดเร็ว ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่ที่สังเกต
ลดลง (Df) ขณะที่มวลฝาก (เมตร) บนพื้นผิวผลึกที่มี
ก๊าซได้อธิบายไว้ในตอนแรกและใช้สำหรับความเข้มข้นของ
การวัด (Sauerbrey 1959) ความสัมพันธ์ของความเข้มข้น
ในการประมาณค่า QCM ของเหลวรับผลกระทบจากทั้งความหนืดและ
ความหนาแน่นของการแก้ปัญหาก่อนหน้านี้ก็มีลักษณะ (Kanazawa และ
กอร์ดอน, 1985) การตรวจจับโมเลกุลต่างๆของเฉพาะนิวคลีอิก
กรดเป้าหมายโดยใช้เซ็นเซอร์ QCM โดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับ
การตรวจจับของ amplicons PCR โดยใช้กรดนิวคลีอิกสอบสวนเป้าหมาย
การผสมพันธุ์โดยที่การเพิ่มประสิทธิภาพของการผสมข้ามพันธุ์สืบสวนสอบสวน
ที่จำเป็นสำหรับแต่ละเป้าหมาย (Dell'Atti et al, 2007;. ฮ่องกง และคณะ, 2010;.
Karamollao˘glu et al, 2009;. Kleo, et al, 2011;... Wu et al, 2007)
อย่างไรก็ตามขยาย PCR ในเฟสของเหลว QCM ถูก จำกัด ด้วย
การเปลี่ยนแปลงอย่างมากในอุณหภูมิที่นำไปสู่ความไม่แน่นอนของเสียงสะท้อน
ความถี่ในระหว่างการขี่จักรยานการระบายความร้อน เมื่อเร็ว ๆ นี้วงพึ่ง
isothermal amplification การ (ไฟ) ได้รับรายงานว่าเป็นนวนิยายเรื่อง
วิธีการขยายกรดนิวคลีอิกที่มีความไวสูงความจำเพาะ
และความรวดเร็ว โพลิเมอร์ Bst ดีเอ็นเอเป็นลูกจ้างเป็น selfrecurring
เส้นใยสังเคราะห์กระจัด primed พิเศษโดย
การออกแบบชุดของไพรเป้าหมายที่เฉพาะเจาะจงภายใต้อุณหภูมิ isothermal
(Notomi et al, 2000;. โทมิตะ, et al, 2008.) ซึ่งการทำ
โคมไฟเทคนิคที่น่าสนใจที่สุดที่จะรวมกับ QCM เซ็นเซอร์

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

บทความนี้ปรากฏในวารสารที่ตีพิมพ์โดยเอลส์ . สำเนาแนบ
ตกแต่งให้กับผู้เขียนเพื่อการวิจัยที่ไม่ใช่เชิงพาณิชย์และการศึกษาใช้
ภายใน รวมถึงการสอนในสถาบันและผู้เขียน

ใช้ร่วมกันกับเพื่อนร่วมงานอื่น ๆรวมทั้งการสืบพันธุ์และการกระจาย หรือการขาย หรือสำเนาใบอนุญาต
หรือโพสต์ไปยังบุคคล สถาบัน หรือบุคคลที่สาม
เว็บไซต์ห้าม
ในกรณีส่วนใหญ่ผู้เขียนได้รับอนุญาตให้โพสต์รุ่นของพวกเขาของ
บทความ ( เช่น Word หรือเท็กซ์ ) แบบฟอร์มเว็บไซต์ส่วนตัวของพวกเขาหรือ
ข้อมูลสถาบัน ผู้ที่ต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับนโยบายของบริษัทคือการจัดเก็บต้นฉบับ

ให้กำลังใจและเยี่ยมชม :
http : / / www .
การพัฒนาดีเอ็นเอคริสตัลควอตซ์ microbalance รวมเข้ากับ
ตามดีเอ็นเอแบบคงที่ระบบ Human papillomavirus ประเภท

ปรีดา prakrankamanant 58 ตรวจสอบ A , B , นพ ชาญวิทย์ leelayuwat B , จำรัส promptmas C , เต็มดวง เรือนนะการ B ,
wanramd สุรศักดิ์ , chamsai pientong ปริญญา prasongdee E , F , จุรีรัตน์ daduang B ,
พัชรีย์ ชุติมาสกุล B , N : บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยขอนแก่น ขอนแก่น 40002 ประเทศไทย
บี ศูนย์วิจัยและพัฒนาห้องปฏิบัติการตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์ คณะเทคนิคการแพทย์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ขอนแก่น 40002
b ภาควิชาเคมีคลินิก คณะ เทคโนโลยี การแพทย์ มหาวิทยาลัยมหิดล จ. นครปฐม 73170
D วิทยาลัยแพทยศาสตร์และการสาธารณสุข มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี จ. อุบลราชธานี 34190 , ไทย
หน่วยปฏิบัติการเคมีคลินิก และ โรงพยาบาลศรีนครินทร์ คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ขอนแก่น 40002
F ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ขอนแก่น 40002
r t i C L E n f o
ออนไลน์ 17 สิงหาคม 2012

คำสำคัญ : ควอตซ์ คริสตัล microbalance ( QCM )

( ( ห่วงคงที่ ( โคมไฟ ) ซ้อนกัน

)Human papillomavirus ( HPV )
B S T R A C T
ที่อยู่ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในอุณหภูมิและความหนืดในระหว่างกระบวนการเทคนิคควอตซ์คริสตัล microbalance
( QCM ) เซ็นเซอร์ และเพื่อเพิ่มความไวคงที่ ( คือ
ที่ใช้ในระบบ เรารวมวงเพื่อคำนวณ ( ( โคมไฟ ) ด้วยเทคนิคที่เรียกว่าเป็น lamp-qcm QCM
, ,การตรวจหาไวรัสที่มีความเสี่ยงสูง Human papillomavirus DNA 58
( hpv-58 ) ซึ่งพบบ่อยในผู้หญิงเอเชีย ส่วนของเหลว lamp-qcm ต้นแบบ
ประกอบด้วยเคาน์เตอร์ความถี่ , การควบคุมอุณหภูมิและอุปกรณ์ที่อยู่อาศัยของผลึกควอตซ์กับ
ขัดขั้วไฟฟ้าทองทั้งสองด้าน สัญญาณการตรวจสอบ QCM ถูกตรวจสอบในเวลาจริงขึ้นอยู่กับ
วิดิน - ไบโอตินผูกพันระหว่างวิดินเคลือบพื้นผิวและเฉพาะผลิตภัณฑ์โคมไฟ QCM ไล .
) ได้ทำการวิเคราะห์ความไวและความจำเพาะ . เป็นพลาสมิดโคลน
ที่มีลำดับ hpv-58 เจือจางจาก 106 1 คัดลอกและใช้เพื่อจำกัดการค้นหา . ตัด
มูลค่าประมาณ 28.8 Hz จากแม่แบบไวรัสลบ ระบบสามารถตรวจจับด้วย
100 แผ่นส่วนที่ 34.073.6 Hz เมื่อเทียบกับ 1 , 000 เล่ม ตรวจพบโดยไฟปกติ ไม่มีปฏิกิริยาข้ามชนิด HPV คือ
และอื่น ๆ การ hpv-58 สามารถเปรียบเทียบระหว่าง lamp-qcm ปกติ
โคมไฟและซ้อน PCR ใน 50 เนื้อเยื่อมะเร็งปากมดลูก อัตราการบวกของ lamp-qcm สูงกว่า
โคมไฟธรรมดาที่มีความไวและความจำเพาะ 100% 90.5 % . บูรณาการระบบ lamp-qcm
มีการปรับปรุงการตรวจสอบ สูงสุดถึง 10 เท่า เมื่อเปรียบเทียบกับหลอดไฟธรรมดาด้วยเสียเวลา

& 2012 ลูกค้าน้อยลง นอกจากนี้สงวนลิขสิทธิ์ .
1 บทนำ
คริสตัลควอตซ์ microbalance ( QCM ) ได้กลายเป็นหนึ่งในแนวโน้มมากที่สุดชนิดของการติดฉลาก

เซ็นเซอร์ความไวสูงและรวดเร็วด้วยวิธีไม่ ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่
สังเกตลดลง ( DF ) ฝากมวล ( m ) บนพื้นผิวผลึกกับ
ระยะก๊าซเดิมทีอธิบายและใช้สำหรับวัดปริมาณ
( sauerbrey 1959 ) ความสัมพันธ์ของความเข้มข้น
ประมาณการในเฟสของเหลว QCM ผลกระทบจากทั้งค่าความหนืดและความหนาแน่นของสารละลาย
ก่อนหน้านี้ลักษณะ ( คานาซาว่าและ
กอร์ดอน , 1985 ) การตรวจจับโมเลกุลของกรดนิวคลีอิกต่างๆ
ที่เฉพาะเจาะจงเป้าหมายการใช้เซ็นเซอร์ในกรด QCM ทั่วไปตาม
amplicons การตรวจจับของ PCR โดยใช้กรดนิวคลีอิกตรวจสอบเป้าหมาย
hybridization ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพของโพรบ hybridization คือ
ที่จําเป็นสําหรับแต่ละเป้าหมาย ( dell'atti et al . , 2007 ; ฮง et al . , 2010 ;
karamollao ˘ GLU et al . , 2009 ; kleo et al . 2554 ; Wu et al . , 2007 ) .
แต่สามารถขยายในเฟสของเหลวจะถูก จำกัด โดย
QCMการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในอุณหภูมิที่นำไปสู่เสถียรของความถี่เรโซแนนซ์
ช่วงวัฏจักร . เมื่อเร็วๆ นี้ วง (
( อุณหภูมิ ( โคมไฟ ) ได้รับรายงานเป็นนวนิยาย
กรดนิวคลีอิกขยายวิธีที่มีความไวและความจำเพาะสูง
รวดเร็ว . ส่วน DNA polymerase ใช้เป็น selfrecurring
เส้นการกระจัดการสังเคราะห์ primed เป็นพิเศษ
โดยออกแบบชุดโดยเฉพาะเป้าหมายภายใต้
อุณหภูมิคงที่ ( notomi et al . , 2000 ; โทมิตะ et al . , 2008 ) ซึ่งทำให้
โคมไฟน่าสนใจมากที่สุดเทคนิครวมกับ QCM เซ็นเซอร์