Preparation of affinity surfaces for microbiological diagnostics

Abstract

(IN ENGLISH) Implementing matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) mass spectrometry into clinical microbiology practice is rapidly advancing due to its ability to deliver fast, high-specificity results with minimal sample preparation. The functionalized MALDI-compatible chips prepared using ambient ion soft landing (AISL) technology represent a possible enhancement of the MALDI MS devices already present in the clinical microbiology laboratories. The AISL technology allows modification of the conductive surface with a biomolecule of interest, providing the modified surface with its biological function. Therefore, it is possible to prepare a variety of functionalized MALDI-compatible chips with a variety of applications, as demonstrated in this thesis by three distinct use cases: (1) Procalcitonin (PCT) - A sepsis biomarker detected directly from serum, allowing sepsis severity evaluation and intact and cleaved PCT forms differentiation. Therefore, it offers more profound insight into the patient condition. (2) Clostridiodes difficile toxin B (TcdB) - A clinically significant bacterial toxin detected in complex stool samples, enabling specific confirmation of toxigenic C. difficile strains and potentially a species carrying toxin-coding genes obtained by horizontal transfer. (3)...

(IN CZECH) Zavádění hmotnostní spektrometrie s matricí asistovanou laserovou desorpcí/ionizací (MALDI) do praxe klinické mikrobiologie rychle postupuje, a to díky její schopnosti poskytovat rychlé a vysoce specifické výsledky s jednoduchou přípravou vzorku. Funkcionalizované čipy kompatibilní s MALDI MS, připravené pomocí metody měkkého přistávání iontů (AISL) představují možné rozšíření stávajících zařízení MALDI MS, která jsou již běžně využívána v laboratořích klinické mikrobiologie. Technologie AISL umožňuje úpravu vodivého povrchu biomolekulami, které povrchu propůjčují svoji biologickou funkci. Díky tomu je možné připravit celou řadu funkcionalizovaných MALDI čipů s různými aplikacemi. To je v této práci demonstrováno na třech konkrétních případech: (1) Prokalcitonin (PCT) - Biologický ukazatel sepse detekovaný MALDI hmotnostní spektrometrií přímo z lidského séra optimalizovanou metodou čipu s protilátkou proti prokalcitoninu. Tento přístup umožňuje nejen vyhodnocení závažnosti sepse, ale také rozlišení intaktních a štěpných forem PCT. Optimalizovaná metoda tedy poskytuje hlubší vhled do patologického stavu pacienta. (2) Toxin B Clostridiodes difficile (TcdB) - Klinicky významný bakteriální toxin detekovaný v komplexních vzorcích stolice. Detekce přítomnosti aktivního toxinu umožňuje...