تسمية خالية واحدة كشف الجزيئة عن طريق Microtoroid البصرية الرنين

ملخص

لقد قمنا بتطوير نظام استشعار حيوي خال من الملصقات يعتمد على تقنية الرنان البصري المعروفة باسم مرنان الزائد البصري لقفل التردد (FLOWER) القادر على اكتشاف الجزيئات المفردة في المحلول. هنا يتم وصف وعرض الإجراءات الكامنة وراء هذا العمل.

الملخص

الكشف عن تركيزات صغيرة من الجزيئات وصولا الى حد جزيء واحد له تأثير على مجالات مثل الكشف المبكر عن المرض، والدراسات الأساسية على سلوك الجزيئات. تقنيات الكشف عن جزيء واحد تستخدم عادة تسميات مثل العلامات الفلورية أو النقاط الكمومية، ومع ذلك، والعلامات غير متوفرة دائما، وزيادة التكلفة والتعقيد، ويمكن التشويش على الأحداث التي تجري دراستها. ظهرت المرنانات البصرية كوسيلة واعدة للكشف عن جزيئات واحدة دون استخدام التسميات. حاليا أصغر الجسيمات الكشف عنها بواسطة المحسن plasmonically وعدم العارية نظام مرنان البصرية في حل هو 25 نانومتر البوليسترين المجال ^1. قمنا بتطوير تقنية تعرف باسم التردد قفل البصرية يهمس زائل الرنان (زهرة) التي يمكن تجاوز هذا الحد وتحقيق الكشف عن جزيء واحد خالية من التسمية في محلول مائي ^2. كما موازين قوة الإشارة مع حجم الجسيمات، يمثل عملنا ل> 100X تحسينهالإقليم الشمالي في إشارة إلى نسبة الضوضاء (SNR) على الدولة الراهنة للفن. هنا يتم عرض الإجراءات وراء FLOWER في محاولة لزيادة استخدامه في هذا المجال.

المقدمة

واحدة من التجارب الكشف عن جزيء مفيدة لتقليل كمية الحليلة المستخدمة في أجهزة الاستشعار، للكشف المبكر عن المرض، ودراسة الخصائص الأساسية للجزيئات ^3. وعادة ما يتم إجراء مثل هذه التجارب باستخدام تسميات، ولكن التسميات ليست دائما ممكنة للحصول على بروتين معين، وزيادة التكاليف، ويمكن التشويش على الأحداث التي تجري دراستها، ويمكن أن تكون مزعجة، خاصة في الوقت الحقيقي في الموقع تجارب أو نقطة من- التشخيص الرعاية.

المعيار الذهبي الحالي لتسمية خالية biosensing هو سطح مأكل بالرنين ^4، ولكن النظم التجارية مأكل سطح الرنين وعادة ما يكون الحد الأدنى نموذجي للك....

البروتوكول

1. الإعداد التجريبي وإعداد نموذج

1. افتعال microtoroids باستخدام الطباعة الحجرية والحفر، وإجراء ذوبان كما هو موضح سابقا ^6. افتعال microtoroids على رأس رقاقة السيليكون (رقاقة) التي عادة ما يكون قطرها كبير من 80-100 ميكرون، وقطرها صغير من 2 ميكرون.
2. استرخاء ما يقرب من متر من الألياف البصرية أحادية النمط (125 ميكرون الكسوة، 4.3 ميكرون وضع قطر الميدان) من بكرة الألياف لها.
3. في منتصف الجزء المساس بها من الألياف البصرية، تجريد شريحة صغيرة (....

النتائج

الجسيمات الأحداث ملزم يتم رؤيتها بوضوح عن التغيرات خطوة تشبه في الطول الموجي صدى من microtoroid على مر الزمن (الشكل 2A). وتظهر مرتفعات الخطوات كما رسم بياني في الشكل 2B. أرقام 2-4 تظهر آثار تمثيلية من الربط من exosomes (nanovesicles)، وحبات السيليكا 5 نانومتر، وبشرية واحدة انترلوكين 2 الجزيئات، على التوالي. حقيقة أن الأحداث خطوة تشبه النطاق مع حجم الجسيمات يظهر أن قد تم تنفيذ هذه التقنية بشكل صحيح. هذا يمكن تحليله.......

المناقشة

كما يربط جسيم، والطول الموجي صدى (λ) للزيادات حلقي. إذا unbinds جسيم، والطول الموجي صدى النقصان تبعا ل(أ الحدث خطوة لأسفل). يمكن تحديد قطرها الجسيمات (د) عن طريق رسوم بيانية للسعة كل خطوة الطول الموجي. يختلف ارتفاع كل خطوة الطول الموجي نظرا لاختلاف حجم الجسيمات ملزمة ونظرا لموقعها على microtoroid حيث يربط الجسيم. يحدث أقصى تغير في الطول الموجي صدى (الارتفاع الخطوة) عندما ربط الجزيئات عند خط الاستواء من حيث microtoroid المجال الكهربائي (E _{0، كحد .......}

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة

الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
ليزر قابل للضبط	نيوبورت	TLB-6300
وحدة تحكم ليزر	نيوبورت	TLB-6300-LN
وحدة تحكم التغذية المرتدة لقفل التردد	Toptica Photonics	Digilock 110
جهاز استقبال ضوئي متوازن	تلقائي نيوبورت	موديل 2007
وحدة تحكم في الاستقطاب	في الخط الضوئيات العامة	PLC-003-S-90
بطاقة الحصول على البيانات 24 بت	الأدوات الوطنية	NI-PCI-4461
المؤتلف البشري interleukin-2	بيرس التكنولوجيا الحيوية	R201520
20 نانومتر حبات البوليسترين	الحرارية العلمية	3020A
NanoCube XYZ Piezo Stage	Physik Instrumente	P-611.3
الجدول البصري	نيوبورت	VH3660W-OPT
عدسة موضوعية لعمود التصوير	Navitar Machine Vision	1-60228
عمود التصوير (أنبوب المحول)	Navitar Machine Vision	1-60228
كاميرا CCD عالية الدقة لعمود التصوير	بصريات إدموند الصناعية	NT39244