متجانسة الكشف السريع عن طريق فحوصات البيولوجي المغناطيسي نظام Biosensing التحوير

يُعد الاستشعار الحيوي بالتعديل المغناطيسي أو MMB تقنية حديثة للكشف عن الجزيئات البيولوجية. يُعرض هنا مقايسة لإثبات المبدأ يتم فيها الكشف عن إنترلوكين 8 عندما يُضاف إنترلوكين 8، والذي يُسمى أيضاً IL 8، إلى خليط تفاعل يحتوي على حبيبات مغناطيسية مغلفة بجسم مضاد anti IL 8 مبيوتين وستريبتادين مُعلم فلورياً. وبذلك يتكون "ساندوتش" جزيئي يربط الجزيء الفلوري بالحبيبة المغناطيسية بشكل فعال.

يُوضع التفاعل في وعاء ومجال مغناطيسي متناوب. يتم تطبيق تدرجات من خلال قطبين كهرومغناطيسيين، مما يوجه الخرزات إلى حركة تذبذبية. وتؤدي الحركة الدورية للخرزات المرتبطة بالبروتينات الفلورية دخولاً وخروجاً من شعاع ليزر متعامد إلى إنتاج إشارة فلورية يتم تجميعها بواسطة PMT وإزالة تعديلها.

باستخدام مضخم القفل (lock-in amplifier)، يمكن تصور حركة الخرزات باستخدام كاميرا CCD بدلاً من أنبوب المضاعف الضوئي (PMT). تظهر الحركة المتزامنة في العينات التي تم فيها ربط الخرزات المغناطيسية ببروتينات فلورية عبر IL eight. مرحباً، أنا Adia من مختبر البصريات غير الخطية والليزر في قسم الإلكترونيات الفيزيائية بجامعة تل أبيب. أنا NoGo من قسم العلوم البيولوجية في جامعة إلينوي في شيكاغو، وأنا Marcelo Erlich من قسم أبحاث الخلايا والمناعة في جامعة تل أبيب.

سنعرض لكم اليوم طريقة للكشف المتجانس والسريع عن المقاييس البيولوجية باستخدام نظام الاستشعار الحيوي بالتعديل المغناطيسي. نحن نستخدم هذا الإجراء في مختبرنا للكشف عن بروتينات محددة وتسلسلات DNA بتركيزات منخفضة. لذا، دعونا نبدأ.

ابدأ هذا الإجراء بتجهيز وتسمية أنبوب لكل تفاعل، بما في ذلك عينة مستهدفة وعينة ضابطة غير مستهدفة. أضف إلى كل أنبوب المكونات التالية من مجموعة مقايسة السيتوكينات bio plex Precision Pro، واحدة تلو الأخرى: خرزات الكشف المغناطيسية المقترنة، والأجسام المضادة لـ IL 8، وstreptavidin PE و IL 8.Target. أكمل الحجم ليصل إلى 100 µL باستخدام محلول منظم للمقايسة، ثم رجّ الأنابيب لمدة 30 دقيقة على هزاز مداري مدمج.

بعد رج العينات لمدة 30 دقيقة في درجة حرارة الغرفة، ضعها مباشرة في الكيوفيتات للتحليل. باستخدام نظام MMB، قم بتنظيف الكيوفيتات الشفافة باستخدام مناديل تنظيف العدسات وإيثانول 70%. تتكون الأداة المستخدمة في التحليل من ليزر مضاعف التردد بطول موجي 488 نانومتر يُستخدم كمصدر ضوء للإثارة، يتم توجيهه باستخدام مقسم حزمة ثنائي اللون بطول موجي 562 نانومتر نحو عدسة شيئية للمجهر.

تقوم عدسة الشيئية للمجهر بتركيز الليزر إلى حزمة بقطر 27 ميكرومتر داخل أنبوب زجاجي من سيليكات البورون (BO) بعرض 400 ميكرومتر. يتم ترشيح الضوء المنبعث طيفياً باستخدام مرشحين متتاليين من النطاق الممرر، ويتم رصده بواسطة مضاعف ضوئي (PMT) وفك تعديله باستخدام مضخم قفل (lock-in amplifier). كما يُستخدم مُعدِّل تيار مُصنَّع محلياً لإرسال موجة مربعة بالتتابع إلى كل مغناطيس كهربائي.

يجب أن تكون السعة 1.4 amps بتردد يتراوح من 1 إلى 6 hertz نظرًا لأن الخرزات تدخل شعاع الليزر وتغادره مرتين في كل دورة. يتراوح تردد إزالة التضمين في مضخم القفل (lockin amplifier) بين 2 إلى 12 hertz. ابدأ تشغيل النظام عن طريق تدوير مفتاح ليزر 488 nanometer إلى وضع التشغيل (on) وتشغيل الطاقة.

ثم اضبط قدرة الليزر على الحد الأدنى، وهو ما يعادل تقريبًا من أربعة إلى ستة milliwatts. قم بتشغيل راسم الإشارة (oscilloscope)، ثم قم بتشغيل أنبوب التضاعف الضوئي (PMT). بعد ذلك، ضع عينة الـ vete بين القطبين الكهرومغناطيسيين.

استخدم منصة التدوير الخاصة بالـ vete لضمان مرور شعاع الليزر عبر الـ vete وعدم اصطدامه بجدران الـ vet. استخدم منصة الإزاحة XY وZ الخاصة بالـ vete لتغيير موضعها بالنسبة لعدسة الشيئية والأقطاب الكهرومغناطيسية. ولتحسين اقتران الضوء الفلوري في الكاشف، يجب وضع الـ vete خلف خط الأقطاب قليلاً.

الآن، اضبط جهاز رسم الإشارات (الأسيلوسكوب) على قياس تتبع الزمن. اضبط التحكم في كسب الأنبوب المضاعف للفوتونات (PMT) على 0.5 bolts. بعد ذلك، قم بتشغيل مُعدل التيار، واضبط التردد على ثلاثة hertz.

انتظر لمدة 30 ثانية للسماح بتجميع وتكثيف الخرزات. ستبدأ الخرزات المغناطيسية في التذبذب والتحرك مقتربة من مقدمة الأنبوب. وعندما يصطدم شعاع الليزر بالخرزات المتذبذبة، يجب أن يظهر وميض من ضوء الليزر المنعكس من الخرزات.

لاحظ أن الخرزات تتحرك بشكل أسرع مع زيادة تعديل التيار وبشكل أبطأ عند تقليله. يمكن ضبط موضع الخرزات في الأنبوب باستخدام مراحل يتم التحكم فيها بواسطة الميكرومتر. ولتحريك الأقطاب، يمكن تصور حركة الخرزات باستخدام كاميرا CCD توضع بدلاً من أنبوب المضاعف الضوئي PMT.

يكتشف راسم الإشارة (الأسيلوسكوب) الإشارة الدورية الصادرة عن الخرزات المفلورة المقترنة ويسجل المخطط الزمني لراسم الإشارة. ويمكن تحليل البيانات المحفوظة باستخدام برنامج MATLAB. تم إجراء مقايسة لخلائط التفاعل بوجود وبدون IL eight باستخدام MMB. وفي جميع التفاعلات مع الهدف، شكلت الخرزات تجمعاً كثيفاً واحداً يتحرك داخل وخارج شعاع الليزر بشكل متزامن.

ومع ذلك، في غياب الهدف، كانت الخرزات أقل تكتلاً وكانت حركتها أقل تلاحماً. يظهر هنا مؤقت تعديل القطب باللون الأصفر وإشارة مخرج PMT باللون الأرجواني، واللذان يوضحان تردد التعديل لكل قطب عند 2 hertz. وبناءً على ذلك، يكون تردد إزالة التعديل عند 4 hertz كما هو متوقع نظرياً.

عندما تمر الخرزات عبر شعاع الليزر، يقوم أنبوب المضاعف الضوئي (PMT) بالكشف عن الضوء الفلوري، ويظهر ذروة في جهد خرج أنبوب المضاعف الضوئي عند تغذية إشارة أنبوب المضاعف الضوئي وساعة التعديل المزدوجة إلى مضخم القفل (lock-in amplifier). يقوم كاشف الطور الحساس بعملية المزامنة والنتائج بجهد عالٍ. يشير اللونان إلى مسحين مختلفين عند نفس تركيز الهدف.

تمثل الخطوط السوداء متوسط كل إشارة. لم يرصد مضخم القفل (lock-in amplifier) أي إشارة عند اختبار عينة التحكم. ولم يقدم مضخم القفل أي إشارة مقفلة في هذه الحالة.

تشير هذه الحقيقة، إلى جانب الاختلاف المرئي في التجمع، إلى أن نظام MMB والاختلاف في قياسات الأثر الزمني لإشارة مخرج PMT يمكنهما تحديد وجود هدف ILH بوضوح. لقد عرضنا لكم للتو كيفية الكشف السريع والمتجانس عن الجزيئات البيولوجية باستخدام التعديل المغناطيسي، مع اتخاذ IL8 كمثال في الاستشعار الحيوي.

عند القيام بهذا الإجراء، من المهم تذكر اتباع إجراءات السلامة الخاصة بالليزر. هذا كل شيء. شكراً للمشاهدة وبالتوفيق في تجاربكم.