Hemos desarrollado un sistema de biodetección sin etiquetas basado en la tecnología de resonador óptico conocido como Resonador Evanescente Susurrante Óptico de Bloqueo de Frecuencia (FLOWER) que es capaz de detectar moléculas individuales en solución. Aquí se describen y presentan los procedimientos detrás de este trabajo.
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Artículo de método
Individual Detección Molecule-Label gratis con Microtoroid ópticos Resonadores
En este artículo
Resumen
Resumen
La detección de pequeñas concentraciones de moléculas hasta el límite de una sola molécula tiene impacto en áreas como la detección precoz de la enfermedad, y los estudios fundamentales sobre el comportamiento de las moléculas. Técnicas individuales de detección molécula comúnmente utilizan etiquetas como etiquetas fluorescentes o puntos cuánticos, sin embargo, las etiquetas no siempre están disponibles, aumentar el costo y la complejidad, y pueden perturbar los eventos están estudiando. Resonadores ópticos han surgido como un medio prometedor para detectar moléculas individuales sin el uso de etiquetas. Actualmente la partícula más pequeña detectada por un sistema resonador óptico no mejorada plasmonically desnudo en solución es un poliestireno esfera 25 nm 1. Hemos desarrollado una técnica conocida como frecuencia de bloqueo óptico Whispering Evanescent Resonador (FLOR) que puede superar este límite y lograr sola detección de moléculas de etiqueta libre en solución acuosa 2. Como fuerza de la señal escalas con el volumen de partículas, nuestro trabajo representa un> improveme 100xnt en la relación señal a ruido (SNR) sobre el estado actual de la técnica. Aquí los procedimientos detrás FLOR se presentan en un esfuerzo por aumentar su uso en el campo.
Introducción
Experimentos de detección de moléculas individuales son útiles para reducir la cantidad de analito utilizado en biosensores, para la detección precoz de la enfermedad, y para examinar las propiedades fundamentales de moléculas 3. Tales experimentos se realizan normalmente usando etiquetas, sin embargo, las etiquetas no siempre son posibles de obtener para una proteína particular, aumentar el costo, puede perturbar los eventos están estudiando, y puede ser un inconveniente, sobre todo por el tiempo real en el sitio experimentos o punto-de- diagnósticos de atención.
El estándar de oro actual de biosensor libre de etiquetas es res....
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Protocolo
1. Configuración experimental y la preparación de muestras
- Fabrique microtoroids utilizando la litografía, el grabado, y el derretimiento de procedimiento que el descrito anteriormente 6. Fabricar microtoroids en la parte superior de una oblea de silicio (chip) que típicamente tienen un diámetro mayor de de 80-100 micras, y un diámetro menor de 2 micras.
- Relájese más o menos un metro de la fibra óptica monomodo (125 revestimiento m, 4,3 m de diámetro modo de campo) de su carrete de fibra.
- En el centro de la porción desenrollada de la fibra óptica, tira de un pequeño segmento (2,5 cm) del recubrimiento de polímero alrededor de....
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Resultados
Eventos de unión de partículas se ven claramente como cambios de paso-como en la longitud de onda de resonancia de la microtoroid lo largo del tiempo (Figura 2). Las alturas de estos pasos se muestran como un histograma en la Figura 2B. Figuras 2-4 muestran trazas representativas de la unión de los exosomas (nanovesículas), perlas de sílice 5 nm y solteras humanos interleucina-2 moléculas, respectivamente. El hecho de que los eventos escalonadas escala .......
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Discusión
Como una partícula se une, la longitud de onda de resonancia (λ) del toroide aumenta. Si una partícula desenlaza, la longitud de onda de resonancia disminuye correspondientemente (un evento de bajada). El diámetro de partícula (d) se puede determinar a través de histogramas de la amplitud de cada paso de longitud de onda. La altura de cada paso de longitud de onda varía debido a las variaciones de tamaño de la partícula atado y debido a la ubicación en la microtoroid donde la partícula se une. El cambi.......
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Divulgaciones
Los autores declaran que no tienen intereses financieros contrapuestos.
Agradecimientos
Esta investigación fue apoyada en parte por un Premio del Servicio Nacional de Investigación (T32GM07616) del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Láser de diodo sintonizable | Newport | TLB-6300 | |
| Controlador láser | Newport | TLB-6300-LN | |
| Controlador de retroalimentación de bloqueo de frecuencia | Toptica Photonics | Digilock 110 | |
| Fotorreceptor autobalanceado | Newport | Modelo 2007 | |
| Controlador de polarización en línea | General Photonics | PLC-003-S-90 | |
| Tarjeta de adquisición de datos de 24 bits | Instruments | NI-PCI-4461 | |
| Interleucina-2 humana recombinante | Pierce Biotechnology | R201520 | |
| perlas de poliestireno de 20 nm | Thermo Scientific | 3020A | |
| NanoCube XYZ Piezo Stage | Physik Instrumente | P-611.3 | |
| Mesa óptica | Newport | VH3660W-OPT | |
| Lente de objetivo para columna de imagen | Navitar Machine Vision | 1-60228 | |
| Columna de imagen (tubo adaptador) | Navitar Machine Vision | 1-60228 | |
| Cámara CCD de alta resolución para columna de imagen | Edmund Industrial Optics | NT39244 |
Referencias
- Lu, T., et al. High sensitivity nanoparticle detection using optical microcavities. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 108, 5976-5979 (2011).
- Su, J., Goldberg, A. F. G., Stoltz, B. Label-free detecti....
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Reimpresiones y permisos
