Nous avons développé un système de biodétection sans marquage basé sur la technologie de résonateur optique connue sous le nom de résonateur évanescent optique à verrouillage de fréquence (FLOWER) qui est capable de détecter des molécules uniques en solution. Ici, les procédures qui sous-tendent ce travail sont décrites et présentées.
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Article de méthode
Simple détection de molécule libre Label-Utilisation Microtoroid optiques résonateurs
Dans cet article
Résumé
Résumé
Détecter de faibles concentrations de molécules jusqu'à la limite de la molécule unique a un impact sur des domaines tels que la détection précoce de la maladie, et des études fondamentales sur le comportement des molécules. Techniques simples de détection de molécule utilisent couramment des labels tels que des marqueurs fluorescents ou quantum dots, cependant, les étiquettes ne sont pas toujours disponibles, augmenter le coût et la complexité, et peuvent perturber les événements étudiés. Résonateurs optiques ont émergé comme un moyen prometteur pour détecter des molécules simples, sans l'utilisation d'étiquettes. Actuellement, la plus petite particule détectée par un système de résonateur non-renforcée plasmonically optique nue en solution est un polystyrène 25 nm une sphère. Nous avons développé une technique connue sous le verrouillage de fréquence optique Whispering évanescent résonateur (fleur) qui peut dépasser cette limite et d'atteindre seule détection de molécule sans étiquette en solution aqueuse à 2. Comme échelles force du signal avec un volume de particules, notre travail représente un> 100x improvement dans le rapport signal sur bruit (SNR) sur l'état actuel de la technique. Voici les procédures à l'origine FLEUR sont présentés dans le but d'accroître son utilisation dans le domaine.
Introduction
Des expériences simples de détection moléculaires sont utiles pour réduire la quantité d'analyte utilisé dans des biocapteurs pour la détection précoce de la maladie, et pour examiner les propriétés fondamentales des molécules 3. Ces expériences sont généralement effectuées en utilisant des étiquettes, cependant, étiquettes ne sont pas toujours possible d'obtenir pour une protéine particulière, augmenter le coût, peut perturber les événements à l'étude, et peut être gênant, en particulier pour le temps réel sur le site des expériences ou point de service diagnostics de soins.
L'étalon-or actuel biocapteurs sans ....
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Protocole
1. installation expérimentale et la préparation d'échantillons
- Fabriquer microtoroids utilisant la lithographie, la gravure, et la fonte de la procédure comme décrit précédemment 6. Fabriquer microtoroids sur le dessus d'une plaquette de silicium (puce) qui ont typiquement un diamètre majeur de 80 à 100 um, et un diamètre mineur de 2 um.
- Se détendre à peu près un mètre de fibre optique monomode (125 um gaine, 4,3 um de diamètre de champ de mode) de sa bobine de fibre.
- Au milieu de la partie déroulée de la fibre optique, la bande un petit segment (2,5 cm) de la couche de polymère autour de la fibre optique en utilisant....
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Résultats
Événements de liaison des particules sont clairement vu que les changements de pas semblable à la longueur d'onde de résonance de la microtoroid au fil du temps (figure 2A). Les hauteurs de ces étapes sont présentés sous forme d'histogramme à la figure 2B. Les figures 2-4 montrent des traces représentatives de la liaison des exosomes (de nanovésicules), des billes de silice de 5 nm, et simples humains interleukine-2 molécules, respectivement. Le.......
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Discussion
Comme une particule se lie, la longueur d'onde de résonance (λ) du tore augmente. Si une particule délie, la longueur d'onde de résonance diminue en conséquence (un événement step-down). Le diamètre des particules (d) peut être déterminée par des histogrammes de l'amplitude de chaque étape de longueurs d'onde. La hauteur de chaque étape de la longueur d'onde varie en raison de variations de la taille des particules lié et en raison de l'emplacement sur le microtoroid où.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts financiers concurrents.
Remerciements
Cette recherche a été financée en partie par un National Research Service Award (T32GM07616) de l’Institut national des sciences médicales générales.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Laser à diode accordable | Newport | TLB-6300 | |
| Contrôleur laser | Newport | TLB-6300-LN | |
| Contrôleur de rétroaction à verrouillage de fréquence | Toptica Photonics | Digilock 110 | |
| Photorécepteur auto-équilibré | Newport | Model 2007 | |
| Contrôleur de polarisation en ligne | General Photonics | PLC-003-S-90 | |
| Carte d’acquisition de données 24 bits | National Instruments | NI-PCI-4461 | |
| Interleukine-2 humaine recombinante | Pierce Biotechnology | R201520 | |
| billes de polystyrène 20 nm | Thermo Scientific | 3020A | |
| NanoCube XYZ Piezo Stage | Physik Instrumente | P-611.3 | |
| Table optique | Newport | VH3660W-OPT | |
| Lentille d’objectif pour colonne d’imagerie | Navitar Machine Vision | 1-60228 | |
| Colonne d’imagerie (tube adaptateur) | Navitar Machine Vision | 1-60228 | |
| Caméra CCD haute résolution pour colonne d’imagerie | Edmund Industrial | Optics NT39244 |
Références
- 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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Réimpressions et autorisations
