Abbiamo sviluppato un sistema di biorilevamento label-free basato sulla tecnologia del risonatore ottico noto come Frequency Locking Optical Whispering Evanescent Resonator (FLOWER) che è in grado di rilevare singole molecole in soluzione. Qui vengono descritte e presentate le procedure alla base di questo lavoro.
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Articolo metodologico
Singola molecola di rilevamento senza etichetta di testo usando Microtoroid ottici Risonatori
In questo articolo
Sommario
Abstract
Rilevamento piccole concentrazioni di molecole fino al limite singola molecola ha un impatto su settori quali la diagnosi precoce della malattia, e studi fondamentali sul comportamento delle molecole. Tecniche di rilevazione di singola molecola comunemente utilizzano etichette come etichette fluorescenti o punti quantici, tuttavia, le etichette non sono sempre disponibili, aumentare i costi e la complessità, e possono perturbare gli eventi in fase di studio. Risonatori ottici sono emersi come un mezzo promettente per rilevare singole molecole senza l'uso di etichette. Attualmente la più piccola particella rilevata da un sistema di risuonatore non plasmonically potenziato nudo ottica in soluzione è a 25 nm di polistirolo sfera 1. Abbiamo sviluppato una tecnica nota come frequenza di blocco ottico Whispering Evanescent risonatore (fiore) in grado di superare questo limite e ottenere la diagnosi singola molecola label-free in soluzione acquosa 2. La potenza del segnale scale con il volume delle particelle, il nostro lavoro rappresenta un> 100x improvement nel rapporto segnale-rumore (SNR) rispetto allo stato attuale della tecnica. Qui le procedure dietro fiore sono presentati in uno sforzo per aumentare il suo utilizzo nel settore.
Introduzione
Esperimenti rilevamento molecole singole sono utili per ridurre la quantità di analita usato in biosensori, per la diagnosi precoce della malattia, e per esaminare le proprietà fondamentali delle molecole 3. Tali esperimenti sono tipicamente eseguite utilizzando etichette, tuttavia, le etichette non sono sempre possibile ottenere per una particolare proteina, aumenta il costo, può perturbare gli eventi oggetto di studio, e può essere scomodo, particolarmente per tempo reale in loco esperimenti o point-of- Diagnostica di cura.
Il gold standard attuale per biosensing label-free è risonanza plasmonica di superficie 4, m....
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Protocollo
1. Setup sperimentale e preparazione del campione
- Realizzare microtoroids utilizzando la litografia, incisione, e di fusione procedura descritta in precedenza 6. Realizzare microtoroids sulla cima di un wafer di silicio (chip) che tipicamente hanno un diametro maggiore di 80-100 micron, e un diametro minore di 2 micron.
- Rilassatevi circa un metro di fibra ottica monomodale (125 rivestimento micron, 4,3 micron modo diametri campo) dalla bobina di fibra.
- Al centro della parte srotolato della fibra ottica, spogliare un piccolo segmento (2,5 cm) del rivestimento polimerico attorno alla fibra ottica utilizzando spellafili. Nota: Q....
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Risultati
Eventi di legame delle particelle sono chiaramente visto come variazioni a gradino in lunghezza d'onda di risonanza del microtoroid nel tempo (Figura 2A). Le altezze di questi passaggi sono indicati come un istogramma della figura 2B. Figure 2-4 mostrano tracce rappresentative del legame di esosomi (nanovesicles), 5 nm perline di silice, e single umane interleuchina-2 molecole, rispettivamente. Il fatto che gli eventi a gradino scala con granulometr.......
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Discussione
Come si lega una particella, la lunghezza d'onda di risonanza (λ) del toroide aumenta. Se una particella non associa, la lunghezza d'onda di risonanza diminuisce corrispondentemente (un evento step-down). Il diametro delle particelle (d) può essere determinata attraverso istogrammi di ampiezza di ogni passo di lunghezza d'onda. L'altezza di ogni gradino d'onda varia a causa di variazioni dimensionali della particella legato e causa la posizione sulla microtoroid cui si lega la parti.......
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Dichiarazioni
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata supportata in parte da un National Research Service Award (T32GM07616) del National Institute of General Medical Sciences.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Laser a diodi modulabili | Newport | TLB-6300 | |
| Controller laser | Newport | TLB-6300-LN | |
| Controller di feedback con blocco di frequenza | Toptica Photonics | Digilock 110 | |
| Fotoricevitore autobilanciato | Newport | Modello 2007 | |
| Controller di polarizzazione in linea | General Photonics | PLC-003-S-90 | |
| Scheda di acquisizione dati a 24 bit | National Instruments | NI-PCI-4461 | |
| Interleuchina umana ricombinante-2 | Pierce Biotechnology | R201520 | |
| Perle di polistirene da 20 nm | Thermo Scientific | 3020A | |
| NanoCube XYZ Piezo Stage | Physik Instrumente | P-611.3 | |
| Tavolo ottico | Newport | VH3660W-OPT | |
| Obiettivo per colonna di imaging | Navitar Machine Vision | 1-60228 | |
| Colonna di imaging (tubo adattatore) | Navitar Machine Vision | 1-60228 | |
| Telecamera CCD ad alta risoluzione per colonna di imaging | Edmund Industrial Optics | NT39244 |
Riferimenti
- 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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Ristampe e permessi
