특별 한 광학 전송 인간의 혈 청에 심장 Biomarkers 척도를 사용 하 여

요약

이 작품에서는 특별 한 광학 전송의 원리에 의해 작동 하는 높은-품질 감지 배열을 조작 하는 nanoimprinting 리소 그래피 방법을 설명 합니다. 바이오 센서 낮은-비용, 강력 하 고 사용 하기 쉬운, 그리고 심장 분을 검출할 수 있다 임상 관련 농도 (99^번째 백분위 수 차단 ∼10-400 pg/mL, 분석 결과 따라)에서 혈 청에서 나.

초록

분석 결과 감도, 재현성, 및 인간 혈 청의 배경에 대해 analytes를 안정적으로 모니터링 하는 기능 포인트의 케어 (POC) 설정에서 임상 관련성을 바이오 센 싱 플랫폼에 대 한 중요 한 있습니다.

Nanoimprinting 리소 그래피 (NIL) 감지 영역 1.5 m m x 1.5 m m로 저렴 한 비용, 조작에 사용 되었다. 감지 표면 nanoholes, 약 140 nm²의 지역에 각각의 고 충실도 배열 되었다. 전무의 좋은 재현성 12 개별적으로 제조 된 표면에, 최소한의 칩 변형을 한 칩, 한 측정 전략을 가능 하 게. 이러한 지역화 된 nanoimprinted 표면 플라스몬 공명 (LSPR) 칩 안정적으로 bioanalyte에서에서 다양 한 2.5 biofluid에서 복잡 한 배경 가운데 75 ng/mL이 케이스, 인간 혈 청 농도 측정 하는 그들의 능력에 광범위 하 게 테스트 되었습니다. 없음 사용 차례로 필요가 현미경으로이 바이오 센서는 일반적으로 사용 가능한 실험실 광원 쉽게 인터페이스 될 수 있습니다 큰 감지 영역의 세대의 높은 정밀도. 이 바이오 센서에서에서 검색할 수 심장 분 혈 청 0.55 ng/ml, 탐지 (LOD)의 한도에서 높은 감도 가진 임상 관련입니다. 그들은 또한 낮은 칩 변화 (때문에 제조 프로세스의 높은 품질) 표시. 결과 널리 사용 되는 효소 연결 된 immunosorbent 분석 결과 (ELISA)와 commensurable-분석 실험을 기반으로 하지만 기술을 유지 한 LSPR 기반 감지 플랫폼 (즉, 적중이 소형화 및 멀티플렉싱, 그것의 장점 더 가능한 POC 응용 프로그램에 대 한).

서론

특별 한 광학 전송 (EOT)에서 첫 번째 보고서 Ebbesen 외. 1998¹에 의해 출판 되었음 이후 화학 센서 nanohole 배열에 따라 수많은 조사의 주제 되었습니다. 빛 nanohole 구조의 서브 파장 크기의 주기적인 배열에 impinges, 향상 된 전송 특정 파장에서 발생 합니다. 이 사건 빛 블로흐 파 표면 polariton (BW-SPP) 또는 지역화 된 표면 plasmons (LSP)²커플 때 발생 합니다.

기본 물리 법칙 같은 정기적인 배열 바이오 센 싱은 간단 때 악용. 분자 또는 금속의 인터페이스 근처의 흡착 스펙트럼에서 전송 밴드의 위치를 이동 하는 차례로 금속 접촉 매체의 유전율을 변경 합니다. 나노-엔지니어링 모양, 크기, 및 분리 거리^3,,45스펙트럼 자체를 조정할 수 있습니다. 디자인, 센서 EOT에 따라 분자 바인딩 이벤트의 조사 기간 동안 특정 할당^6,,

프로토콜

1. 센서 및 데이터의 수집의 제조

1. 니켈 금형의 준비
   1. 코트의 부정적인 전자 빔 220 nm 두께 층 600 µ m 두께 4에서 실리콘 웨이퍼에 저항. 전자 빔 리소 그래피 시스템을 사용 하 여이 웨이퍼에 디자인 된 nanohole 배열을 작성 합니다.
      1. 가속 전자 빔 쓰기, 각 300 µ m 필드 크기에 대 한 20 k의 낮은 dotmap (N)와 패턴 작성 (A) (즉, 거기 각 300 µ m² 지역에 매핑된 0.4 십억 점 고 각 점 안 전자 빔에 의해 노출도 됩니다 패턴 디자인에 따라). 110 µ C c m⁻² 에 저항에 대 한 전자 빔 레지스트 노출 복용량을 설정 하 고 800의 전류 (I)에 쓸 아빠
         참고: 전자 빔 글에 노출 복용량 (D)에 의해 제어 됩니다 각 점 (T_점), 계산에 대 한 노출 시간 . 110 µ C cm⁻²에서 노출 복용량에 대 한 노출된 각 도트에 전자 빔 집 시간은 0.5 µ s

결과

측정을 위한 광 설치 그림 1A에 표시 됩니다. 실제 nanohole 배열의 이미지 그림 1B에서 제공 됩니다. 감지 프로세스를 운전 하는 물리학을 이해 하기 콤솔 시뮬레이션 소프트웨어는 수성 환경에서 plasmonic 필드의 분포를 시뮬레이션 하기 위해 사용 되었다. 시뮬레이션 결과 다음 실제 측정에 관련 되었다. 이전에 게시 연구 만든 가정 및 시뮬레이션^11,13에 사용 된 매개 변수를 포함 합니다. Nanohole 배열 했다 다음과 같이 plasmonic 필드를 시뮬레이션 하는 데 사용 되는 실제 크기: p = 400 nm, D = 150 nm, 및 T = 100 nm. 흡수와 산란 효과 또한 계정¹⁴ 때 찍은 전.......

토론

사건과 nanostructures 빛 사이 상호 작용을 시뮬레이션 그 변화는 분석의 농도의 기능으로 기록 될 수 있습니다 (전송 스펙트럼)에 적절 한 피크를 확인할 수 있습니다. 그 변화는 분석을 추적할 수 있습니다 오른쪽 밴드의 선택에 중요 한 센서의 구조에 대해 밴드의 지역화는 중요 하다. 시각화는 시뮬레이션을 통해 달성 될 수 있다. 이것은 또한 analytes의 바이오 센 싱을 수 있도록 하는 최적의 구조 설계에 중요 한입니다. 으로 본 여기, 밴드 I 및 III 유리 금 인터페이스에 지역화 및 따라서 바이오 센 싱에 대 한 유용 하지 않습니다. 저명한 LSPR 구성 요소 밴드 II에서에서 관찰할 수 있습니다. 짧은 감퇴 길이 및 하 고는 nanoholes의 가장자리에 지역화 됩니다. 따라서,이 분석 농도 감지에 사용 되 고에 잘 빌려준다. 전체 배열 조작된 nanostructures의 품질 또한 수집 된 스펙트럼의 품질에 필수적 이다. 비균일 구조 유물을 소개 합니다.

.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
전자빔 리소그래피 설정	Elionix ELS 700
o-Xylene	Sigma Aldrich	95662
EB resist	Sumitomo	NEB-22A2
개발자 시약	Shipley Company	Microposit MF 321
전기도금 기계	Technotrans AG RD 50
Photoresist stripper	Rohm and Haas 전자 재료  LLC	마이크로포짓 제거제 1165
에칭 시스템	트리온 팬텀
헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로데실)트리클로로실란	Gelest (PA, USA)	78560-44-8
SAM 코터	주식회사 소로나	AVC 150M
광경화 NIL 레지스트	마이크로 레지스트 기술 GmbH	mr-UVCur21-300nm
광 경화 시스템	Dymax	모델 2000 Flood
E-beam 증착기	Denton Explorer
UV-가시 분광계	Ocean optic HR2000+ (Dunedin, FL, USA)
표준 굴절률 액체	Cargill Inc (Cedar Grove, USA)	18032
플로팅 소프트웨어	Origin	Pro Pro 9
10-carboxy-1-decanethiol	Dojindo Laboratories (일본)	C385-10
1-옥탄티올	Sigma-Aldrich, MO, USA	471386
Sulfo-N-hydroxysuccinimide 및 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide	BioRad (CA, USA)	1762410
항트로포닌 항체 560	Hytest (핀란드)	4T21
에탄올아민-HCl 용액	BioRad (CA, USA)	1762450
표면 플라즈몬 공명 설정	BioRad XPR36 (Haifa, Israel)
Multiplexed SPR chip	BioRad	GLC
Human cTnI standard	Phoenix 제약	EK -311-05
Glycine-HCl	BioRad (CA, USA)	1762221