Microtoroid 광 공진기를 사용하여 라벨이없는 단일 분자 검출

이 절차의 전반적인 목표는 광학 공진기 기술 및 주파수 고정을 기반으로 하는 기술을 사용하여 라벨을 사용하지 않고 단일 분자와 초소형 나노 입자를 검출하는 것입니다. 이 방법은 단백질 접힘 및 결합 역학과 같은 생화학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 표적 분자를 검출하기 위해 표지할 필요가 없다는 것입니다.

이 기술을 위한 설정에는 마이크로 OID 칩을 광섬유에 결합하는 작업이 포함됩니다. 먼저 마이크로 OID 칩을 구합니다. 이것은 약 6.5mm x 5.5mm 크기의 실리콘 칩으로 마이크로 OID가 제작

이 이미지에서와 같이 마이크로 OID는 80-100마이크로미터의 장경과 2마이크로미터의 소경을 가지고 있습니다. 지금은 칩을 옆으로 치워두고 칩을 결합하기 위해 광섬유를 준비합니다. 스풀에서 단일 모드 광섬유로 작업하고 광섬유의 약 1미터를 풉니다.

와이어 스트리퍼를 가져와 풀린 섬유의 대략 중간에 두십시오. 그것들을 사용하여 섬유에서 폴리머 코팅의 2.5cm 세그먼트를 벗겨냅니다. 이 벗겨진 영역은 섬유의 결합 영역입니다.

섬유를 벗겨낸 후 보푸라기가 없는 물티슈와 이소프로판올 알코올을 사용하여 벗겨진 부분을 청소합니다. 그런 다음 마그네틱 클램프가 있는 광섬유 홀더를 사용하여 청소된 부분을 제자리에 고정합니다. 다음 단계에서는 광섬유를 반대 방향으로 당기도록 스테퍼 모터를 배치하십시오.

벗겨진 영역의 양쪽에 있는 광섬유에 스테퍼 모터를 부착할 수 있도록 광섬유 홀더를 배치합니다. 또한 광섬유의 한쪽 끝에 레이저를 부착하여 광원 역할을 합니다. 반대 방향으로 움직이는 스테퍼 모터를 시작하여 광섬유를 늘리고 수소 토치를 사용하여 섬유의 벗겨진 부분을 녹입니다.

광섬유에서 측면으로 산란되는 빛을 지속적으로 모니터링하십시오. 깜박임은 광섬유를 통한 광 투과율이 변동하고 더 얇아짐이 필요함을 나타냅니다. 깜박임이 멈추면 가열을 중지하고 약 500나노미터로 얇아진 섬유를 당깁니다.

광섬유가 얇아진 후 광원을 분리하고 완고한 모터에서 광섬유와 자기 클램프 홀더를 제거합니다. 다음으로, 광섬유를 포지셔닝 스테이지가 장착된 공압으로 격리된 벤치로 이동합니다. 광섬유를 자기 cl에 놓습니다.amp 홀더 앞에 있는 지지 블록에 있습니다.amp르 칩.

포지셔닝 스테이지는 3축 마이크로미터 위에 있는 3축 나노 포지셔닝 스테이지입니다. 나노 포지셔닝 스테이지 외에도 정렬에 도움이 되는 상단 및 측면 이미징 컬럼이 있습니다. 벗겨진 부분이 포지셔닝 단계 근처에 있는지 확인하여 광섬유로 계속 작업합니다.

섬유 자유 단부를 측정 시스템에 도입할 준비를 합니다. 자유 끝을 절단한 후 베어 파이버 어댑터에 삽입합니다. 어댑터를 사용하여 광섬유를 오실로스코프에 연결된 자동 균형 광 수신기의 입력에 연결합니다.

이제 광섬유의 다른 쪽 끝에 초점을 맞춥니다. 먼저 이 끝을 광 커플러에 연결합니다. 그런 다음 광섬유를 50 50 빔 스플리터와 ATT 조정 가능한 다이오드 레이저의 입력이 있는 인라인 편광판의 출력에 연결합니다.

다음은 이 시점까지 이루어진 연결의 개략도입니다. 빔 스플리터의 두 번째 출력은 인라인 편광판을 통과하며 자동 균형 포토 수신기의 기준으로 사용됩니다. 다음 단계는 스테인리스강 샘플 홀더를 사용하여 마이크로 OID 칩을 장착할 준비를 하는 것입니다.

양면 테이프를 사용하여 칩을 샘플 홀더에 고정합니다. 그런 다음 마이크로 칩을 샘플 홀더 위에 놓습니다. 이제 칩이 있는 샘플 홀더를 나노 포지셔닝 스테이지 위에 장착합니다.

여기서 홀더와 칩은 3개의 Xs 마이크로미터로 포지셔닝 스테이지에 배치됩니다. 광섬유에 대한 샘플 칩을 거칠게 배치합니다. 다음은 코스 포지셔닝이 완료된 후의 칩과 광섬유입니다.

다음으로, 포지셔너를 추가로 조정하고 이미징 열을 사용하여 칩을 광섬유와 평행하게 정렬합니다.광섬유의 레이저 파장이 있는 마이크로 OID를 사용하면 이 이미지는 광섬유와 마이크로의 이미지입니다. 미세 포지셔닝 단계 후 시야 중앙 근처의 원형 스티커는 포지셔닝 보조 장치입니다. 이제 마이크로의 공진 파장을 검색해 보겠습니다.

삼각형 파형 전압 신호를 생성하여 레이저 파장을 약 635나노미터, 플러스 또는 마이너스 2.5나노미터로 조절합니다. 이제 파장을 스캔하여 공진을 검색하십시오. 오실로스코프의 광섬유를 통한 전송을 관찰합니다.

공진 파장에서는 전송이 떨어집니다. 이 시점에서 레이저 광의 편광을 조정하는 작업이 수행됩니다. 인라인 편광 컨트롤러를 조정하여 광섬유에서 레이저 광의 편광을 최적화합니다.

오실로스코프로 포토 수신기의 출력을 보고 측정된 전송 딥이 가장 좁게 나타날 때까지 편광을 조정합니다. 편광을 최적화한 후 샘플 챔버를 구성합니다. 샘플 스테이지에서.

챔버는 현미경 조각에 대한 유리 덮개 슬립 에폭시로 구성됩니다. 슬라이드. 슬라이드는 스페이서 역할을 하여 커버 슬립이 칩과 파이버를 돌출시킬 수 있도록 합니다. 1밀리리터 주사기 펌프와 튜브를 배치하여 실험 샘플을 분당 1밀리리터의 속도로 챔버에 주입합니다.

다음으로, 펌프에 로드할 1ml의 실온 평형 샘플을 얻습니다. 이 경우 5개의 나노미터 실리카 비드가 있는 용액입니다. 로드되면 샘플 챔버를 관찰하고 샘플을 주입합니다.챔버가 채워지면 중지되고 5개의 나노미터 실리카 비드가 포함된 용액으로 채워진 이 챔버에서 샘플 주입이 중지됩니다.

진동의 영향을 최소화하기 위해 30초 동안 기다린 후 마이크로의 공진 파장을 검색합니다. 다시 말하지만, 오실로스코프를 사용하여 공진에서 광섬유를 통한 딥과 전송을 관찰합니다. 이것은 비례 적분 미분 또는 PID 컨트롤러를 포함하여 이 시점에서 실험 설정의 개략도입니다.

적분기 및 디더링. 최고 봉쇄 잠금으로 자동 잠금 모드에서 컨트롤러를 실행합니다. 디더 주파수를 2킬로헤르츠로 설정하고 파장 진동 진폭을 19펨토미터로 설정합니다.

경험적으로 PID 설정을 찾은 후 레이저의 파장을 마이크로 oid의 공진 파장으로 자동 고정합니다. 피드백 컨트롤러의 출력을 기록하여 데이터를 수집합니다. 다음은 펨토 미터 단위의 공명 변화와 세 가지 다른 결합 입자를 크기 순으로 사용하는 프로토콜로 생성된 시간(초)의 대표적인 흔적입니다.

입자는 엑소좀 또는 나노 소포입니다. 5 개의 나노 미터 실리카 비드와 2 개의 분자 인 인간 인터루킨. 각 데이터셋에서 수직 및 수평 AE의 서로 다른 스케일에 주목하십시오.

서로 다른 입자 크기에 대한 데이터에서 서로 다른 스케일을 관찰하는 것은 기술이 올바르게 수행되었음을 나타냅니다. 입자가 oid에 결합하면 OID의 공진 파장이 증가하여 트레이스가 한 단계 올라갑니다. 입자가 결합이 해제되면 공명 파장이 감소하여 한 단계 내려갑니다.

각 파장 단계의 높이는 입자의 크기와 마이크로 oid에서의 위치에 따라 결정됩니다. 시간 척도는 입자 OID 역학에 의해 결정됩니다.일단 마스터하면 이 기술을 올바르게 수행하면 약 3시간 안에 수행할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 모든 것을 가능한 한 깨끗하고 먼지가 없는 상태로 유지하는 것을 기억하는 것이 중요합니다.