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

이 기술의 전반적인 목표는 정교한 광학 또는 전기 설정 없이 진료 현장에서 임상적으로 관련된 농도로 복잡한 생물학적 유체 배경에 존재하는 바이오마커를 측정하는 것입니다. 이 방법은 특별한 전송에 기반한 바이오센서를 현장 관리 시나리오에서 현실로 만드는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 복잡한 전기 또는 광학 설정이 필요하지 않다는 것입니다.

우리의 실험에서는 임상적으로 관련된 농도에서 바이오마커를 안정적으로 검출할 수 있었습니다. 센서 칩의 제작은 클린룸에서 이루어지며 촬영할 수 없습니다. 데모를 위해 이 절차는 여기에서 애니메이션으로 표시됩니다.

니켈 몰드 코팅을 위해 600 미크론 두께의 4 인치 실리콘 웨이퍼에 220 나노 미터 두께의 음극 전자빔 레지스트 층을 코팅합니다. 전자빔 리소그래피 시스템을 사용하여 이 웨이퍼에 설계된 나노 홀 어레이를 씁니다. 전자빔 쓰기를 가속화하기 위해 각 300 미크론 필드 크기에 대해 20, 000의 낮은 도트 맵으로 패턴을 작성하십시오.

4인치 실리콘 웨이퍼를 현상액에 10초 동안 담그고 웨이퍼를 공기 중에서 건조시켜 레지스트를 현상합니다. 니켈, 구리 또는 알루미늄과 같은 금속의 시드 층을 실리콘 웨이퍼에 증착합니다. 그런 다음 니켈-설파메이트 수조 내의 도금 시스템에서 웨이퍼를 두 단계로 전기도금합니다.

부드럽고 기계적인 힘을 가하여 실리콘 기판에서 니켈 몰드를 분리합니다. 다음으로, 나노 임프린터를 사용하여 300 나노 미터 두께의 광경화 나노 인쇄 리소그래피 레지스트로 코팅 된 4 인치 유리 웨이퍼에 나노 패턴을 각인합니다. 금형, 포토 레지스트 및 유리 웨이퍼를 UV 광 경화 시스템과 광 경화로 옮깁니다.

모든 단계를 올바르게 따랐다면 니켈 몰드는 포토 레지스트에서 쉽게 탈형되어야 합니다. 유리 직렬, 유리 웨이퍼, 전자빔 증착 기계에서 유리 하직선에 포토 레지스트의 블랭크 에칭을 수행 한 후 금속 접착을 위한 크롬 층과 플라즈몬 센서를 위한 금 층을 증착합니다. 3분 동안 산소 플라즈마 에칭으로 포토레지스트를 리프트 오프한 다음 아세톤에서 15초 초음파 처리 단계를 수행합니다.

그런 다음 샘플을 5mm x 5mm 칩으로 깍둑썰기합니다. 나노 홀 어레이는 칩의 중앙, 2mm x 2mm 정사각형을 차지합니다. 데이터를 획득하려면 송신기 광섬유의 끝을 통해 나가는 백색광 빔이 기둥화되고 90도에서 센서 표면의 입사가 되도록 광학 측정을 수행하도록 장치를 설정합니다.

빛은 전체 나노 홀 어레이를 통해 전달됩니다. 수신기 광섬유로 전송된 신호를 수집하고 300에서 1, 000 나노미터의 범위 내에서 작동하는 UV 가시 분광계로 기록합니다. 센서 벌크 감도 테스트의 경우, 굴절률이 1.31에서 1.39까지 다양한 표준 굴절률 액체를 액체 셀에 증착합니다.

센서 칩을 표준 굴절률 액체에 담그고 백색광 빔에 맞춥니다. 그런 다음 전송 스펙트럼을 얻습니다. 각 측정 후 표면 활성 세척 시약으로 센서 칩을 청소하고 질소 가스로 건조시킵니다.

센서 표면 수정을 위해 화학적 수정을 하기 전에 이소프로판올, 아세톤 및 탈이온수에 순차적으로 담궈 센서 칩을 청소합니다. 그런 다음 센서 칩을 건조 질소 가스의 증기로 실온에서 건조시킵니다. 다음으로, 센서 칩을 실온에서 12시간 동안 에탄올 용액에 배양합니다.

이것은 아민 반응성, 자체 조립 단층을 형성합니다. 배양 후에는 에탄올을 사용하여 실온에서 칩을 철저히 헹구고 건조시킵니다. 다음으로, 칩을 75 밀리몰 sulfo n hydroxysuccinimide와 15 밀리몰 EDC의 혼합물에 15 분 동안 침지시킨다.

이것은 자체 조립 단층의 카르복실릭 그룹을 활성화합니다. 그런 다음 Ph 4.5 acitate 완충액에서 만들어진 밀리리터당 200마이크로그램의 항삼각성 항체 용액 50마이크로리터를 센서 표면에 발견합니다. 30분 동안 배양한 후 센서 칩을 하나의 몰 에탄올아민 HCL 용액에 15분 동안 담궈 비반응성 에스테르를 비활성화합니다.

마지막으로 칩을 탈이온수로 헹구고 실온의 건조 질소 가스 흐름에서 건조시킵니다. 센서 칩의 표면에 100마이크로리터의 1% 소 혈청 알부민 용액을 발견하여 비특이적 결합을 차단합니다. 15분 동안 배양합니다.

센서 칩을 인산염 완충 식염수로 세 번 헹굽니다. 측정 셀에 칩을 삽입하여 전송 스펙트럼을 기록합니다. 이것이 참조 스펙트럼입니다.

그런 다음 50마이크로리터의 심장 트로포닌 1 표준물을 칩 표면에 발견합니다. 습한 환경에서 칩을 30분 동안 배양합니다. PBS 용액에서 센서 칩을 세 번 헹군 후 측정 셀에 삽입하여 전송 스펙트럼을 기록합니다.

이것이 바인딩 후 스펙트럼입니다. 다음으로, 칩을 50 밀리몰 글리신 HCL에 1 분 동안 담근 다음 PBS 용액에 3 번 헹구어 칩 표면을 재생합니다. PBS에서 전송 스펙트럼을 측정하여 재생 단계의 성공 여부를 확인합니다.

혈청 내 인간 심장 트로포닌 밀리리터당 30나노그램과 상호 작용할 때 바이오센서의 투과 스펙트럼 변화가 표시됩니다. 파란색 플롯은 상호 작용 이전을 나타내고 빨간색 플롯은 상호 작용 후를 나타냅니다. 점선 원은 추적 중인 밴드를 나타냅니다.

여기에 표시된 것은 밀리리터당 2.5나노그램, 밀리리터당 7.5나노그램, 밀리리터당 30나노그램, 밀리리터당 75나노그램의 트로포닌 농도에서 밴드 2의 파장 이동입니다. 오차 막대는 표준 편차를 나타냅니다. 이 플롯은 나노 홀 바이오센서 칩에 대한 재생 후 관찰된 대역의 파장 이동을 보여줍니다.

밴드 2의 위치를 원래 위치로 다시 이동하면 재생 단계가 성공했음을 나타냅니다. 일단 숙달되면 제대로 수행되면 1시간 안에 측정을 할 수 있습니다. 이 방법에서 바이오 분석물을 측정하는 동안 새로 준비된 시약을 사용하는 것이 중요합니다.

소모품을 반드시 꺼내십시오. 이 비디오를 시청한 후에는 탁월한 광학 전송 원리에 따라 작동하고 복잡한 배경에서 생물 분석물을 모니터링할 수 있는 바이오센서를 제작하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 일반적으로 이 방법을 처음 접하는 개인은 현미경이 필요없고 재현 가능한 수지를 선택하지 않고도 칩을 광섬유와 인터페이스할 수 있는 고충실도 나노 홀 어레이를 생성하기 어렵기 때문에 어려움을 겪을 것입니다.

이 기술을 사용하면 의료 환경에서 중요한 직렬 측정을 수행할 수 있습니다. 칩의 제조는 측정의 재현성을 보장하는 데 큰 도움이 됩니다. 기본 플랫폼이 동일하게 유지되면 이 기술에 대한 추가 개선은 감도를 향상시키는 더 나은 해상도의 기술을 사용하고 더 나은 신호 대 잡음비를 얻기 위해 신호 처리 방법을 사용함으로써 이루어질 것입니다.

이 기술의 의미는 현장 진료 환경에서 혈청의 복잡한 배경에 대해 여러 생물 분석물을 실시간으로 모니터링하는 것으로 확장됩니다.