Este trabalho descreve um método de litografia de nanoimprinting para fabricar matrizes de sensoriamento de alta qualidade que funcionam no princípio de transmissão óptica extraordinária. O biosensor é de baixo custo, robusto e fácil de usar e pode detectar troponina cardíaca eu no soro em concentrações clinicamente relevantes (99th percentil corte ∼10-400 pg/mL, dependendo do ensaio).
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Artigo de método
Usando transmissão óptica extraordinária para quantificar biomarcadores cardíacos no soro humano
Neste artigo
Resumo
Resumo
Uma plataforma de biosensing ter relevância clínica em configurações de point-of-care (POC), ensaio de sensibilidade, reprodutibilidade e capacidade de monitorar confiantemente analitos no contexto de soro humano são cruciais.
Litografia de Nanoimprinting (NIL) foi usada para fabricar, a um custo baixo, sensoriamento áreas tão grandes quanto 1,5 x 1,5 mm. A superfície de detecção foi feita de matrizes de alta-fidelidade de nanoholes, cada um com uma área de cerca de 140 nm2. A grande reprodutibilidade de NIL tornou possível empregar uma estratégia de um chip, um-medição em 12 superfícies fabricadas individualmente, com variação mínima de chip-a-chip. Esses chips de ressonância (LECC) de plasmon de superfície nanoimprinted localizada foram testados extensivamente em sua capacidade de medir confiavelmente um bioanalyte em concentrações variando entre 2,5 e 75 ng/mL em meio de fundo de um complexo biofluid-neste soro humano, caso. A alta fidelidade de NIL permite a geração de grandes áreas de sensoriamento, que por sua vez, elimina a necessidade de um microscópio, como este biosensor pode ser facilmente ligado com uma fonte de luz de laboratório comumente disponíveis. Estes biosensores podem detectar troponina cardíaca no soro, com uma alta sensibilidade, com um limite de detecção (LOD) de 0,55 ng/mL, que é clinicamente relevante. Eles também mostram baixa variação de chip-a-chip (devido a alta qualidade do processo de fabricação). Os resultados são comensuráveis com ensaio imunoenzimático amplamente utilizado (ELISA)-com base em ensaios, mas a técnica mantém as vantagens de uma plataforma sensoriamento LECC-based (ou seja, acessibilidade a miniaturização e multiplexação, tornando-se mais viável para aplicações de POC).
Introdução
Sensores químicos baseados em matrizes de nanohole tem sido objecto de numerosas investigações desde o primeiro relatório sobre transmissão óptica extraordinária (EOT) foi publicado por Ebbesen et al . em 19981. Quando a luz colide com as matrizes periódicas de nanohole estruturas de dimensões de comprimento de onda secundário, reforçada a transmissão ocorre em comprimentos de onda específicos. Isso ocorre quando a luz incidente casais com Bloch-onda de superfície polariton (BW-SPP) e/ou localizadas plasmons de superfície (LSP)2.
O princípio físico subjacente explorado quando biosensi....
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Protocolo
1. a fabricação do Sensor e aquisição dos dados
- Preparação do molde de níquel
- Casaco um 220 nm-grossa camada de feixe de elétrons negativos resistir até uma bolacha de 600 µm de espessura 4-em silicone. Escreva a matriz nanohole projetado nesta bolacha usando um sistema de litografia de feixe de elétrons.
- Para acelerar o feixe e a escrever, escrever os padrões com uma baixa dotmap (N) de 20k para cada tamanho de campo 300 µm (A) (ou seja, lá são 0,4 bilhões pontos mapeados em cada área de2 300 µm, e cada ponto será também exposto pelo e-feixe ou não dependendo do projeto do teste padrão). Definir ....
- Casaco um 220 nm-grossa camada de feixe de elétrons negativos resistir até uma bolacha de 600 µm de espessura 4-em silicone. Escreva a matriz nanohole projetado nesta bolacha usando um sistema de litografia de feixe de elétrons.
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Resultados
A configuração óptica durante a medição é mostrada na figura 1A. Uma imagem da matriz real nanohole é dada na figura 1B. Para compreender a física de condução do processo de detecção, o software de simulação de COMSOL foi usado para simular a distribuição do campo plasmônico em um ambiente aquoso. Os resultados da simulação então estavam relacionados com a medição real. Um estudo publicado anteriormente contém detalhes sobre as s.......
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Discussão
Simulando a interação entre a luz incidente e as nanoestruturas torna possível identificar o pico apropriado (no espectro de transmissão), cujo turno pode ser gravado como uma função da concentração do analito. É importante notar que a localização das bandas com relação a estrutura do sensor é crucial para a escolha da banda direita, cuja mudança pode ser rastreada para sentir o analito. A visualização pode ser conseguida através de simulações. Isto também é fundamental para a concepção de uma estrutura ideal que permite.......
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Divulgações
Os autores têm sem interesses financeiros concorrentes.
Agradecimentos
AP reconhece o apoio do Prof T Venkatesan, diretor, NUS nanociência e nanotecnologia iniciativa e escritório do presidente adjunto (Universidade Nacional de Cingapura) (R-398-000-084-646). CID reconhece o apoio de Singapura Ministério de saúde médica Conselho de pesquisa nacional sob seu médico cientista regime de financiamento, NMRC/CSA/035/2012 e a Universidade Nacional de Cingapura. Os financiadores não tinham qualquer papel no projeto de estudo, coleta de dados e análise, a decisão de publicar ou preparação do manuscrito.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Configuração de Litografia por Feixe de Elétrons | Elionix ELS 700 | ||
| o-Xileno | Sigma Aldrich | 95662 | |
| EB resist | Sumitomo | NEB-22A2 | |
| Reagente revelador | Shipley Company | Microposit MF 321 | |
| Máquina de Galvanoplastia | Technotrans AG RD 50 | ||
| Stripper fotorresistente | Rohm and Haas Electronic Materials LLC | Microposit Remover 1165 | |
| Sistema de Gravação | Trion Phantom | ||
| Heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahidrodecil)triclorossilano | Gelest (PA, EUA) | 78560-44-8 | |
| Revestidor SAM | Sorona Inc. | AVC 150M | |
| foto-curável NIL resist | micro resist technology GmbH | mr-UVCur21-300nm | |
| Sistema de fotopolimerização | Dymax | inundação | |
| Denton Explorer | |||
| espectrômetro UV-visível | Ocean optic HR2000+ (Dunedin, FL, EUA) | ||
| Líquidos de índice de refração padrão | Cargill Inc (Cedar Grove, EUA) | 18032 | |
| Software de plotagem | Origin | Origin Pro 9 | |
| 10-carboxi-1-decanethiol | Dojindo Laboratories (Japão) | C385-10 | |
| 1-octanetiol | Sigma-Aldrich, MO, EUA | 471386 | |
| Sulfo-N-hidroxisuccinimida e 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil) carbodiimida | BioRad (CA, EUA) | 1762410 | |
| Anticorpo anti-troponina 560 | Hytest (Finlândia) | 4T21 | |
| Solução de etanolamina-HCl | BioRad (CA, EUA) | 1762450 | |
| Configuração de ressonância plasmônica de superfície | BioRad XPR36 (Haifa, Israel) | ||
| Chip SPR multiplexado | BioRad | GLC | |
| Humano cTnI padrão | Phoenix Produtos farmacêuticos | EK -311-05 | |
| Glicina-HCl | BioRad (CA, EUA) | 1762221 |
Referências
- Ebbesen, T. W., Lezec, H. J., Ghaemi, H., Thio, T., Wolff, P. Extraordinary optical transmission through sub-wavelength hole arrays. Nature. 391 (6668), 667-669 (1998).
- Krishnan, A., et al. Evanescently coupled resonance in surface plasmon enhanced transmission. Optics Comm. 200 (1), 1-7 (2001).
- Yang, J. -C., et al.
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Reimpressões e permissões
