Único Detecção de Moléculas livre-Label Usando Microtoroid ópticos Resonators

O objetivo geral deste procedimento é detectar moléculas únicas e nanopartículas ultra pequenas sem o uso de rótulos usando uma técnica baseada na tecnologia de ressonador óptico e bloqueio de frequência. Este método pode ajudar a responder a questões-chave em campos bioquímicos, como dobramento de proteínas e cinética de ligação. A principal vantagem dessa técnica é que a molécula alvo não precisa ser marcada para detectá-la.

A configuração para esta técnica envolve o acoplamento de um chip micro OID a uma fibra óptica. Primeiro, obtenha um chip micro OID. Este é um chip de silício de aproximadamente 6,5 milímetros por 5,5 milímetros com um micro OID fabricado nele.

Como nesta imagem, o micro OID tem um diâmetro maior de 80 a 100 micrômetros e um diâmetro menor de dois micrômetros. Por enquanto, coloque o chip de lado e prepare a fibra para acoplar o chip. Trabalhe com fibra monomodo em um carretel e desenrole cerca de um metro da fibra.

Pegue descascadores de fios e aproximadamente no meio da fibra de desenrolamento. Use-os para retirar um segmento de 2,5 centímetros do revestimento de polímero da fibra. Essa região descascada é a região de acoplamento da fibra.

Depois de remover a fibra, use um pano sem fiapos e álcool isopropanol para limpar a região descascada. Em seguida, use um suporte de fibra com grampos magnéticos para manter a parte limpa no lugar. Para a próxima etapa, tenha motores de passo dispostos para puxar a fibra em direções opostas.

Posicione o suporte de fibra para permitir a fixação dos motores de passo à fibra em ambos os lados da região descascada. Além disso, conecte um laser a uma extremidade da fibra para servir como fonte de luz. Ligue os motores de passo movendo-se em direções opostas para esticar a fibra e use uma tocha de hidrogênio para derreter a parte descascada da fibra.

Monitore constantemente a luz espalhada lateralmente da fibra. Piscar indica que a transmissão de luz através da fibra flutua e é necessário mais desbaste. Quando o piscar cessar, pare de aquecer e puxar a fibra, que terá sido fina para cerca de 500 nanômetros.

Depois que a fibra for diluída, retire a fonte de luz e remova a fibra e seu suporte de grampo magnético dos motores teimosos. Em seguida, mova a fibra para uma bancada isolada pneumaticamente equipada com o estágio de posicionamento. Coloque a fibra em seu suporte de grampo magnético em um bloco de suporte na frente do chip de amostra.

O estágio de posicionamento é um estágio de posicionamento nano de três eixos em cima de um micrômetro de três eixos. Além do estágio de posicionamento nano, existem colunas de imagem de vista superior e lateral para ajudar no alinhamento. Continue trabalhando com a fibra, garantindo que sua parte descascada esteja próxima ao estágio de posicionamento.

Prepare-se para introduzir a extremidade livre das fibras no sistema de medição. Depois de clivar a extremidade livre, insira-a em um adaptador de fibra nua. Use o adaptador para conectar a fibra à entrada de um receptor de foto balanceado automaticamente conectado a um osciloscópio.

Agora concentre-se na outra extremidade da fibra. Primeiro, conecte esta extremidade a um acoplador óptico. Em seguida, acople a fibra à saída de um polarizador em linha, que tem entrada de um divisor de feixe 50 50 e laser de diodo sintonizável ATT.

Aqui está um esquema das conexões feitas até este ponto. Observe que a segunda saída do divisor de feixe passa por um polarizador em linha e é usada como referência para o receptor de foto balanceado automaticamente. O próximo passo é se preparar para montar o chip micro OID usando um suporte de amostra de aço inoxidável.

Empregue fita dupla-face para prender o chip ao porta-amostras. Em seguida, coloque o microchip em cima do porta-amostras. Agora monte o porta-amostras com o chip na parte superior do estágio de posicionamento nano.

Aqui, o suporte e o chip estão no lugar no estágio de posicionamento com o micrômetro de três Xs. Posição grosseira, o chip de amostra em relação à fibra. Aqui estão o chip e a fibra após a conclusão do posicionamento do curso.

Em seguida, ajuste ainda mais o posicionador e use as colunas de imagem para alinhar o chip paralelo à fibra óptica Com um micro OID com um comprimento de onda de laser da fibra, esta imagem é de uma fibra e micróta. Após a etapa de posicionamento fino, o adesivo circular próximo ao centro do campo de visão é um auxiliar de posicionamento. Agora prossiga para procurar o comprimento de onda de ressonância do micro.

Gere um sinal de tensão de forma de onda triangular para regular o comprimento de onda do laser em cerca de 635 nanômetros mais ou menos 2,5 nanômetros. Agora escaneie os comprimentos de onda para procurar ressonância. Observe a transmissão através da fibra no osciloscópio.

Observe que no comprimento de onda de ressonância, a transmissão cai. Neste ponto, trabalhe para ajustar a polarização da luz do laser. Ajuste os controladores de polarização em linha para otimizar a polarização da luz do laser na fibra óptica.

View a saída do fotoreceptor com o osciloscópio e ajuste a polarização até que a queda de transmissão medida pareça mais estreita. Depois de otimizar a polarização, construa uma câmara de amostra. No estágio de amostra.

A câmara consiste em uma lamínula de vidro epóxi para um pedaço de microscópio. Deslizar. A corrediça atua como um espaçador, permitindo que a lamínula fique saliente sobre o chip e a fibra. Organize uma bomba de seringa de um mililitro e um tubo para introduzir amostras experimentais na câmara a um mililitro por minuto.

Em seguida, obtenha uma amostra equilibrada em temperatura ambiente de um mililitro para carregar na bomba. Neste caso, é uma solução com esferas de sílica de cinco nanômetros. Uma vez carregada, observe a câmara de amostra e injete a amostra Parando quando a câmara é preenchida, a injeção de amostra é interrompida nesta câmara, que é preenchida com uma solução contendo cinco grânulos de sílica nanométricos.

Depois de esperar 30 segundos para minimizar o efeito da vibração, procure o comprimento de onda de ressonância do micro. Novamente, observe o mergulho e a transmissão através da fibra na ressonância usando o osciloscópio. Este é um esquema da configuração experimental neste ponto, incluindo a derivada integral proporcional ou controlador PID.

O integrador e pontilhamento. Execute o controlador no modo de bloqueio automático com bloqueio superior de pico. Defina a frequência de pontilhamento para dois kilohertz e defina a amplitude de oscilação do comprimento de onda para 19 femto metros.

Depois de encontrar empiricamente as configurações do PID, bloqueie automaticamente o comprimento de onda do laser para o comprimento de onda de ressonância do micro oid. Colete dados gravando a saída do controlador de feedback. Aqui estão traços representativos de mudança de ressonância em medidores femto versus tempo em segundos produzidos com um protocolo usando três partículas de ligação diferentes em ordem de tamanho.

As partículas são exossomos ou nano vesículas. Cinco grânulos de sílica nanométricos e interleucina humana duas moléculas. Observe as diferentes escalas dos AEs verticais e horizontais em cada conjunto de dados.

Observar diferentes escalas nos dados para diferentes tamanhos de partículas é uma indicação de que a técnica foi executada corretamente. Quando uma partícula se liga ao OID, o comprimento de onda de ressonância do OID aumenta, causando um aumento no traço. Quando uma partícula se desliga, o comprimento de onda da ressonância diminui, levando a uma redução.

A altura de cada passo de comprimento de onda é determinada pelo tamanho da partícula e sua posição no microóide. As escalas de tempo são determinadas pela dinâmica OID da partícula Uma vez dominada, esta técnica pode ser realizada em cerca de três horas se for feita corretamente. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de manter tudo o mais limpo e livre de poeira possível.