Этикетка без одной молекулы обнаружения, используя Microtoroid оптических резонаторов

Общая цель этой процедуры заключается в обнаружении одиночных молекул и ультрамалых наночастиц без использования меток с помощью метода, основанного на технологии оптического резонатора и частотной синхронизации. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в биохимических областях, таких как сворачивание белка и кинетика связывания. Основное преимущество этой методики заключается в том, что молекула-мишень не нужно помечать для того, чтобы ее обнаружить.

Настройка для этого метода включает в себя соединение микро-OID-чипа с оптическим волокном. Во-первых, приобретите микро OID чип. Это кремниевый чип размером примерно 6,5 на 5,5 миллиметра с изготовленным на нем микроOID.

Как и на этом изображении, микроOID имеет основной диаметр от 80 до 100 микрометров и меньший диаметр два микрометра. А пока отложите чипсы в сторону и подготовьте волокно, чтобы соединить чипсы. Работайте с одномодовым волокном на катушке и размотайте примерно метр волокна.

Приобретите средства для зачистки проводов и примерно посередине размотайте волокно. С их помощью можно снять с волокна 2,5-сантиметровый отрезок полимерного покрытия. Эта зачищенная область является областью соединения волокна.

После снятия волокна используйте безворсовую салфетку и спирт изопропанола для очистки очищенной области. Далее используйте держатель волокна с магнитными зажимами, чтобы удерживать очищенную часть на месте. На следующем этапе сделайте шаговые двигатели такими, чтобы тянуть волокно в противоположных направлениях.

Расположите держатель волокна так, чтобы можно было прикрепить шаговые двигатели к волокну с любой стороны от зачищенной области. Кроме того, прикрепите лазер к одному концу волокна, который будет служить источником света. Запустите шаговые двигатели, движущиеся в противоположных направлениях, чтобы растянуть волокно, и используйте водородную горелку для расплавления очищенной части волокна.

Постоянно следите за светом, рассеянным в поперечном направлении от волокна. Мигание указывает на то, что светопропускание через волокно колеблется, и требуется дополнительное истончение. Когда мигание прекратится, прекратите нагревание и вытягивание волокна, которое будет тоньше примерно до 500 нанометров.

После того, как волокно истончится, отсоедините источник света и снимите волокно и его магнитный зажимной держатель с неподвижных двигателей. Далее переместите волокно на пневматически изолированный стенд, оборудованный позиционирующим столиком. Поместите волокно в магнитный держатель зажима на опорный блок перед чипом образца.

Позиционирующий столик представляет собой трехосевой нанопозиционный столик поверх трехосевого микрометра. В дополнение к столику для нанопозиционирования имеются колонны изображения сверху и сбоку, которые помогают выравнивать позицию. Продолжайте работу с волокном, убедившись, что его зачищенная часть находится рядом со стадией позиционирования.

Подготовьтесь к введению конца без волокон в измерительную систему. После раскалывания свободного конца вставьте его в адаптер для голого волокна. Используйте адаптер для подключения волокна ко входу автоматически балансируемого фотоприемника, подключенного к осциллографу.

Теперь сосредоточьтесь на другом конце волокна. Сначала присоедините этот конец к оптическому ответвителю. Затем соедините волокно с выходом встроенного поляризатора, который имеет вход от светоделителя 50 на 50 и настраиваемого диодного лазера ATT.

Вот схема связей, сделанных к этому моменту. Обратите внимание, что второй выход светоделителя проходит через встроенный поляризатор и используется в качестве опорного для автоматически сбалансированного фотоприемника. Следующим шагом является подготовка к установке микромикросхемы OID с помощью держателя образцов из нержавеющей стали.

Используйте двусторонний скотч для крепления чипа к держателю образца. Затем поместите микрочип на верхнюю часть держателя образца. Теперь установите держатель образца с чипом на верхнюю часть столика для нанопозиционирования.

Здесь держатель и чип находятся на позиционном столике с помощью трех микрометров Xs. Грубое положение, образец чипа по отношению к волокну. Здесь находятся чип и волокно после завершения позиционирования поля.

Затем далее отрегулируйте позиционер и с помощью колонок изображения выровняйте чип параллельно оптическому волокну С помощью микроOID с длиной волны лазера волокна это изображение волокна и микрота. После этапа точного позиционирования круглая наклейка в центре поля зрения является вспомогательным средством позиционирования. Теперь перейдем к поиску резонансной длины волны микроволны.

Генерируйте треугольный сигнал напряжения для регулирования длины волны лазера на расстоянии около 635 нанометров плюс-минус 2,5 нанометра. Теперь отсканируйте длины волн для поиска резонанса. Наблюдайте за передачей по волокну на осциллографе.

Обратите внимание, что на резонансной длине волны пропускание падает. На этом этапе ведутся работы по регулировке поляризации лазерного света. Отрегулируйте встроенные контроллеры поляризации для оптимизации поляризации лазерного света в оптическом волокне.

Просмотрите выходной сигнал фотоприемника с помощью осциллографа и отрегулируйте поляризацию до тех пор, пока измеренный провал пропускания не станет максимально узким. После оптимизации поляризации постройте камеру для образцов. На стадии выборки.

Камера состоит из стеклянной крышки, наклеиваемой эпоксидной смолой на микроскоп. Скользить. Ползунок действует как проставка, позволяя скольжению крышки нависать над чипом и волокном. Установите одномиллилитровый шприц, насос и трубку, чтобы вводить в камеру экспериментальные образцы со скоростью один миллилитр в минуту.

Затем получите взвешенный образец комнатной температуры объемом один миллилитр для загрузки в насос. В данном случае речь идет о растворе с пятинанометровыми гранулами диоксида кремния. После загрузки осмотрите камеру с образцом и введите образец Остановившись, когда камера заполнена, впрыск образца прекратился в этой камере, которая заполнена раствором, содержащим пять нанометровых гранул диоксида кремния.

Подождав 30 секунд для минимизации эффекта вибрации, выполните поиск резонансной длины волны микроволны. Опять же, наблюдайте за провалом и прохождением через волокно в резонансе с помощью осциллографа. Это схема экспериментальной установки на данном этапе, включая пропорциональную интегральную производную или ПИД-регулятор.

Интегратор и дизер. Запустите контроллер в режиме автоматической блокировки с блокировкой на вершине пика. Установите частоту дизеринга равной двум килогерцам и амплитуду колебаний длины волны равной 19 фемтометрам.

После опытного нахождения настроек ПИД автоматическая блокировка длины волны лазера на резонансную длину волны микрооида. Собирайте данные, записывая выходные данные контроллера обратной связи. Ниже приведены репрезентативные следы резонансного сдвига в фемтометрах в зависимости от времени в секундах, полученные с помощью протокола с использованием трех различных связывающих частиц в порядке их размера.

Частицы представляют собой экзосомы или нановезикулы. Пять нанометровых гранул кремнезема и две молекулы человеческого интерлейкина. Обратите внимание на разные масштабы вертикальных и горизонтальных AE в каждом наборе данных.

Наблюдение за различными масштабами данных для частиц разного размера является показателем того, что метод был выполнен правильно. Когда частица связывается с оидом, резонансная длина волны OID увеличивается, вызывая шаг вверх в трассе. Когда частица развязывается, резонансная длина волны уменьшается, что приводит к ступеньку вниз.

Высота каждого шага длины волны определяется размером частицы и ее положением на микрооиде. Временные рамки определяются динамикой частиц OID После освоения эта техника может быть выполнена примерно за три часа, если она выполнена правильно. Пытаясь выполнить эту процедуру, важно помнить, что все должно быть как можно более чистым и без пыли.