Summary
Bu eser olağanüstü optik iletim prensibine göre çalışan yüksek kaliteli algılama diziler imal nanoimprinting litografi yöntemi açıklanır. Biyoalgılayıcı düşük maliyetli, güçlü, kullanımı kolay ve kardiyak troponin algılayabilir ben Serumda klinik konsantrasyonlarda (99inci yüzdelik kesme ∼10-400 pg/mL, tahlil bağlı olarak).
Abstract
Klinik önemi var bakım nokta (PT) ayarları biosensing için bir platform, tahlil duyarlılık, tekrarlanabilirlik ve güvenilir bir şekilde insan serumu çerçevede analitler izlemek için yeteneği açısından büyük önem taşıyor.
Nanoimprinting litografi (NIL) imal, düşük maliyetli olarak, alanları 1.5 x 1.5 mm büyüklüğünde algılama kullanılmıştır. Algılama yüzey nanoholes, her bir alana sahip yaklaşık 140 nm2yüksek sadakat dizileri yapılmıştır. NIL büyük tekrarlanabilirlik bir küçük parça, bir ölçüm strateji en az çip çip varyasyon ile 12 ayrı ayrı imal edilmiş yüzeylerde istihdam mümkün kıldı. Bu lokalize nanoimprinted yüzey plasmon rezonans (LSPR) fişleri kapsamlı yeteneklerini güvenilir bir bioanalyte 2,5 75 ng/ml biofluid-in karmaşık bir arka plan ortasında bu durumda, insan serum farklı konsantrasyonlarda ölçmek için test edildi. NIL sağlar bu Biyoalgılayıcı yaygın olarak bulunan laboratuvar ışık kaynağı ile kolayca senitehlikeye gibi hangi sırayla bir mikroskop ortadan kaldırır geniş algılama alanları, nesil yüksek sadakat. Bu biyosensörler kardiyak troponin serum içinde algılama (lod olarak) 0.55 ng/ml, bir limitte yüksek bir hassasiyetle klinik olduğu tespit edebilir. Onlar da düşük çip çip varyans (nedeniyle yüksek kaliteli imalat işleminin) göstermektedir. Sonuçlar çok kullanılan enzim bağlı immunosorbent assay (ELISA) ile commensurable-deneyleri temel, ancak teknik bir LSPR tabanlı algılama platformu (yapım oYani, amenability küçültme ve çoğullama, avantajları korur daha uygun POC uygulamalar için).
Introduction
Olağanüstü optik iletim (EOT) ilk raporda Ebbesen ve ark. 19981tarafından yayımlandıktan sonra kimyasal sensörler nanohole diziler üzerinde dayalı sayısız araştırmalar bir konu oldu. Işık alt dalga boyu boyutlarının nanohole yapıların periyodik dizilerle impinges, Gelişmiş iletim belirli dalga boylarında oluşur. Olay ışık Bloch-dalga yüzey polariton (BW-SPP) ve/veya yerelleştirilmiş yüzey plasmons (LSP)2çiftler oluşur.
Biosensing periyodik böyle dizileri ile basit olduğunda yararlanan temel fiziksel prensip. Adsorpsiyon molekülleri üzerine veya metal arabiriminin yakınındaki sırayla spektrum iletim bantlarında konumunu değişen metal ile temas halinde orta Dielektrik sabiti değişir. Spektrum kendisi-ebilmek var olmak ayarlamak nano-mühendislik şekli, boyutu ve renk ayrımı mesafe3,4,5. Tasarım gereği, sensörler üzerinde EOT dayalı moleküler bağlama olayları soruşturma sırasında belirli atamalarda6,7,8 kolaylaştırmak onların spectra karakteristik grup bulunur. Bu ticari olarak mevcut yüzey plasmon rezonans (SPR) platformlarına çok önemli bir avantajdır.
Sensörleri EOT genellikle kullanan bir collimated ışın algılama yüzeyde olay öyle ki optik hizalanmış bir ışık kaynağı dahil. Zavallı tekrarlanabilirlik9kopolimer şablonları ve girişim ve nanosphere litografi, gibi büyük nanohole yüzeyler üretmek için teknikler vardır. Doğru bir şekilde gösterin EOT fenomen büyük yüzeyler imalatı, bu sınırlamaları nedeniyle bir optik mikroskobu doğru ışık kaynağı ve Dedektör konumlandırmak için gerekli oldu. Teknik, yüksek kaliteli nanoimprinting litografi basitleştirmek için (sıfır)10 istihdam edildi. Bu bir çip algılama yüzeyinde aramak mikroskop için ihtiyaç kaldırarak üretim büyük sensör yüzey alanlarını11 (mm-ölçek), etkin. Bunun yerine, bu sensör kolayca standart fiber optik kablo ile senitehlikeye.
Bu nanohole dizi için iletim doruklarına yakın kızılötesi bölgesi (Nur) için görünür içerdiği beri mükemmel bir sulu ortamda biomolecules için bağlama olayları algılama için uygundur. Nanohole dizi beklenen optik davranışını taklit. Sonuç sonra çalışmalar ile sıvı çift kırılma dizinleri (RI) aracılığıyla doğrulandı. Bu dizi sonra kardiyak troponin konsantrasyonunu ölçmek için kullanılan insan serumu karmaşık arka planda ben (cTnI). cTnI akut miyokard infarktüsü tanısı için klinik altın standarttır.
Bu sensör kullanarak, algılamak ve klinik olarak ilgili olan cTnI algılama (lod olarak) 0.55 ng/ml, bir limitte insan Serumda ölçmek mümkündür. Algılama en yaygın olarak bu etki alanında, enzim bağlı immunosorbent assay (ELISA) teknoloji eskisinden daha çabuk olur. Ayrıca, algılama yüzey-ebilmek kolayca yeniden ve bu nedenle yeniden kullanılabilir. Bu nedenle, bu eser karmaşık biofluids içinde biosensing için uygun bir bakım nokta (PT) teknoloji olarak Allah'ın nanohole dizileri gösterir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. sensör ve verileri edinimi imalatı
- Nikel kalıp hazırlanması
- Kat negatif elektron ışını 220 nm-kalın tabakası 600 µm kalınlığında 4-in silikon gofret dayanacak. Tasarlanmış nanohole dizi bir elektron ışını litografi sistemini kullanarak bu gofret yazmak.
- E-beam yazma hızlandırmak için 20 k her 300 µm alan boyutu için düşük dotmap (N) ile desenler yazın (A) (Yani, orada her 300 µm2 bölgeyi haritalamıştır 0,4 milyar nokta vardır ve her nokta da e-beam tarafından ya da değil maruz kalacağı desen tasarımına bağlı olarak). E-beam resist maruz kalma doz için direnmek için 110 µC cm−2 ayarla ve mevcut 800 (I) yazmak baba.
Not: e-beam yazılı olarak maruz kalma doz (D) tarafından hesaplanan her nokta (Tnokta), pozlama süresi tarafından denetlenir
. 110 µC cm−2, maruz kalma doz için 0,5 µs12maruz kalan her nokta e-kiriş konut zamanında geldi. Dizi 1.8 mm2yüzölçümü yakalar yana, 300-µm2 alan alanlarda birlikte dikişli formu bir büyük, altın nanohole dizisine 36 yamalari toplam vardır.
- E-beam yazma hızlandırmak için 20 k her 300 µm alan boyutu için düşük dotmap (N) ile desenler yazın (A) (Yani, orada her 300 µm2 bölgeyi haritalamıştır 0,4 milyar nokta vardır ve her nokta da e-beam tarafından ya da değil maruz kalacağı desen tasarımına bağlı olarak). E-beam resist maruz kalma doz için direnmek için 110 µC cm−2 ayarla ve mevcut 800 (I) yazmak baba.
- Resist 10 için geliştirici çözüm 4 inç silikon gofret çeker tarafından geliştirmek s ve kuru havada gofret icar.
- Nikel, bakır veya alüminyum gibi bir metal tohum tabakası üzerinde silikon gofret Kasası.
- Bir nikel sulfamate banyoda bir kaplama sisteminde gofret electroplate. İki adımda galvanik dışarı taşımak. İlk adımda, kalıcı 95 dk, 0.7 A dm−2akım yoğunluğu kullanın; Bu tamamen nanopatterns nikel ile doldurur. İkinci adımda, 12 A dm−2 son nikel kalıp kalınlığı olarak 300 µm ulaşmak için kullanın 125 dk süren (20 mil). PH değeri 3.5-3,8 Bu ve sıcaklık 52-54 ° C'de olduğundan emin olun
- Nikel kalıp silikon substrat nazik mekanik kuvvet uygulayarak ayırın. Nikel kalıp 100 ml e-beam resist gelen kalıntı silsin için olumlu fotorezist kaldırma reaktif gecede emmek.
- Nikel kalıp fırın içine ve kuru yem bu 3 h. için 100 ° C'de temizlerim O2 gaz 10 sccm adlı ve 100 W 3 dk ile aşındırma bir plazma.
- Kat negatif elektron ışını 220 nm-kalın tabakası 600 µm kalınlığında 4-in silikon gofret dayanacak. Tasarlanmış nanohole dizi bir elektron ışını litografi sistemini kullanarak bu gofret yazmak.
- Altın nanostructure imalatı
- Heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl trichlorosilane (FDTS) 150 µL nikel kalıp içinde kat bir kendinden montajlı monolayer (SAM) kaplama Makinası 80 ° C'de
Not: Bu nanoimprinting adım tamamlanmasından sonra kalıp ayrılması ("demolding") fotorezist sağlayacak bir anti-yapışkan tabaka oluşturacak. Vaporizing zaman 180 olmalıdır s ve reaksiyon süresi-meli var olmak 900 s. - Bir 4 - in fotoğraf tedavi edilebilir NIL bir 300 nm-kalın tabaka ile kaplanmış cam gofret karşı bir nano-imprinter bir basınç 10 Bar ve 40 ° C sıcaklık 10 dakikadır kullanma üstünde nanopatterns Künye.
- Kalıp, fotorezist ve cam gofret bir UV ışık sistemi ve photocure 30 için UV Işınlarına maruz kalma, 75 mW cm-2 ile kür transfer s.
Not: tüm adımları doğru izlenmişse, nikel kalıp kolayca fotorezist demolded. - Bir reaktif iyon fotorezist boş bir etch 50 W 2 için 10 sccm bir O2 gaz akışı ile cam alt katman üzerinde gerçekleştirmek (RIE) sistemi, aşındırma s cam girintili alanlarda ortaya çıkarmak için.
- Bir elektron ışını ifade makine cam gofret mevduat krom (Cr) metal yapışma için 5 nm-kalın tabakası ve altın (Au) Plazmonik sensör için 100-nm tabakası. 1 bir ifade hızını kullanın, Cr ve 2 için Å s– 1 Au için Å s– 1 .
- Fotorezist kalkış O2 plazma 3 dk aseton 15-s sonification algılama adımda takip için aşındırma yerine getirilir.
- Örnek 5 mm × 5 mm fiş içine zar. Nanohole dizi Merkezi 2 mm × 2 mm çipin yer alacak.
- Heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl trichlorosilane (FDTS) 150 µL nikel kalıp içinde kat bir kendinden montajlı monolayer (SAM) kaplama Makinası 80 ° C'de
- Veri alma
- Cihazı kadar fiber optik verici sonuna doğru çıkarken beyaz ışık demeti collimated ve 90 ° (nanohole dizi) sensör yüzeyinde olay olacak optik ölçümler için ayarlayın.
Not: Işık bütün nanohole dizi aracılığıyla iletilir. - Fiber optik alıcı ile iletilen sinyal toplamak ve 300-1000 aralığında çalışma UV-görünür bir Spektrometre ile kayıt nm.
- Her çerçeve için satın alma zaman gürültü ölçümleri düşürmek için son spektrum elde etmek için 20 Bayan ortalama 100 kare için ayarlayın.
- Çizim yazılımı (Lorentz tabanlı yöntemi kullanma) önceden tanımlanan iletim tepeler üzerinde temel verileri çözümlemek için kullanın.
- Cihazı kadar fiber optik verici sonuna doğru çıkarken beyaz ışık demeti collimated ve 90 ° (nanohole dizi) sensör yüzeyinde olay olacak optik ölçümler için ayarlayın.
. 110 µC cm−2, maruz kalma doz için 0,5 µs12maruz kalan her nokta e-kiriş konut zamanında geldi. Dizi 1.8 mm2yüzölçümü yakalar yana, 300-µm2 alan alanlarda birlikte dikişli formu bir büyük, altın nanohole dizisine 36 yamalari toplam vardır.2. sensör toplu duyarlılık testi
- RI 1,31 1,39 için değişen sıvı hücre içine standart RI sıvı Kasası.
- Standart RI sıvı sensör yongasında bırakın ve beyaz ışık demeti ile hizalayın. İletim spektrum elde edilir.
- Sonra bir yüzey-aktif maddeler temizlik reaktif her ölçüm sensörü çip temiz ve azot gazı ile kuru.
3. sensör yüzey modifikasyonu
- Herhangi bir kimyasal değişiklik öncesinde, sensör cips sıralı daldırma isopropanol, aseton ve deiyonize suyla temizleyin. Kuru Kuru azot gazı akışı içinde oda sıcaklığında.
- Sensör cips 0.4 mM 10-carboxy-1-decanethiol ve 1,6 mM 1-octanethiol oda sıcaklığında 12 h için ethanolic bir çözüm kuluçkaya.
Not: Bu bir amin-reaktif kendinden montajlı oluşturacak monolayer (SAM). - Iyice durulayınız ve oda sıcaklığında kuru için etanol kullanın.
- 75 mM sulfo-N-hydroxysuccinimide (sulfo-NHS) ve 15 mM 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) karışımı olun. Bu karışımı 15 dakika cips bırakın.
Not: Bu SAM karboksilik grubu devreye giriyor. - 50 µL sensör yüzeyinde bir pH 4.5 asetat arabelleğinde yapılan 200 µg/mL Anti-troponin antikor çözüm spot ve 30 dk için kuluçkaya.
- Unreacted esterleri 1 M etanolamin-HCl çözüm 15dk için sensör yongasında çeker tarafından devre dışı bırakın.
- Çip deiyonize suyla durulayın ve kuru azot gazı oda sıcaklığında bir akıştaki kuru.
4. cTnI tahlil
- Herhangi bir non-spesifik bağlama tarafından tespit 100 µL % 1 sığır serum albumin (BSA) çözüm yüzeyine engelleyin.
Not: Bu başvuru spektrum olduğunu.
Not: Bu sonrası bağlama spektrum olduğunu.
5. yüzey Plasmon rezonans (SPR) ölçüm
- Çoğaltılmış SPR sensör çip PBS-T arabellek SPR sistemiyle çalıştırın.
Not: PBS-T arabellek bileşimi 20 mM Na-fosfat, 150 mM NaCl ve % 0.05 değil ara 20. PH 7,4 arasındadır. - CTnI standart ve antikor, adım 4'te açıklandığı gibi kullanın.
- 3 EDC (0.2 M) ve sulfo-NHS (0,05 M) 5 dk. gerçekleştir 50 µg/mL antikor 560 bir 5 dk enjeksiyon karışımı ve 5-dak enjeksiyon 1 M etanolamin-HCl bir çözüm ile 6 kullanılabilir kanal dışarı etkinleştirin.
- Sensör çip 90 ° Döndür ve cTnI standartları farklı konsantrasyonlarda enjekte (75, 30, 7.5 ve 2.5 ng/mL).
- Çip SPR okuma ile gerçek zamanlı etkileşim antikor noktalar için konjugasyon gözlemlemek.
- Çip 50 mM glisin-HCl (pH 2) 1 dk. için enjekte edilerek yeniden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Çekici ölçüm için optik kurulum şekil 1Aile gösterilir. Gerçek nanohole dizi görüntüsünü şekil 1Badımında verilir. Algılama işlemi sürüş fiziği anlamak için COMSOL simülasyon yazılımı Plazmonik alan bir sulu ortamda dağıtımını benzetimini yapmak için kullanıldı. Simülasyon sonuçlarından sonra gerçek ölçümle ilgili. Daha önce yayımlanmış bir çalışma yapılmış varsayımlar ve simülasyon11,13' te kullanılan parametreleri ayrıntılarını içerir. Nanohole dizi aşağıdaki gibi oldu Plazmonik alan simüle için kullanılan fiziksel boyutları: p = 400 nm, D = 150 nm ve T = 100 nm. Ayrıca emme ve saçılma etkileri hesabı14 iletim spektrum hesaplanırken alınır. Simüle spektrum şekil 1 cdeneysel olarak ölçülen spektrumunda karşılaştırılır. Benzetimli ve ölçülen spectra dört 450 850 bantları varlığını ifade nm. 495 band nm karşılık gelen altın interband geçiş. Bundan böyle grup ı-dalga boyu, sipariş artan III olarak adlandırılan üç sonraki grup 560 bulunduğu nm, 645 nm ve 712 nm, anılan sıraya göre. Grup ı-III 558 bulunan deneysel olarak ölçülen bantları için kabul edilebilir hizalama için gözlendi nm, 638 nm ve IR/724 nm. Fabrikasyon nanoholes şeklinde neredeyse dairesel olarak, bu grup için olay ışığın polarizasyon duyarlı olmamalıdır. Ayrıca, dönemsel yapısı (şekil 1 d) birim hücrede meydana olarak COMSOL simülasyon bu bantların yakın alan dağıtımını doğrudan görselleştirme sağlar. Bir günlük ölçekte ifade optik alan dağıtım (V/m) renk çubuğunda birimdir. Gözlenen en yüksek yoğunluk yaklaşık 4.7 (50,119 V/m) yapıldı. Simülasyon (4340 V/m) kullanılan sıklığı yoğunluğu ile karşılaştırıldığında, bu büyüklükte bir 11.5-fold alanı geliştirmesi temsil eder. Elektromanyetik alanlar grup ı ve III cam alt katman yüzeyinde lokalize için. Buna ek olarak, grup II ağırlıklı olarak nanohole üst kenarında lokalize ve bioanalyte tespiti için seçildi. Şekil 1E sıvılar 1,31 1,39 için çeşitli bilinen kırılma dizinleri nanohole dizide iletim spectra göstermektedir. I, II ve III, bantları için karşılık gelen üç iletim bant 400-900 nm spektrum aralığını tespit edildi. Red shift RI bir değişiklikle gözlendi. Shift büyüklüğü sıra grup II takip > band ben > III grubu. Şekil 1F bir konsolidasyon gözlenen kırmızı vardiya grup ı, II ve III var. Toplu duyarlılık 322 nm/RIU yapıldı, grup için 345 nm/RIU II'dir ve II 202 nm/RIU grubumdu için grup için hesaplanır.
Şekil 2A içinde hareket algılama olgusunun şematik içerir. Kardiyak troponin molekülleri functionalized çip yüzeye bağladıktan sonra şekil 2B iletim spectra değişiklik gösterir. Düşük konsantrasyonlarda troponin seviyesi ile bandında bir doğrusal değişiklik yoktur. Grup pozisyonu vardiyada 0.995 R2 değeri ile bağlama izoterm için de takılabilir. Daha yakın gözlem 30 ng/mL izoterm doygunluk (şekil 2C) başlangıcı gösterir toplama gibi görünüyor.
Şekil 3A sensorgram serum etkileşim GLC çip çip yüzeyine gelen bir XPR36 kurulumunda gösterir. CTnI yakalama sinyal artış gösterilmiştir. 1 dk. için 120-660 s. Injecting glisin (rejenerasyon çözüm) üzerinden sinyal azalır sinyal algılama yüzey rejenerasyon gösteren 0 olarak azaltılmış olarak bundan sonra cTnI PBST ortamda (1 x PBS, % 0.05 arası 20) ayrılma gözlenen cTnI tam kesilmesi. Sensorgram cTnI rejenere çip yüzeye sonraki Derneği için şekil 3Ailave gösterilir. (Yani, 1 dk. için glisin çözümde çeker) aynı iletişim kuralını nanohole dizi yüzey yeniden oluşturmak için kullanılmıştır. Şekil 3B grubu 2 konumunu özgün konumuna geri vardiya böylece rejenerasyon adım başarısını teyit gösterir.
Resim 1 : Nanohole dizi karakterizasyonu. (A)Basitleştirilmiş deneysel kurulumunun şematik. (B) Taramalı elektron mikroskobu görüntüsü nanohole dizi. (C) karşılaştırma arada simüle spektrum ve sulu ortamda deneysel olarak ölçülen iletim spektrum. Benzetimli gibi COMSOL içinde bantları için ben ve bir kesit görünümü'nde görülen III, (D) çevre alan dağıtım. Kırmızı daha güçlü yakın alan dağıtım temsil eder. Renk çubuğunda gösterilen birimdir | E |, günlük ölçeğinde alınan optik alan dağılımı. (E) deneysel olarak iletim spectra ile çift Kırılma indisi sıvılar (1.31 için 1.39) ortamlarda nanohole dizinin ölçülür. (F) hassasiyetleri değişiklikler görünür NIR aralığı için ölçülen RI için üç iletim gruplarından (ı-III) toplu. Siyah kare: band ben kırmızı daire: II, mavi üçgen band: III grubu. Rakam Ding ve ark. değiştirildi 14 bir CC lisansı altında. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2 : Bir Biyoalgılayıcı kullanılan nanohole dizi. (A)şematik bir Biyoalgılayıcı cTnI algılamak için kullanılan nanohole dizinin. (B) iletim değişikliği spektrum serum bir arka planda 30 ng/mL konsantrasyonu, insan cTnI ile etkileşim üzerine Biyoalgılayıcı. Mavi: önce etkileşim, kırmızı: etkileşim sonra. Noktalı daire grubun izlenen gösterir. (C) grubu II troponin (2.5 ng/mL, 7.5 ng/mL, 30 ng/mL ve 75 ng/mL) farklı konsantrasyonlarda dalga boyu vardiyada.Hata çubukları n arasında standart sapma gösterir her ölçüm için kullanılan 3 cips =. Rakam Ding ve ark. değiştirildi 14 bir CC lisansı altında. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3 : Sensör yüzey rejenerasyon. (Sensör yüzeyi yeniden oluşturmak içinA) glisin enjeksiyonu ile takip enjeksiyon analitin (cTnI) gösterilen bir SPR sensorgram üzerinden XPR36. CTnI serum arka planı farklı konsantrasyonlarda sonraki algılama ölçümleri ilave gösterilir. Siyah bar metinde açıklanan protokol ile yüzey rejenerasyon sonra ölçüm gösterirken kırmızı çubuk başlangıç değeri temsil eder. (B) grubu dalga boylarında vardiyada nanohole Biyoalgılayıcı çip rejenerasyon sonra gözlenen. Σ: dalga boyu bant pozisyonu nöbetleşe standart sapması. Rakam Ding ve ark. değiştirildi 14 bir CC lisansı altında. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Olay ışık ve taşınımı arasındaki etkileşimi simüle olan shift analit konsantrasyonu bir fonksiyonu olarak kaydedilebilir uygun tepe (iletim spektrum) içinde tanımlamak olanaklı kılan. Yerelleştirme ile ilgili sensör yapısını gruplarından olan üst karakter-ebilmek var olmak izci analit anlamaya doğru grup seçimi için çok önemli olduğunu unutmamak gerekir. Görselleştirme simülasyonlar elde edilebilir. Bu da analitler biosensing sağlar optimum bir yapı tasarımı için önemlidir. Burada, ben ve III cam-altın arabirim üzerinde lokalizedir ve bu nedenle biosensing için yararlı değildir bantları görüldüğü gibi. Önemli bir LSPR bileşeni grup II görülebilmektedir. Bu bir kısa çürüme uzunluğu gösterir ve nanoholes kenarında yerelleştirilmiştir. Bu nedenle, bu iyi analitin konsantrasyonlarının algılama için kullanılıyor kendisini ödünç. Tüm dizi üzerinde fabrikasyon nanoyapıların kalitesini de toplanan spectra kalitesi için önemlidir. Tekdüze yapıları eserler tanıtacak.
Saçılmasını ve kaçınılmaz emme eserler içinde sulu bir ölçüm oluşturmak. Genel olarak sinyal gürültü oranı da Sulu orta varlığı ile bozulmuştur. Kimin vardiya biosensing için izlenebilir birden çok uygun bantları vardır diye, aşağıdaki noktaları dikkate alınmalıdır. Alt 600 nm dalga boyu, gözlenen iletim spektrum belirgin protein emilimi ve parçacık saçılım etkilenir. Öte yandan, 900 büyük dalga boylarında kullanarak nm bağlama olaylardan olduğu gibi bu bölge absorpsiyonu ile dalga boyu ile su artar kaynaklanan önemli temel sinyalleri gizlemek tarafından karışıklık oluşturmak. Sulu ortamda analitler algılama için bu nedenle, grup II dalga boyu açısından en iyi şekilde yer alır. Grup pozisyonu ölçümü olarak küçük bir sapma gözlenen. Bu büyük sensör boyutu tarafından kaynaklanır. Her bir algılama piksel şimdi görüyorum çünkü fotonlar daha büyük-daha-olağan bir akı büyük sensör sonunda kısa edinme kez çevirir iken, gürültü de olumsuz etkiler. Aslında, sinyal koleksiyonu düzgün yapılmaz ve veri Klima değil en iyi şekilde tasarlanmış, çok gürültü görülebilmektedir. Sayı ortalaması alınarak15toplanan sinyal 100'den fazla çerçeve, gürültü seviyesini düşürdü. LSPR sinyalleri, özellikle altın nano tanecikleri16, üretmek için başka yollar varken nanohole havacilik ile taşınabilir bir biçimde uygulamak için çok daha uygun dizidir. Tam aygıt tüm süreç otomasyonu ve algılama yüzey rejenere imkanı kolaylığı nedeniyle POC uygulamalar için kullanılabilir.
Bu deneysel protokol deneysel hata yansıma yerine aktarım modu kullanılarak en aza indirmek için tasarlanmıştır. Bu açı görülme değişikliklerden mümkün el eşyaları keser. Antikor çapraz sensör yüzeye olduğunda adım 3.4, doğa kritik işaret etmek önemlidir. Sulfo-NHS ve EDC reaktivite korumak için önemlidir. Bu aynı zamanda NHS--dan sulfo-NHS için geçiş için geliştirilmiş kararlılık kritik bulundu. Örnekleri yeniden kullanılabilir ise, depolama'nın altında sıvı azot önerilir. Burada gösterilen platform teknolojisi uygun yüzey modifikasyonu ile diğer klinik biyolojik izlemek için kullanılabilir.
Şimdiye kadar LSPR sensörleri penetrasyon duyarlı yüzeyler geniş alanlara bir tekrarlanabilirlik ile Yarıiletken endüstrisi benzer oluşturma yeteneği sınırlamalar tarafından kısıtlanmış. Algılama yüzeyler kolayca standart ve maliyet-etkin optik ile senitehlikeye. Hassas üretim sürecinde de çip çip farkı, bir klinik ortamda kritik olduğu ölçümleri, güvenilirliğini artırmada kritik performans sorunu azaltmak. Nerede seri ölçümler zorunludur, tıbbi cihaz, bağlamında yüzey rejenerasyon tekrarlanabilirlik da çok önemlidir. Ayrıca algılama yüzey rejenere için en uygun protokol piyasada bulunan bir SPR platformunda kurulmuş ve başarılı bir şekilde nanohole diziye tercüme kanıtlanmıştır. Rejenerasyon verimliliğini nanohole dizi için kolayca hesaplanabilir ve rejenere yüzey tekrar ölçümler için uygunluğu tespit edilebilir. Sağlam yüzey kimyası modifikasyon ve rejenerasyon protokollerin oluşturulması üzerine LSPR sensörleri gerçek zamanlı bioanalyte algılama için hassas ancak basit bir platform olabilir. Hasta bakımı üzerindeki önemli etkilerini tahmin etmek kolaydır. Bu sensör mutlak hassasiyeti en gelişmiş ELISA tabanlı testleri aynı olamaz belirtmek etmektir. Bazı güçlendirme stratejileri duyarlılığı artırmak için tasarlanmış olması gerekir. Kardiyovasküler bir biyomarker iletim tabanlı kullanarak etiket içermeyen tespiti için yeni bir alt limit tanımlar gibi göreli olarak kurulan nanoimprinted LSPR protokolleri, önemli bir gelişme bu teknoloji mevcut haliyle bile, temsil eder optik Kur. Teknoloji gerçek zamanlı izleme birden çok klinik olarak önemli biyolojik uygulanması doğru gelişmektedir. Veri toplama (Örneğin, yangın dedektörleri ile daha iyi çözünürlük) ve sonraki sinyal işleme daha fazla iyileştirmeler LSPR tabanlı sensörler bunu başarmak yardımcı olabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar hiçbir rakip mali ilgi alanlarına sahip.
Acknowledgments
AP Prof T Venkatesan, yönetmen, NUS Nanobilim ve nanoteknoloji girişimi ve Office Yardımcısı Başkan (Singapur Ulusal Üniversitesi) (R-398-000-084-646) desteğiyle kabul eder. Suç araştırma departmanı Singapur Bakanlığı, sağlık Milli Tıbbi Araştırma Konseyi onun klinisyen bilim adamı finansman programı kapsamında, NMRC/CSA/035/2012 ve Singapur Ulusal Üniversitesi destek kabul eder. Fon çalışma tasarım, veri toplama ve analizi, yayımlamaya karar veya el yazması hazırlanması herhangi bir rolü yoktu.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Electron Beam Lithography setup | Elionix ELS 700 | ||
| o-Xylene | Sigma Aldrich | 95662 | |
| EB resist | Sumitomo | NEB-22A2 | |
| Developer reagent | Shipley Company | Microposit MF 321 | |
| Electroplating machine | Technotrans AG RD 50 | ||
| Photoresist stripper | Rohm and Haas Electronic Materials LLC | Microposit Remover 1165 | |
| Etching System | Trion Phantom | ||
| Heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)trichlorosilane | Gelest (PA, USA) | 78560-44-8 | |
| SAM coater | Sorona Inc. | AVC 150M | |
| Photo-curable NIL resist | micro resist technology GmbH | mr-UVCur21-300nm | |
| Light Curing System | Dymax | Model 2000 Flood | |
| E-beam deposition machine | Denton Explorer | ||
| UV-visible spectrometer | Ocean optic HR2000+ (Dunedin, FL, USA) | ||
| Standard refractive index liquids | Cargill Inc (Cedar Grove, USA) | 18032 | |
| Plotting software | Origin | Origin Pro 9 | |
| 10-carboxy-1-decanethiol | Dojindo Laboratories (Japan) | C385-10 | |
| 1-octanethiol | Sigma-Aldrich, MO, USA | 471386 | |
| Sulfo-N-hydroxysuccinimide and 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide | BioRad (CA, USA) | 1762410 | |
| Anti-troponin antibody 560 | Hytest (Finland) | 4T21 | |
| Ethanolamine-HCl solution | BioRad (CA, USA) | 1762450 | |
| Surface Plasmon Resonance setup | BioRad XPR36 (Haifa, Israel) | ||
| Multiplexed SPR chip | BioRad | GLC | |
| Human cTnI standard | Phoenix Pharmaceuticals | EK -311-05 | |
| Glycine-HCl | BioRad (CA, USA) | 1762221 |
References
- 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. Enhanced optical transmission mediated by localized plasmons in anisotropic, three-dimensional nanohole arrays. Nano letters. 10 (8), 3173-3178 (2010).
- Kim, J. H., Moyer, P. J. Transmission characteristics of metallic equilateral triangular nanohole arrays. Appl Phys Lett. 89 (12), 121106 (2006).
- Liu, H., Lalanne, P. Microscopic theory of the extraordinary optical transmission. Nature. 452 (7188), 728-731 (2008).
- Shon, Y. -S., Choi, H. Y., Guerrero, M. S., Kwon, C. Preparation of nanostructured film arrays for transmission localized surface plasmon sensing. Plasmonics. 4 (2), 95-105 (2009).
- Xiang, G., Zhang, N., Zhou, X. Localized surface plasmon resonance biosensing with large area of gold nanoholes fabricated by nanosphere lithography. Nanoscale Res Lett. 5 (5), 818 (2010).
- Valsecchi, C., Brolo, A. G. Periodic metallic nanostructures as plasmonic chemical sensors. Langmuir. 29 (19), 5638-5649 (2013).
- Gates, B. D., et al. New approaches to nanofabrication: molding, printing, and other techniques. Chem Rev. 105 (4), 1171-1196 (2005).
- Guo, L. J. Nanoimprint lithography: methods and material requirements. Adv Mater. 19 (4), 495-513 (2007).
- Wong, T. I., et al. High throughput and high yield nanofabrication of precisely designed gold nanohole arrays for fluorescence enhanced detection of biomarkers. Lab on a Chip. 13 (12), 2405-2413 (2013).
- Deng, J., Wong, T. I., Sun, L. L., Quan, C., Zhou, X. Acceleration of e-beam lithography by minimized resist exposure for large scale nanofabrication. Microelect Eng. 166, 31-38 (2016).
- Wu, L., Bai, P., Li, E. P. Designing surface plasmon resonance of subwavelength hole arrays by studying absorption. JOSA B. 29 (4), 521-528 (2012).
- Ding, T., et al. Quantification of a cardiac biomarker in human serum using extraordinary optical transmission (EOT). PloS one. 10 (3), 0120974 (2015).
- Im, H., Sutherland, J. N., Maynard, J. A., Oh, S. -H. Nanohole-based surface plasmon resonance instruments with improved spectral resolution quantify a broad range of antibody-ligand binding kinetics. Anal Chem. 84 (4), 1941-1947 (2012).
- Bhagawati, M., You, C., Piehler, J. Quantitative real-time imaging of protein-protein interactions by LSPR detection with micropatterned gold nanoparticles. Anal Chem. 85 (20), 9564-9571 (2013).
