İnsan Serumda kardiyak biyolojik ölçmek için olağanüstü optik iletim kullanma

Bu tekniğin genel amacı, karmaşık bir biyolojik sıvı arka planında bulunan biyobelirteçleri, ayrıntılı optik veya elektriksel kurulumlara ihtiyaç duymadan bir bakım noktası ortamında klinik olarak anlamlı konsantrasyonlarda ölçmektir. Bu yöntem, olağanüstü iletime dayalı biyosensörlerin bakım noktası senaryolarında gerçeğe dönüştürülmesine yardımcı olabilir. Bu tekniğin ana avantajı, herhangi bir karmaşık elektriksel veya optik kuruluma ihtiyaç duymamasıdır.

Deneylerimizde, klinik olarak anlamlı konsantrasyonlarda biyobelirteçleri güvenilir bir şekilde tespit edebilir. Sensör çipinin imalatı temiz odada gerçekleştirilir ve filme alınamaz. Gösterim amacıyla, prosedür burada bir animasyonla temsil edilmektedir.

Nikel kalıp kaplamasının hazırlanması için, 600 mikron kalınlığında dört inçlik bir silikon gofret üzerine 220 nanometre kalınlığında bir negatif elektron ışını tabakası direnç gösterir. Tasarlanan nano delik dizisini bir elektron ışını litografi sistemi kullanarak bu gofret üzerine yazın. Elektron ışını yazımını hızlandırmak için, her 300 mikron alan boyutu için 20.000'lik düşük nokta haritasıyla desenleri yazın.

Dört inçlik silikon gofreti geliştirici solüsyonuna 10 saniye daldırarak ve gofretin havada kurumasına izin vererek direnci geliştirin. Silikon gofret üzerine nikel, bakır veya alüminyum gibi bir metalden oluşan bir tohum tabakası biriktirin. Daha sonra gofret, iki adımda bir nikel-sülfamat banyosu içindeki bir kaplama sisteminde elektrolizle kaplayın.

Nazik, mekanik kuvvet uygulayarak nikel kalıbı silikon alt tabakadan ayırın. Daha sonra, bir nanoimprinter kullanarak, nano desenleri, daha sonra 300 nanometre kalınlığında bir foto-kürlenebilir nanoimprinting litografi direnci ile kaplanmış dört inçlik bir cam gofret üzerine basın. Kalıbı, foto direnci ve cam gofreti bir UV ışıkla kürleme sistemine aktarın ve foto kürleyin.

Tüm adımlar doğru bir şekilde takip edildiyse, nikel kalıp foto dirençten kolayca kalıptan çıkarılmalıdır. Cam alt düzlüğü üzerinde, cam gofret üzerinde, bir elektron ışını biriktirme makinesinde foto-rezistin boş bir aşındırmasını gerçekleştirdikten sonra, metal yapışması için bir krom tabakası ve plazmonik sensör için bir altın tabakası biriktirin. Üç dakika boyunca oksijen plazma aşındırma ile fotorezistin kaldırılmasını ve ardından asetonda 15 saniyelik bir sonofikasyon adımını gerçekleştirin.

Ardından, numuneyi beş milimetre ile beş milimetre çipler halinde doğrayın. Nano delikli dizi, çipin merkezini, iki milimetreye iki milimetre karesini işgal edecek. Verileri elde etmek için, verici optik fiberin ucundan çıkan beyaz bir ışık huzmesi sütunlu olacak ve sensör yüzeyine 90 derecede çarpacak şekilde optik ölçümleri yapmak için aparatı kurun.

Işık, tüm nano delik dizisi boyunca iletilir. İletilen sinyali alıcı fiber optik ile toplayın ve 300 ila 1.000 nanometre aralığında çalışan UV görünür bir spektrometre ile kaydedin. Sensör yığın hassasiyet testi için, standart, kırılma indisi sıvısını, kırılma indeksleri 1,31 ila 1,39 arasında değişen sıvı hücresine bırakın.

Sensör çipini standart kırılma indisi sıvısına daldırın ve beyaz ışık huzmesi ile hizalayın. Ardından iletim spektrumunu elde edin. Her ölçümden sonra sensör çipini yüzey aktif bir temizleme reaktifi ile temizleyin ve nitrojen gazı ile kurulayın.

Sensör yüzeyi modifikasyonu için, herhangi bir kimyasal modifikasyondan önce sensör çiplerini izopropanol, aseton ve deiyonize suya sırayla daldırarak temizleyin. Daha sonra, sensör çiplerini kuru nitrojen gazı buharında oda sıcaklığında kurutun. Daha sonra, sensör çiplerini oda sıcaklığında 12 saat boyunca etanolik bir çözelti içinde inkübe edin.

Bu, amin reaktif, kendi kendine montajlı bir tek tabaka oluşturacaktır. İnkübasyondan sonra, cipsleri oda sıcaklığında iyice durulamak ve kurutmak için etanol kullanın. Daha sonra, cipsleri 15 dakika boyunca 75 milimolar sülfo n hidroksisüksinamid ve 15 milimolar EDC karışımına daldırın.

Bu, kendi kendine montajlı tek katmanın karboksislik grubunu aktive edecektir. Ardından, bir Ph 4.5 aktif tamponunda yapılan mililitre başına 200 mikrogramlık bir anti-triponent antikor çözeltisinin 50 mikrolitresini sensörün yüzeyine yerleştirin. 30 dakika inkübe ettikten sonra, sensör çipini 15 dakika boyunca bir molar etanolamin HCL çözeltisine daldırarak reaktif olmayan esterleri devre dışı bırakın.

Son olarak, çipi deiyonize su ile durulayın ve oda sıcaklığında kuru nitrojen gazı akışında kurutun. Sensör çipinin yüzeyine 100 mikrolitre %1 sığır serum albümin solüsyonu püskürterek spesifik olmayan bağlanmayı engelleyin. 15 dakika inkübe edin.

Sensör çiplerini fosfat tamponlu tuzlu su çözeltisinde üç kez durulayın. İletim spektrumunu kaydetmek için çipi ölçüm hücresine yerleştirin. Bu referans spektrumudur.

Daha sonra çipin yüzeyine standart bir kardiyak troponin 50 mikrolitre yerleştirin. Çipi nemli bir ortamda 30 dakika inkübe edin. Sensör çiplerini PBS çözeltisinde üç kez duruladıktan sonra, iletim spektrumunu kaydetmek için ölçüm hücresine yerleştirin.

Bu, bağlanma sonrası spektrumdur. Daha sonra, talaşları bir dakika boyunca 50 milimolar glisin HCL'ye batırın ve ardından çipin yüzeyini yeniden oluşturmak için PBS solüsyonunda üç kez durulayın. Rejenerasyon adımının başarısını doğrulamak için iletim spektrumunu PBS'de ölçün.

Serumda mililitre insan kardiyak troponini başına 30 nanogram ile etkileşime girdiğinde biyosensörün iletim spektrumundaki değişiklik gösterilmiştir. Mavi çizim etkileşimden önceyi, kırmızı çizim ise etkileşimden sonrasını temsil eder. Noktalı daire, izlenmekte olan bandı gösterir.

Burada, mililitre başına 2.5 nanogram, mililitre başına 7.5 nanogram, mililitre başına 30 nanogram ve mililitre başına 75 nanogram troponin konsantrasyonlarında ikinci bant için dalga boyundaki kayma gösterilmektedir. Hata çubukları standart sapmayı temsil eder. Bu grafik, bir nano delikli biyosensör çipi için rejenerasyondan sonra gözlemlenen bantların dalga boylarındaki değişimi göstermektedir.

İkinci bandın konumunun orijinal konumuna geri kaydırılması, rejenerasyon adımının başarılı olduğunu gösterir. Bir kez ustalaştıktan sonra, uygun şekilde yapılırsa ölçüm bir saat içinde yapılabilir. Bu yöntemde biyoanalitlerin ölçümü yapılırken taze hazırlanmış reaktiflerin kullanılması önemlidir.

Lütfen sarf malzemelerinizi çıkardığınızdan emin olun. Bu videoyu izledikten sonra, olağanüstü optik iletim prensibiyle çalışan ve biyoanalitleri karmaşık bir arka plana karşı izleyebilen biyosensörlerin nasıl üretileceğini iyi anlamış olmalısınız. Genel olarak, bu yönteme yeni olan kişiler mücadele edeceklerdir çünkü herhangi bir mikroskoba ihtiyaç duymadan ve tekrarlanabilir reçineleri seçmeden çipi bir optik fiber ile arayüzlemeyi mümkün kılan yüksek kaliteli nano delikli diziler oluşturmak zordur.

Bu teknik, tıbbi ortamlarda çok önemli olan seri ölçümler yapmanızı sağlar. Çipin üretimi, ölçümlerin tekrarlanabilirliğini sağlamada uzun bir yol kat eder. Temel platform aynı kalırken, bu teknikte daha fazla iyileştirme, tekniği daha iyi çözünürlükle kullanarak hassasiyeti artıracak ve daha iyi sinyal-gürültü oranları elde etmek için sinyal işleme yöntemlerini kullanmaktan kaynaklanacaktır.

Bu tekniğin anlamı, gerçek zamanlı olarak bir bakım noktası ortamında karmaşık bir serum arka planına karşı birden fazla biyoanalitin izlenmesine kadar uzanır.