Abstract
יש גילוי ריכוזים קטנים של מולקולות עד לגבול המולקולה הבודד השפעה על תחומים כגון גילוי מוקדם של מחלה, ומחקרים בסיסיים בהתנהגות של מולקולות. שיטות לזיהוי מולקולה בודדות נפוצות לנצל תוויות כגון תגי ניאון או נקודות קוונטיות, לעומת זאת, תוויות לא תמיד זמינות, להגדיל את העלות ומורכבות, ויכולות להפריע האירועים נחקר. תהודה אופטית צמחה כאמצעי מבטיח לזהות מולקולות בודדות ללא השימוש בתוויות. נכון לעכשיו החלקיקים הקטנים ביותר שזוהו על ידי מערכת שאינה plasmonically משופרת חשופה אופטית מהוד בפתרון הוא תחום פוליסטירן 25 ננומטר 1. פיתחנו טכניקה המכונית תדר נעילה אופטי לוחש חלוף מהוד (פרח) שיכול לעלות ממגבלה זו ולהשיג זיהוי מולקולה בודד ללא תווית בתמיסה מימית 2. כעוצמת אות מאזניים עם חלקיקי נפח, העבודה שלנו מייצגת improveme 100x>NT ביחס האות לרעש (SNR) על המצב הנוכחי של האמנות. כאן הנהלים מאחורי הפרחים מוצגים במאמץ להגדיל את השימוש שלה בתחום.
Introduction
ניסויי זיהוי מולקולה בודדים הם שימושיים להפחתת כמות אנליטי המשמשת בחיישנים, לגילוי מוקדם של מחלה, ולבדיקת התכונות הבסיסיות של מולקולות 3. ניסויים כאלה בדרך כלל מבוצעים באמצעות תוויות, לעומת זאת, תוויות לא תמיד ניתן להשיג לחלבון מסוים, להגדיל את העלות, יכול להפריע האירועים הנחקרים, ויכולות להיות לא נוח, במיוחד בזמן אמת באתר ניסויים או נקודה-של- אבחון טיפול.
תקן הזהב הנוכחי לbiosensing ללא תווית הוא תהודת plasmon פני השטח 4, עם זאת יש לי מערכות תהודת plasmon פני השטח המסחרית בדרך כלל גבול תחתון אופייני לזיהוי על סדר ננומטר. לאחרונה, תהודה אופטית צמחה כטכנולוגיה מבטיחה לbiodetection מולקולה בודדת ללא תווית 5. בהתבסס על הטווח הארוך (NS) תהודה עבודה אופטית כליאה של 6,7 אור. האור הוא evanescentlyבשילוב למכשירים אלה בדרך כלל באמצעות סיב אופטי. כאשר אורך הגל של האור עובר הסיבים תואם את אורך גל התהודה של המהוד, להדליק יעילות זוגות למהוד. אור שילוב זה לגמרי פנימי משקף בתוך החלל של מהוד יצירת שדה חלוף בקרבת ההיקף של המהוד. כחלקיקים להיכנס לתחום ולאגד חלוף למהוד, גל התהודה של שינויי המהוד באופן יחסי להיקף החלקיקים 8.
במונחים של יכולת איתור, תהודה microsphere שקודם לכן שימשה לזיהוי שפעת יחידה חלקיקי נגיף (100 ננומטר) 9,10. לאחרונה, תהודה אופטית microsphere plasmonically משופר כבר משמשת לאיתור סרום שור יחיד אלבומין מולקולות 11 וoligonucleotides 8-Mer 12, לעומת זאת גישה זו מגבילה את האזור ללכוד חלקיקי 0.3 מיקרומטר 2 לדהסְגָן. חיישנים גדולים יותר באזור ללכוד הם אידיאליים למקסם את הסיכוי לגילוי חלקיקים. טכנולוגיות נוכחית מבוסס פתרון ללא תווית biosensing עם אזורי לכידה (> 100 מיקרומטר 2) גדולים היו מוגבלות לגילוי חלקיקי פוליסטירן ≥ 25 ננומטר.
פיתחנו מערכת ללא תווית biosensing המבוססת על טכנולוגית מהוד אופטית הידוע בתדר נעילה אופטי לוחש חלוף מהוד (פרח) 13 (איור 1), כי הוא מסוגל זיהוי של מולקולות בודדות בפתרון הזמן נפתרה. פרח משתמש החיים פוטון הארוכים של תהודה אופטית microtoroid בשילוב עם בקרת תדר נעילת משוב, זיהוי מאוזן, וסינון חישובית לאיתור חלקיקים קטנים עד מולקולות חלבון בודדות. השימוש בנעילת תדר מאפשרת המערכת תמיד לעקוב אחר תהודת ההסטה של microtoroid כחלקיקים לאגד, ללא הצורך לטאטא או לסרוק את אורך גל הלייזר עלטווחים גדולים. העקרונות של פרח יכולים לשמש כדי לשפר את יכולות זיהוי של טכניקות אחרות, כוללים שיפור plasmonic. בדברים שלהלן, ההליכים לביצוע פרח מתוארים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. התקנה ניסיונית והכנת דוגמאות
- לפברק microtoroids באמצעות יתוגרפיה, תחריט, ונמס הליך כפי שתואר לעיל 6. לפברק microtoroids על גבי פרוסות סיליקון (שבב) שיש לי קוטר גדול של 80-100 מיקרומטר, וקוטר קטן של 2 מיקרומטר בדרך כלל.
- להירגע בערך מטר של סיבים במצב יחיד אופטיים (125 חיפוי מיקרומטר, 4.3 מיקרומטר קוטר שדה במצב) מסליל הסיבים שלה.
- באמצע החלק התיר של הסיבים האופטיים, להפשיט קטע קטן (2.5 סנטימטרים) של ציפוי הפולימר סביב הסיב האופטי באמצעות חשפניות תיל. הערה: זה הוא החלק מהסיבים האופטיים שישמשו לevanescently זוג אור לתוך microtoroid.
- נקה את הסיבים הפשיטו עם אלכוהול isopropanol ומוך חופשי למחוק.
- להחזיק חלק זה של הסיבים במקום באמצעות בעל סיבים עשוי מהדק מגנטי.
- הסיבים הפשיטו דקים ל~ 500 ננומטר ידי meltinז ומושך באמצעות לפיד מימן ושני מנועי צעד נעים בכיוונים מנוגדים על 60 מיקרומטר / min. מקם את הסיבים האופטיים בתוך החלק העליון של הלהבה, שאמורה להיות ~ 10 מ"מ גבוה. פסק למשוך הסיבים כאשר השידור דרך הסיבים מפסיק משתנה, אשר יכול להיות במעקב או חזותי (על ידי צפייה באור שמפוזר רוחבי ממצמוץ הסיבים לסירוגין) או על ידי חיבור הסיבים לphotodiode אשר מצורף לאוסצילוסקופ .
- קליב קצה אחד של הסיבים האופטיים ולהכניס אותו לתוך מתאם סיבים חשוף. הנח הקצה הזה של הסיבים לקלט של photoreceiver.
- כמה סיבי הקצה השני של סליל הסיבים לליזר באמצעות מצמד סיבים אופטי.
- מניחים את שבב microtoroid על גבי בעל מדגם (פלדת אל-חלד, 37.8 מ"מ x 6.4 מ"מ x 3.2 מ"מ) או באמצעות אפוקסי או סרט דו צדדי.
- הר בעל מדגם על גבי שלב מיצוב שכולל של ננו-הבלטה 3-ציר (nשלב anocube) (ראה רשימת ציוד) על גבי מיקרומטר 3-ציר. לבצע את כל הניסויים על שולחן אופטי מבודד פניאומטית כדי למזער תנודות.
- עמדה גסה שבב המדגם באמצעות מיקרומטר 3-הציר.
- יישר מקביל שבב המכיל microtoroid לסיבים האופטיים באמצעות ננו-positioner. הערה: יישר את microtoroid במרחק של אורך גל אחד של אור הקלט (~ 633 ננומטר). להדמיה של תהליך זה משתמש בשתי עמודות הדמיה (צינור עם עדשה ומצלמה אובייקטיביות, לראות את רשימת ציוד) ממוקם בחלק העליון ובצד של השבב.
- לייעל את הקיטוב של אור הלייזר המכוון דרך הסיבים האופטיים באמצעות בקר קיטוב ב- קו (ראה רשימת ציוד) עם ידית כדי להתאים את הקיטוב. הערה: קיטוב אופטימלי מושגת כאשר לטבול הנמדד בהעברת הסיב האופטי מופיע הצר. שים לב לטבול זה על אוסצילוסקופ (ראה שלב 2.2 לפרטים נוספים).
- לִבנוֹתמדגם קאמרי ידי epoxying coverslip זכוכית על הבמה המדגם באמצעות שקופיות מיקרוסקופ הזכוכית כspacer. הערה: מארז פרספקס מכסה את כל ההתקנה עשוי להיות שימושי עבור מזעור זרמי אוויר. פתח קטן יש להשאיר כדי לאפשר פתרון להישאב בבאמצעות צינורות.
- תרמית לאזן השעיות חלקיק או תמיסות מימיות מולקולה בודדת ל≥ 1 שעה באמבט מים RT (~ 500 מיליליטר). הערה: דוגמאות מדוללות לריכוז הרצוי בצינורות microcentrifuge באמצעות המאגרים הקשורים צוינו מהיצרן, למשל, PBS או HEPES. אם אין אירועים מחייבים מזוהים, להגדיל את ריכוז מלח למאגר.
- חלקיקי מערבולת המכילים פתרונות קצרים (1 מיליליטר) ל~ 2 שניות.
- הזרק פתרונות חלקיקים המכילים לתוך תא המדגם של 1 מיליליטר / דקה באמצעות משאבת מזרק 1 מיליליטר.
- לאחר המדגם קאמרי מילא, לכבות את משאבת המזרק.
- המתן 30 שניות לפני שנתוני הקלטה כדי למזעראת ההשפעות של תנודות מכאניות הנובעות מזרימת נוזל שיכול להשפיע על המדידה.
נעילת 2. תדר
- Re-זוג toroid לסיבים האופטיים על ידי הזזת בעל המדגם עם nanopositioner, כי הצימוד יופרע בשל ההזרקה של נוזל.
- אתר את גל התהודה של microtoroid ידי סריקת לייזר קלט מבוקר מחשב באמצעות מגוון רחב של אורכי גל. לבצע שלב זה על ידי שליחת אות מתח צורת גל משולשת לאלמנט פיזואלקטריים בתוך בקר הלייזר המסדיר את אורך הגל של הלייזר. לבצע ניסויים באמצעות אור הנראה (635 ננומטר ± 2.5 ננומטר) כפי שיש קליטה נמוכה של אור במים באורך גל זה.
- מדוד את העברת האור דרך הסיבים האופטיים על ידי חיבור הפלט של הסיבים האופטיים לphotoreceiver אוטומטי מאוזנת. חבר את הפלט של photoreceiver לאוסצילוסקופ באמצעות כבל BNC. שים לב on אוסצילוסקופ כי באורך גל התהודה של microtoroid, שידור דרך הסיב האופטי טיפות.
- צרף את הפלט של photoreceiver לכניסה הראשית של תדירות נעילת בקר משוב (ראה רשימת ציוד) באמצעות כבל.
- הפעל את בקר משוב תדירות נעילה במצב נעילה אוטומטית באמצעות שיא העליון של נעילה עם תדר רעד של 2 קילוהרץ והמשרעת של תנודה אורך גל של 19 FM. באופן אמפירי להגדיר את ההגדרות יחסיות-נפרד נגזרות בחלון התוכנה באמצעות כללי כוונון זיגלר-ניקולס 14. הערה: ערכים אלה צריכים להיות מוגדרים רק פעם אחת בתחילת כל הניסויים.
- Auto-לנעול את אורך הגל של הלייזר לגל התהודה של microtoroid. לבצע שלב זה לאחר מילוי המדגם קאמרי. הערה: אם שינוי אורך הגל גדול מדי, אז בקר המשוב יאבד מנעול ולעבור באופן אוטומטי למצב סריקה כדי לאתר את מיקום אורך גל תהודה. OC זהכלאיים לגל עובר גדולים יותר מכ אחד linewidth (לפחות 600 FM עבור כל המערכות נחקרו כאן).
- להקליט את הפלט של בקר המשוב על 20 קילוהרץ באמצעות כרטיס רכישת נתונים 24 סיביות. לייצא את הנתונים כקובץ טקסט באמצעות תוכנת רכישת נתונים.
3. עיבוד נתונים וניתוח
- התמרת פורייה נתונים בMATLAB.
- נמוך לעבור את הנתונים באמצעות מסנן "לבנים-קיר" עם הפסקת בkHz 1 כדי להסיר את תדר הרעד שהוטל של 2 קילוהרץ (ראה נוסף קוד קובץ 1 צילום המסך).
- המחשוב ברמה גבוהה לסנן את הנתונים באמצעות גודל חלון של 16 הרץ. הערה: זה נעשה כדי להסיר מקורות ידועים של רעש, במקרה זה, רעש 60 הרץ קו אלקטרוני וההרמוניות שלה, כמו גם 100 הרץ (מגיע מהנהג הלייזר) וההרמוניות שלה (ראה נוסף קוד קובץ 1 צילום המסך).
- פורייה הפוך להמיר את הנתונים חזרה לתחום הזמן.
- מסנן חציון נתונים באמצעות חלוןגודל של 1,001 דגימות (ראה נוסף קוד קובץ צילום המסך 2).
- אתר שינויי צעד באורך גל התהודה באמצעות אלגוריתם הצעד-מציאת של et al Kerssemakers. 15.
- צור היסטוגרמות של משרעת של כל צעד מחייב.
- חישוב גודל חלקיקים באמצעות משוואה. (1) (ראה דיון).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
חלקיקים מחייבים אירועים נראים בבירור כשינויי צעד כמו באורך גל התהודה של microtoroid לאורך הזמן (איור 2 א). הגבהים של צעדים אלה מוצגים כהיסטוגרמה באיור 2. איורים 2-4 להראות עקבות נציג המחייב של exosomes (nanovesicles), חרוזים סיליקה 5 ננומטר, ואינטרלויקין -2 מולקולות אנושיות אחת, בהתאמה. העובדה שאירועי צעד כמו בקנה מידה עם גודל חלקיקים מראה כי הטכניקה שבוצעה כהלכה. זה עשוי להיות מנותח על ידי יצירת היסטוגרמה של גבהים צעד (איור 2) ולהשוות את גובה הצעד המרבי שנצפה לתחזיות תיאורטיות, כפי שיפורט בהמשך.
תרשים איור 1. בלוק של מערכת החישה toroid. אור מלייזר דיודה מתכונן הוא פיצול w ה- i חלק נשלח באמצעות הסיב האופטי שזוגות אור לtoroid והחלק האחרים נשלח ישירות לקלט אחד photoreceiver אוטומטי מאוזנת. הפלט של הסיבים האופטיים נשלח לכניסת השנייה של photoreceiver-מאוזנת האוטומטי. הפלט של photoreceiver נשלח לבקר המשוב שמווסת את אור הלייזר כדי לאתר את הערך של אורך גל התהודה של microtoroid. כחלקיקים להיקשר לtoroid, משמרות תדר תהודה. ההבדל בין אורך הגל של לייזר ואת אורך גל התהודה של microtoroid נשלח לבקר פרופורציונאלי-נפרד נגזרים המאפשר הלייזר כדי להתאים את אורך הגל של toroid במהירות ובצורה חלקה ככל האפשר. אנא לחץ כאן לצפייה גדולה יותר גרסה של נתון זה.
p_upload / 53,180 / 53180fig2.jpg "/>
שינוי איור 2. תהודת גל לאורך הזמן כמו 20 ננומטר חרוזים להיקשר אל פני השטח של microtoroid. Shift () באורך גל תהודה של microtoroid לאורך זמן כמו 20 ננומטר חרוזים להיקשר אל פני השטח. היסטוגרמה (ב) לגבהים (אמפליטודות) של כל אירוע צעד גל תהודה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
שינוי איור 3. תהודת גל לאורך הזמן כexosomes פרט להיקשר אל פני השטח של microtoroid. אירועים מחייבים פרט נתפסים כשינויים בדידים (מדרגות) באורך גל התהודה לאורך זמן."> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
שינוי אורך גל 4. תהודת איור לאורך זמן כחרוזי סיליקה 5 ננומטר להיקשר אל פני השטח של microtoroid. חלקיקים לדבוק פני השטח של toroid באמצעות ספיחה פסיבית. אירועים מחייבים חלקיקים נתפסים כצעדים בדידים באורך גל התהודה של toroid לאורך זמן. Desorption של חלקיק נתפס כצעד כלפי מטה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
שינוי איור 5. תהודת גל לאורך הזמן כIL-2 מולקולות נקשרים אל פני השטח של microtoroid. אירועים מחייבים Macromolecularנתפסים כצעדים בדידים באורך גל התהודה לאורך זמן. צעדים אלה נראים דומים לאלה באיור 4 כשני סוגים של חלקיקים בגודל דומה פחות או יותר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
כחלקיקים נקשר, גל התהודה (λ) של עליות toroid. אם חלקיק מסיר את חבלים מעל, גל התהודה יורד בהתאמה (אירוע צעד למטה). קוטר החלקיקים (ד) ניתן לקבוע באמצעות היסטוגרמות של משרעת של כל שלב אורך גל. הגובה של כל שלב אורך גל משתנה בהתאם לשינויים בגודל של החלקיקים הכבולים ובשל המיקום על microtoroid בי החלקיקים נקשר. השינוי המרבי באורך גל תהודה (גובה צעד) מתרחש כאשר חלקיקים לאגד בקו המשווה של microtoroid שבו השדה החשמלי (E 0, מקסימום) היא מקסימאלי. גובה מרבי צעד זה (Δλ) הוא קשור לקוטר חלקיקים באמצעות משוואה. (1) 8, שבו הוא רדיוס החלקיק, D הוא קבוע דיאלקטרי מבוסס על האינדקס שבירה של החלקיקים הכבולים והתקשורתיות סביבו, מ 'V הוא מצב הנפח של ניהול תאורהלא בתוך microtoroid נקבע באמצעות סימולציות אלמנטים סופיות 2, ו- E 0 (ים R) היא האמפליטודה של השדה החשמלי בקו המשווה החלקיקים נקבע גם באמצעות סימולציות אלמנטים סופיות:
היפוך משוואה. (1) מצביע על כך שעוצמת אות (Δλ) מאזניים עם חלקיקי נפח (3). גורם דיאלקטרי מוגדר כ:
שבו היא מקדם השבירה של התקשורת שמסביב, ושבירת המדד של החלקיקים. הערכות תיאורטיות לגודל חלקיקים המבוססות על משוואה (1), כמו גם היסטוגרמות וגודל קאל נוספתculations מוצגים ב 2, 16.
פרח עשוי להיות שונה למעקב מהיר יותר על ידי הגדלת התדירות שבה תדירות נעילת בקר משוב עוקבת אורך הגל של microtoroid. הליך עיבוד נתונים יכול להיות שונה על ידי שימוש בממוצע נע במקום מסנן חציון, ועדיין יכולים להיות התאוששו אירועים מחייבים, אולם מסנן החציון גורם קצות צעד להיות השתמרו טוב יותר. מגבלות של טכניקה זו כוללות את העובדה משמרת אורך הגל של microtoroid על חלקיקים מחייבים תלוי איפה במהוד אדמות החלקיקים. לפיכך, אישור של הכריכה של חלקיק יחיד מסתמך על הדור של היסטוגרמה של אירועים מחייבים בדידים רבים. אם אין אירועים מחייבים מובהקים מזוהים, להגדיל את ריכוז מלח של הממס עוזר.
המשמעות של שיטה זו ביחס לשיטות קיימות היא שאין תוויות נדרשות לחקור את מולקולת היעד.כריכת סלקטיבי עם זאת דורשת functionalizing החיישן עם נוגדנים. יתרונות נוספים כוללים את העובדה שמאז יש לי תהודה microtoroid אזורי לכידה גדולות יותר בהשוואה לשיטות תהודת plasmon פני השטח רגישות גבוהה, אירועי חלקיקים מחייבים נוטים יותר להתרחש. בנוסף, בגלל שפרחים אינם דורשים תגי ניאון שעשוי photobleach, הפרח הוא מסוגל מדידות (> 10 שניות) ארוכות עם רזולוציה זמן מהירה (אלפית שנייה).
צעדים קריטיים בפרוטוקול כוללים יישור להתחדד סיבים האופטיים עם microtoroid. ברגע שtoroid היא שקועה בתנועת נוזל, יותר מדי של הסיבים באמצעות נוזל יכול לגרום להתחדד לשבור, וכך לסיים את הניסוי. פרחים בניסוחו הנוכחי הוא לכן אינם מתאימים לניסויים בקנה המידה של שעות. בנוסף, ברגע שmicrotoroid כבר שקוע בנוזל וחלקיקים לאגד, גורם האיכות (Q) בלתי הפיך טיפות על סולם של שעות ואני שיא זמןocking עשוי סופו של הדבר להפוך לבלתי יציב. במצב זה נדרש התקן חדש. מכיוון שאנו להסס תדר הלייזר שלנו במגוון קטן מאוד סביב שיא התהודה, פרח לא בו זמנית לסרוק על פני כל ספקטרום התהודה ולכן אינו מודד שינויים בגורם איכות בזמן אמת כחלקיקים להיקשר. כאשר מסתכלים על גורם האיכות לפני ואחרי עקידת רק כמה חלקיקים, אנחנו לא רואים השפלה גורם Q משמעותית. אנו מצפים שזה בגלל שיש לי הכעכים וטהור המקוריים Q-גורם נמוך יחסית (Q הטעון במים של ~ 1x10 5 -5x10 6).
נציין כי רעש תנודות מושרה לייזר מופחת תוך שימוש photoreceiver-מאוזנת האוטומטי. אנו למזער את התנודות של הסיבים האופטיים נגד toroid על ידי הנחת הסיבים במגע ישיר microtoroid. בנוסף, אם הפרמטרים מח"ש אינם מוגדרים כהלכה, תנודות יופיעו, כלומר, המערכת לא במהירות וaccuratמשמרות גל מסלול איליי. כללי כוונון זיגלר-ניקולס ניתן להשתמש כדי להגדיר נכון את הגדרות PID 14. על פי הנהלים המפורטים כאן, זה צריך להיות אפשרי כדי לזהות וחלקיקים בגודל שנעו בין מאות ננומטרים עד כמה ננומטרים, כוללים מולקולות ביולוגיות בודדות.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Tunable diode laser | Newport | TLB-6300 | |
| Laser controller | Newport | TLB-6300-LN | |
| Frequency locking feedback controller | Toptica Photonics | Digilock 110 | |
| Auto-balanced photoreceiver | Newport | Model 2007 | |
| In-line polarization controller | General Photonics | PLC-003-S-90 | |
| 24-bit data acquisition card | National Instruments | NI-PCI-4461 | |
| Recombinant human interleukin-2 | Pierce Biotechnology | R201520 | |
| 20 nm polystyrene beads | Thermo Scientific | 3020A | |
| NanoCube XYZ Piezo Stage | Physik Instrumente | P-611.3 | |
| Optical table | Newport | VH3660W-OPT | |
| Objective lens for imaging column | Navitar Machine Vision | 1-60228 | |
| Imaging column (adaptor tube) | Navitar Machine Vision | 1-60228 | |
| High-Res CCD camera for imaging column | Edmund Industrial Optics | NT39244 |
References
- Lu, T., et al. High sensitivity nanoparticle detection using optical microcavities. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 108, 5976-5979 (2011).
- Su, J., Goldberg, A. F. G., Stoltz, B. Label-free detection of single nanoparticles and biological molecules using microtoroid optical resonators. Light: Science and Applications. , (2016).
- Knight, A. Single molecule biology. , Elsevier/Academic. (2009).
- Jonsson, U., et al. Real-time biospecific interaction analysis using surface plasmon resonance and a sensor chip technology. BioTechniques. 11, 620-627 (1991).
- Vollmer, F., Arnold, S. Whispering-gallery-mode biosensing: label-free detection down to single molecules. Nat. Methods. 5, 591-596 (2008).
- Armani, D. K., Kippenberg, T. J., Spillane, S. M., Vahala, K. J. Ultra-high-Q toroid microcavity on a chip. Nature. 421, 925-928 (2003).
- Vahala, K. J.
- Arnold, S., Khoshsima, M., Teraoka, I., Holler, S., Vollmer, F. Shift of whispering-gallery modes in microspheres by protein adsorption. Opt. Lett. 28, 272-274 (2003).
- Vollmer, F., Arnold, S., Keng, D. Single virus detection from the reactive shift of a whispering-gallery mode. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 105, 20701-20704 (2008).
- He, L., Ozdemir, S. K., Zhu, J., Kim, W., Yang, L. Detecting single viruses and nanoparticles using whispering gallery microlasers. Nat Nano. 6, 428-432 (2011).
- Dantham, V. R., et al. Label-free detection of single protein using a nanoplasmonic-photonic hybrid microcavity. Nano Lett. 13, 3347-3351 (2013).
- Baaske, M. D., Foreman, M. R., Vollmer, F. Single-molecule nucleic acid interactions monitored on a label-free microcavity biosensor platform. Nat Nanotechnol. 9, 933-939 (2014).
- Su, J. Label-Free Single Exosome Detection Using Frequency-Locked Microtoroid Optical Resonators. ACS Photonics. (9), 1241-1245 (2015).
- Åström, K. J., Murray, R. M. Feedback systems : an introduction for scientists and engineers. , Princeton University Press. (2008).
- Kerssemakers, J. W., et al. Assembly dynamics of microtubules at molecular resolution. Nature. 442, 709-712 (2006).
- Su, T. -T. J. Label-free detection of single biological molecules using microtoroid optical resonators. , California Institute of Technology. (2014).
