특별 한 광학 전송 인간의 혈 청에 심장 Biomarkers 척도를 사용 하 여
Summary
이 작품에서는 특별 한 광학 전송의 원리에 의해 작동 하는 높은-품질 감지 배열을 조작 하는 nanoimprinting 리소 그래피 방법을 설명 합니다. 바이오 센서 낮은-비용, 강력 하 고 사용 하기 쉬운, 그리고 심장 분을 검출할 수 있다 임상 관련 농도 (99번째 백분위 수 차단 ∼10-400 pg/mL, 분석 결과 따라)에서 혈 청에서 나.
Abstract
분석 결과 감도, 재현성, 및 인간 혈 청의 배경에 대해 analytes를 안정적으로 모니터링 하는 기능 포인트의 케어 (POC) 설정에서 임상 관련성을 바이오 센 싱 플랫폼에 대 한 중요 한 있습니다.
Nanoimprinting 리소 그래피 (NIL) 감지 영역 1.5 m m x 1.5 m m로 저렴 한 비용, 조작에 사용 되었다. 감지 표면 nanoholes, 약 140 nm2의 지역에 각각의 고 충실도 배열 되었다. 전무의 좋은 재현성 12 개별적으로 제조 된 표면에, 최소한의 칩 변형을 한 칩, 한 측정 전략을 가능 하 게. 이러한 지역화 된 nanoimprinted 표면 플라스몬 공명 (LSPR) 칩 안정적으로 bioanalyte에서에서 다양 한 2.5 biofluid에서 복잡 한 배경 가운데 75 ng/mL이 케이스, 인간 혈 청 농도 측정 하는 그들의 능력에 광범위 하 게 테스트 되었습니다. 없음 사용 차례로 필요가 현미경으로이 바이오 센서는 일반적으로 사용 가능한 실험실 광원 쉽게 인터페이스 될 수 있습니다 큰 감지 영역의 세대의 높은 정밀도. 이 바이오 센서에서에서 검색할 수 심장 분 혈 청 0.55 ng/ml, 탐지 (LOD)의 한도에서 높은 감도 가진 임상 관련입니다. 그들은 또한 낮은 칩 변화 (때문에 제조 프로세스의 높은 품질) 표시. 결과 널리 사용 되는 효소 연결 된 immunosorbent 분석 결과 (ELISA)와 commensurable-분석 실험을 기반으로 하지만 기술을 유지 한 LSPR 기반 감지 플랫폼 (즉, 적중이 소형화 및 멀티플렉싱, 그것의 장점 더 가능한 POC 응용 프로그램에 대 한).
Introduction
특별 한 광학 전송 (EOT)에서 첫 번째 보고서 Ebbesen 외. 19981에 의해 출판 되었음 이후 화학 센서 nanohole 배열에 따라 수많은 조사의 주제 되었습니다. 빛 nanohole 구조의 서브 파장 크기의 주기적인 배열에 impinges, 향상 된 전송 특정 파장에서 발생 합니다. 이 사건 빛 블로흐 파 표면 polariton (BW-SPP) 또는 지역화 된 표면 plasmons (LSP)2커플 때 발생 합니다.
기본 물리 법칙 같은 정기적인 배열 바이오 센 싱은 간단 때 악용. 분자 또는 금속의 인터페이스 근처의 흡착 스펙트럼에서 전송 밴드의 위치를 이동 하는 차례로 금속 접촉 매체의 유전율을 변경 합니다. 나노-엔지니어링 모양, 크기, 및 분리 거리3,,45스펙트럼 자체를 조정할 수 있습니다. 디자인, 센서 EOT에 따라 분자 바인딩 이벤트의 조사 기간 동안 특정 할당6,,78 을 용이 하 게 그들의 스펙트럼에서 특성 밴드 있다. 이것은 중요 한 이점을 상용 표면 플라스몬 공명 (SPR) 플랫폼 이다.
센서 EOT를 사용 하 여 일반적으로 광학 조명을된 빔 감지 표면에 입사 되도록 정렬 광원을 포함 한다. 기술 공동 폴리머 템플릿 및 간섭 및 나노 리소 그래피, 등 대형 nanohole 서피스를 생성 하는 빈약한 재현성9. 정확 하 게 날조 EOT 현상 보여 큰 표면에 이러한 제한으로 인해 광학 현미경 광원 및 검출기를 올바르게 배치 하는 데 필요한 했다. 단순화 기술, 높은 품질 nanoimprinting 리소 그래피 (NIL)10 고용 되었다. 이 칩에 감지 표면에 대 한 보고 현미경에 대 한 필요성을 제거 대형 센서 표면11 (mm-규모)의 생산을 사용할 수 있습니다. 대신,이 센서는 표준 광섬유 케이블을 쉽게 인터페이싱 될 수 있습니다.
이 nanohole 배열에 대 한 전송 봉우리 근처-적외선 영역 (NIR)을 볼 수에 포함 됩니다, 그것은 완벽 하 게 수성 환경에서 생체에 대 한 바인딩 이벤트 감지에 적합 합니다. Nanohole 배열의 예상된 광 동작 시뮬레이션 했다. 결과 다음 표준 굴절 인덱스 (RI)의 액체와 연구를 통해 확인 됩니다. 이 배열 심장 분의 농도 측정 하는 데 사용 했다 나 (cTnI) 인간의 혈 청의 복잡 한 배경에서. cTnI는 급성 심근 경색의 진단 위한 임상 골드 표준입니다.
이 센서를 사용 하 여 감지 하 여 탐지 (LOD)의 0.55 ng/mL의 제한에서 인간의 혈 청에 cTnI는 임상 관련 계량 가능 하다. 검출은 가장 일반적으로 사용 되는 기술이 도메인, 효소 연결 된 immunosorbent 분석 결과 (ELISA) 보다 훨씬 더 빠른. 또한, 감지 표면 수 쉽게 생성 및 따라서 재사용. 따라서,이 작품 복잡 한 biofluids 내에서 바이오 센 싱에 대 한 가능한 포인트의 케어 (POC) 기술로 nanohole 배열의 약속을 보여 줍니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
사건과 nanostructures 빛 사이 상호 작용을 시뮬레이션 그 변화는 분석의 농도의 기능으로 기록 될 수 있습니다 (전송 스펙트럼)에 적절 한 피크를 확인할 수 있습니다. 그 변화는 분석을 추적할 수 있습니다 오른쪽 밴드의 선택에 중요 한 센서의 구조에 대해 밴드의 지역화는 중요 하다. 시각화는 시뮬레이션을 통해 달성 될 수 있다. 이것은 또한 analytes의 바이오 센 싱을 수 있도록 하는 최적의 구조 ?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
AP 인정 교수 T Venkatesan, 감독, 누스 Nanoscience 및 나노기술 이니셔티브의 사무실 대리인 대통령 (싱가포르 국립 대학) (R-398-000-084-646)의 지원 합니다. CLD 지원의 싱가포르 교육부의 건강 국립 의료 연구 위원회 그것의 임상 과학자 자금 계획, NMRC/체코/035/2012, 그리고 싱가포르 국립 대학에서 인정합니다. Funders 연구 설계, 데이터 수집 및 분석, 결정 게시 또는 원고의 준비에 전혀 역할을 했다.
Materials
| 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 |
Referenzen
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