Silan Kaplin Ajanlar kullanarak Silika Optik Biyosensörler için Biyolojik Probları takılması
Summary
Biyosensörler karmaşık, biyolojik ortamlar ile arayüz ve yüzey modifikasyonu ile sensör takılı derece spesifik problar ile çok hassas sensörler birleştirerek hedeflenen algılaması gerçekleştirmek. Burada, sensör ve biyolojik çevre köprü silan ajanlar kullanılarak biotin ile silika optik sensör yüzeyi fonksiyonlandırmalar göstermektedir.
Abstract
Bu tür popüler BIAcore sistemi (Yüzey Plasmon Rezonans (SPR) tekniği dayalı) gibi biyolojik ortamları, biyosensör platformları ile arabirim için, örneğin, yüzey kirlenme önlemek için çeşitli yüzey modifikasyonu teknikleri, faydalanmak, ayar hidrofobiklik / yüzey hidrofiliklik, elektronik ortamlar çeşitli uyum ve en sık, faiz bir hedefe doğru yol özgüllük. 1-5 Bu teknikler gibi, karmaşık ortamlarda gerçek dünya uygulamaları aksi takdirde son derece hassas biyosensör işlevselliğini kan, idrar ve atık su analizi. 2,6-7 gibi BIAcore gibi ticari Biyoalgılayıcı platformlar, iyi anlaşılmış olmakla beraber, gibi yüzey değişiklikleri gerçekleştirmek için standart teknikler, bu tekniklerin diğer standart bir şekilde tercüme edilmemiştir etiket Böyle Galeri Modu (WGM) optik rezonatörler Whispering gibi ücretsiz biyoalgı platformları. 8-9 < / P>
WGM optik rezonatörler ultra düşük konsantrasyonlarda türlerin çok çeşitli etiket serbest tespiti gerçekleştirmek için umut vaat eden bir teknolojiyi temsil 6,10-12 bu platformların yüksek hassasiyet, benzersiz geometrik optik bir sonucudur. WGM optik rezonatörler loğusa dolaşımdaki . Belirli integral rezonans frekanslarda ışık SPR platformları gibi 13, optik alanında tamamen sensör cihazı ile sınırlı değil, evanesces; bu "fani kuyruk" sonra cevresindeki türleri ile etkileşime girebilir. Bu etkileşimin bir miktar ile sonuçlanan, değiştirmek için optik alanı etkili bir şekilde kırılma indisi neden olur, fakat saptanabilir, cihazın rezonans frekansı içinde kayar. Optik alanında dolaşır, çünkü sinyal içsel bir amplifikasyon sonuçlanan çevre ile birçok kez etkileşim ve edebilirsiniz ortamda küçük değişiklikler çok yüksek ışık hassasiyeti. 2,14-15
çadır "> WGM optik rezonatörler çeşitli geometrilerde imal edilebilir olsa da karmaşık ortamlarda hedef tespiti gerçekleştirmek için, bu platformlar yüzey modifikasyonu ile bir sonda molekülü (bağlayıcı bir çift genellikle yarısı, örneğin antikor / antijen). 2 eşleştirilmesi gerekir gelen malzeme sistemleri, çeşitli silis mikroküre en yaygın olanıdır. Bu mikroküreler genellikle mikrosferlerin fonksiyonlandırmalar ve algılama deneyler sırasında ele alınabilir hangi bir "kök" sağlayan fiber optik kablo, ucunda üretilmektedir. Silika yüzey kimyaları olabilir kendi yüzeylerine prob molekülleri bağlamak için uygulanabilir, fakat, düzlemsel yüzeyler için oluşturulan geleneksel teknikler, bu üç boyutlu yapılar için sık olarak yeterli değildir mikrosferler yüzeyinde herhangi bir değişiklik (toz, kirlenme, yüzey hataları ve düzgün olmayan kaplamalar) onların algılama yetenekleri üzerinde ciddi olumsuz sonuçlara yol açabilir. Burada, basit bir yaklaşım sergilemesilika yüzeye biotin takarak, inorganik yüzey ve biyolojik çevre köprü silan coupling ajanlar kullanılarak silika mikroküre WGM optik rezonatörler yüzey fonksiyonlandırmalar için. 8,16 Biz bu raporda sensör sistemi olarak silika mikroküre WGM rezonatörler kullanmalarına rağmen, protokolleri, genel olarak ve biotin ile herhangi bir silika cihazın yüzeyi fonksiyonalize kullanılabilir.Protocol
Discussion
Protokolleri açıklandığı gibi, biz hangi fonksiyonlandırmalar süreç boyunca kendi saplarla silika mikrosferlerin taşımak için bir yuva platformu oluşturulmuştur. Bu konut platformu fonksiyonlandırmalar sürecinde kullanılan çeşitli kapların duvarları ile temas mikroküre kaynaklanan yüzey kirlenme ve hasar için bir çözüm olarak oluşturuldu. Biz sürekli fonksiyonlandırmalar sürecinde farklı kaplarda bireysel mikroküreler bağlama ve ayırma kaynaklanıyordu ana zorluk gerçekleştirdi. Bu g?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar minnetle bu protokol geliştirilmiştir süre içinde destek için Güney Kaliforniya Üniversitesi'nden Prof Andrea Armani kabul ediyorsunuz. Bu çalışmanın ilk geliştirme finansmanı Ulusal Bilim Vakfı tarafından sağlandı [085.281 ve 1.028.440] ve Ulusal Sağlık Enstitüsü Direktörü Yeni Yenilikçisi Ödülü Programı ile Ulusal Sağlık Enstitüsü [1DP2OD007391-01]. Ek bilgiler mevcuttur http://web.missouri.edu/ ~ hunthk / .
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| Methanol | Fisher | 67-56-1 | ACS grade |
| Sulfuric Acid | Fisher | 8014-95-7 | Fuming |
| Hydrogen Peroxide | Fisher | 7722-84-1 | 30 wt % |
| Aminopropyltrimethoxysilane | Fisher | 13822-56-5 | |
| NHS-biotin EZ linker | Pierce | 20217 | |
| Dimethylsulfoxide | Fisher | 67-68-5 | Anhydrous |
| Fluorescein Isothiocyanate | Pierce | 46425 | |
| Phosphate Buffered Saline | Fisher | 7647-14-5 | Powder concentrate |
| Sodium Bicarbonate Buffer | Fisher | NC0099321 | |
| Texas Red – Avidin Conjugate | Pierce | A820 | |
| Optical Fiber | Newport | F-SC | |
| Fiber Stripper | Fiber Instrument Sales | NN-175 | No-Nik 175 um stripper |
| Kimwipes | Fisher | 06666A | |
| Bare Fiber Cleaver | Ilsintech | Cl-03A | |
| Glass Microscope Slides | Fisher | 12-550B | |
| Polypropylene Vials | Fisher | 03-341-75A | 60 mL, hinged cap |
| Incubating Rocker | VWR | 12620-910 | |
| Vacuum Desiccator | Fisher | 08-594-15B |
References
- Datar, R. Cantilever Sensors: Nanomechanical Tools for Diagnostics. MRS Bull. 34, 449-454 (2009).
- Hunt, H. K., Armani, A. M. Label-free biological and chemical sensors. Nanoscale. 2, 1544-1559 (2010).
- Sundberg, F., Karlsson, R. Rapid detection and characterization of immune responses using label-free biacore immunoassays. Immunology. 120, 46-47 (2007).
- Hermanson, G. T. . Bioconjugate Techniques. , (2008).
- Bernards, M. T., Cheng, G., Zhang, Z., Chen, S. F., Jiang, S. Y. Nonfouling polymer brushes via surface-initiated, two-component atom transfer radical polymerization. Macromolecules. 41, 4216-4219 (2008).
- Fan, X. D. Sensitive optical biosensors for unlabeled targets: A review. Anal. Chim. Acta. 620, 8-26 (2008).
- Qavi, A. J., Washburn, A. L., Byeon, J. Y., Bailey, R. C. Label-free technologies for quantitative multiparameter biological analysis. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 394, 121-135 (2009).
- Hunt, H. K., Soteropulos, C., Armani, A. M. Bioconjugation Strategies for Microtoroidal Optical Resonators. Sensors. 10, 9317-9336 (2010).
- Kalia, J., Raines, R. T. Advances in Bioconjugation. Curr. Org. Chem. 14, 138-147 (2010).
- Matsko, A. B., Savchenkov, A. A., Strekalov, D., Ilchenko, V. S., Maleki, L. Review of Applications of Whispering-Gallery Mode Resonators in Photonics and Nonlinear Optics. IPN Progress Report. , 42-162 (2005).
- Armani, A. M., Kulkarni, R. P., Fraser, S. E., Flagan, R. C., Vahala, K. J. Label-free, single-molecule detection with optical microcavities. Science. 317, 783-787 (2007).
- Zhu, J. On-chip single nanoparticle detection and sizing by mode splitting in an ultrahigh-Q microresonator. Nat. Photon. 4, 122-122 (2010).
- 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).
- Vollmer, F., Arnold, S. Whispering-gallery-mode biosensing: label-free detection down to single molecules. Nat. Methods. 5, 591-596 (2008).
- 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).
- Hunt, H. K., Armani, A. M. Recycling microcavity optical biosensors. Opt. Lett. 36, 1092-1094 (2011).
- Soteropulos, C. E., Hunt, H. K., Armani, A. M. Determination of binding kinetics using whispering gallery mode microcavities. Appl. Phys. Lett. 99, 103703-103703 (2011).
