Colocación de sondas biológicas de biosensores ópticos de silicio mediante agentes de acoplamiento de silano

Summary

Biosensores interactuar con entornos complejos, biológicos y realizar una detección selectiva mediante la combinación de sensores altamente sensibles con sondas muy específicas que figuran en el sensor a través de modificación de la superficie. Aquí, se demuestra la funcionalización de la superficie de los sensores ópticos de sílice con biotina utilizando agentes de acoplamiento de silano para reducir el sensor y el entorno biológico.

Abstract

Con el fin de interactuar con los entornos biológicos, plataformas de biosensores, como el popular sistema de Biacore (basado en la resonancia plasmón superficial (SPR), la técnica), hacer uso de diversas técnicas de modificación de la superficie, que pueden, por ejemplo, evitar todo exceso de superficie, ajustar el hidrofobicidad / hidrofilicidad de la superficie, adaptarse a una variedad de entornos electrónicos, y más frecuentemente, inducir especificidad hacia un objetivo de interés. ^1-5 Estas técnicas extender la funcionalidad de los biosensores de otro modo altamente sensibles a aplicaciones reales en entornos complejos, tales como la sangre, la orina y análisis de aguas residuales. ^2,6-7 Aun cuando las plataformas comerciales de biosensores, como Biacore, han entendido bien, las técnicas estándar para la realización de estas modificaciones de la superficie, estas técnicas no se han traducido de una manera estandarizada de otra etiqueta libres de las plataformas de biosensores, como Whispering Gallery Mode (WGM) resonadores. ^8-9 menores / P>

WGM resonadores ópticos representan una tecnología prometedora para la realización de la etiqueta sin detección de una amplia variedad de especies en muy bajas concentraciones ^6,10-12 La alta sensibilidad de estas plataformas es el resultado de sus únicas óptica geométrica. WGM óptica confinan resonadores de circulación . luz en frecuencias específicas, resonancia integrales ¹³ Al igual que el plataformas SPR, el campo óptico no está totalmente confinado en el dispositivo sensor, pero agotaría; esta "cola evanescente", entonces puede interactuar con especies en el entorno circundante. Esta interacción hace que el índice de refracción efectivo del campo óptico a cambiar, dando lugar a una ligera, pero detectables, desplazar en la frecuencia de resonancia del dispositivo. Debido a que el campo óptico circula, puede interactuar muchas veces con el medio ambiente, dando como resultado una amplificación inherente de la señal, y la sensibilidad muy alta a los cambios menores en el medio ambiente. ^2,14-15

tienda "> Para realizar la detección específica en entornos complejos, estas plataformas debe ser emparejado con una molécula sonda (normalmente una media de un par de unión, por ejemplo, anticuerpos o antígenos) a través de modificación de superficie. ² Aunque resonadores WGM ópticos pueden ser fabricados en varias geometrías de una variedad de sistemas de materiales, la microesfera de sílice es el más común. Estas microesferas se fabrican generalmente en el extremo de una fibra óptica, que proporciona un "tallo" por el que las microesferas se pueden manejar durante los experimentos de funcionalización y detección. químicas de sílice de superficie pueden aplicarse para unir moléculas de la sonda a su superficie, sin embargo, las técnicas tradicionales generados para sustratos planares a menudo no son adecuados para estas estructuras tridimensionales, como cualquier cambio en la superficie de las microesferas (polvo, contaminación, defectos en la superficie, y revestimientos desiguales) puede tener consecuencias graves y negativas en sus capacidades de detección. este sentido, demuestran un enfoque simplistapara la funcionalización de la superficie de la sílice de microesferas WGM resonadores ópticos utilizando agentes de acoplamiento de silano para cubrir la superficie inorgánica y el entorno biológico, mediante la adición de biotina a la superficie de la sílice. ^8,16 A pesar de que utiliza sílice resonadores WGM de microesferas como el sistema de sensores en el presente informe, los protocolos son generales y se puede utilizar para funcionalizar la superficie de cualquier dispositivo de sílice con biotina.

Protocol

1. Fondo La biotina se une a la superficie de estos dispositivos a través de un simple proceso de tres pasos (Figura 1). En primer lugar, limpiar la superficie y rellenarla con los grupos hidroxilo mediante la exposición de los dispositivos de plasma de oxígeno ya sea o solución de pirañas. En segundo lugar, se utiliza la deposición de vapor para unir el agente de acoplamiento de silano terminado con una amina primaria a los grupos hidroxilo a través de hidrólisis y re…

Discussion

Como se describe en los protocolos, se creó una plataforma de vivienda por el cual para el transporte de la sílice microesferas por sus tallos en todo el proceso de funcionalización. Esta plataforma de vivienda fue creado como una solución a la contaminación de la superficie y el daño que resultó de la microesfera que entren en contacto con las paredes de los diversos recipientes utilizados en el proceso de funcionalización. Nos dimos cuenta de la principal dificultad surgió de forma constante y el desprendimie…

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