Метка без оптического биосенсора для выявления быстрые бактерий вводится. Биосенсор на основе наноструктурированного пористого Si, которая предназначена для захвата непосредственно в клетки-мишени бактерий на его поверхности. Мы используем моноклональных антител, иммобилизованных на пористую преобразователя, как захвата зондов. Наши исследования показывают, применимость этих биосенсоров для обнаружения низких бактериальных концентрации в течение нескольких минут без предыдущего обработки образцов (например, лизиса клеток).
Метка без оптического биосенсора на основе наноструктурированного пористого кремния предназначен для быстрого захвата и обнаружения кишечной палочки K12 бактерий, как модель микроорганизма. Биосенсор основан на прямое связывание клеток бактерий-мишеней на ее поверхности, в то время как не предварительной обработки (например, путем лизиса клеток) из исследуемого образца не требуется. Мезопористого Si тонкая пленка используется в качестве оптического элемента датчика биосенсора. Под освещении белым светом, пористый слой отображает хорошо решены Фабри-Перо картины полос в ее отражения спектра. Применение быстрого преобразования Фурье (FFT) с результатами данных об отражательной способности в одном пике. Изменения в интенсивности пика FFT контролируются. Таким образом, целевые бактерии захватить на поверхность биосенсора, через антиген-антитело взаимодействия, вызывает измеримые изменения в интенсивности БПФ пиков, что позволяет для «реального времени» наблюдения привязанности бактерий.
нт "> мезопористый фильм Si, сфабрикованы электрохимического процесса анодирования, сопряжена с моноклональных антител, специфичных для бактерий-мишеней. обездвиживание, immunoactivity и специфичность антител подтверждены люминесцентных экспериментов маркировки. После того, как биосенсор подвергается целевые бактерии, клетки непосредственно захвачен на антитела с модифицированной поверхностью пористого Si. Эти конкретные записи событий привести к изменениям интенсивности в интерференционной оптической тонкопленочной спектра биосенсора. Показано, что эти биосенсоры могут обнаружить концентрацию относительно низкие бактерий (обнаружение предел 10 4 клеток / мл) в менее чем за час.Ранний и точная идентификация патогенных бактерий является чрезвычайно важным для безопасности пищевых продуктов и воды, экологический мониторинг, и точка-в-санитарной диагностики 1. Как традиционные методы микробиологии занимают много времени, трудоемкий, и не имеют способность обнаруживать микроорганизмы в "реальном времени" или вне лабораторных условиях, биосенсоры развиваются для решения этих задач 2-5.
В последние годы, пористый Si (PSI) возник как перспективной площадки для разработки датчиков и биосенсоров 6-20. За последние десять лет многочисленные исследования, касающиеся PSI на основе оптических датчиков и биосенсоров были опубликованы 21,22. Наноструктурированных PSi слой обычно изготавливают путем электрохимического анодного травления от монокристаллического пластины кремния. Полученные PSi наноматериалы проявляют многие выгодные характеристики, такие как большой поверхности и свободного объема, размеры пор, которыми можно управлять и перестраиваемый Optiческих свойств 10,16. Оптические свойства пси слоя, например, ФЛ 8,11 и белый свет отражения на основе интерферометрии 7,19, находятся под сильным влиянием условий окружающей среды. Захват гостевых молекул / целевых аналитов в пористом слоя приводит к изменению среднего показателя преломления пленки, наблюдаемого в качестве модуляции в спектре фотолюминесценции или в виде сдвига длины волны в спектре отражения 10.
Хотя подавляющее инновации в PSi технологии оптического биосенсора, есть только несколько сообщений о пси-платформ для обнаружения бактерий 6,8,20,23-29. Кроме того, большинство из этих доказательств правильности концепции исследований продемонстрировали "косвенное" обнаружение бактерий. Таким образом, как правило, до лизиса клеток требуется для извлечения целевых фрагментов белка / ДНК, характерные для исследованных бактерий 29. Наш подход заключается в непосредственно захватить целевые бактерииклетки на PSi биосенсора. Таким образом, моноклональные антитела, которые являются специфическими для целевой бактерии, обездвижены на пористой поверхности. Связывание бактериальных клеток, с помощью антиген-антитело взаимодействий, на поверхность биосенсора вызывать изменения амплитуды (интенсивность) отражательной спектра 24-26.
В этой работе мы сообщаем о строительстве оптического PSi основе биосенсора и продемонстрировать свое применение в качестве метки без биодатчиков платформы для обнаружения кишечной палочки (E.coli) K12 бактерии (используемые в качестве модельного микроорганизма). Мониторинг оптический сигнал свет, отраженный от пси наноструктуры из-за Фабри-Перо тонкопленочного помех (рис. 1А). Изменения в светло-амплитудной / интенсивности коррелируют с определенной иммобилизации клеток бактерий-мишеней на поверхность биосенсора, что позволяет для быстрого обнаружения и определения количества бактерий.
Метка свободного оптического иммуносенсор, на основе PSIO 2 наноструктуры (тонкая пленка Фабри-Перо) изготовлен, и его потенциал применимость в качестве биосенсора для обнаружения бактерий подтверждается.
Изменения и устранение неисправностей
Одна и?…
The authors have nothing to disclose.
Эта работа была поддержана Израильской научного фонда (грант № 1118/08 и грант № 1146/12) и Kroll исследовательского фонда Минна Мемориал. ES выражает благодарность за финансовую поддержку Рассела Berrie нанотехнологий института.
Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
Si wafer | Siltronix Corp. | Highly-B-doped, p-type, 0.0008 Ω-cm resistivity, <100> oriented | |
Aqueous HF (48%) | Merck | 101513 | |
Ethanol absolute | Merck | 818760 | |
PBS buffer solution (pH 7.4) | prepared by dissolving 50 mM Na2HPO4, 17 mM NaH2PO4, and 68 mM NaCl in Milli-Q water (18.2 MΩ) | ||
Saline 0.85% w/v | prepared by dissolving 0.85 g NaCl in 100 ml Milli-Q water (18.2 MΩ) | ||
95% (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTS) | Sigma Aldrich Chemicals | 175617 | |
PEO-iodoacetyl biotin | Sigma Aldrich Chemicals | B2059 | |
Streptavidin (SA) | Jackson ImmunoResearch Labs Inc. | 016-000-114 | |
Fluorescein (DTAF)-streptavidin | Jackson ImmunoResearch Labs Inc. | 016-010-084 | |
Biotinylated-rabbit IgG | Jackson ImmunoResearch Labs Inc. | 011-060-003 | |
Fluorescently tagged anti-rabbit IgG | Jackson ImmunoResearch Labs Inc. | 111-095-003 | |
Fluorescently tagged anti-mouse IgG | Jackson ImmunoResearch Labs Inc. | 115-095-003 | |
Biotinylated E. coli antibody | Jackson ImmunoResearch Labs Inc. | 1007 | |
E. coli (K-12) | was generously supplied by Prof. Sima Yaron, Technion |