Collegamento sonde biologiche ai biosensori ottici che utilizza silice agenti di accoppiamento silanici

Summary

Biosensori interfacciarsi con ambienti complessi e biologici ed eseguire il rilevamento mirato alla combinazione di sensori altamente sensibili con sonde altamente specifici collegati al sensore tramite modifica della superficie. Qui, dimostriamo il funzionalizzazione superficiale di silice sensori ottici con biotina mediante agenti di accoppiamento silanici per colmare il sensore e l'ambiente biologico.

Abstract

Al fine di interfacciarsi con ambienti biologici, piattaforme biosensore, come il sistema popolare Biacore (basata sulla superficie Plasmon Resonance (SPR) tecnica), utilizzare varie tecniche modificazione superficiale, che possono, per esempio, impediscono incrostazione superficie, sintonizzare l' idrofobicità / idrofilicità della superficie, adattarsi ad una varietà di ambienti elettronici, e più frequentemente, inducono specificità verso un obiettivo di interesse. ^1-5 Queste tecniche estendere la funzionalità dei biosensori altrimenti altamente sensibili per applicazioni reali in ambienti complessi, tale come il sangue, urine, e l'analisi delle acque reflue. ^2,6-7 Mentre biosensori piattaforme commerciali, come Biacore, hanno ben capito, le tecniche standard per l'esecuzione di tali modifiche superficiali, queste tecniche non sono stati tradotti in modo standardizzato per altre etichette libere piattaforme di biosensori, come Whispering Galleria modalità (WGM) risonatori ottici. ^8-9 < / P>

Risonatori WGM ottiche rappresentano una tecnologia promettente per l'esecuzione di label-free rilevamento di una grande varietà di specie a ultra-basse concentrazioni ^6,10-12 L'elevata sensibilità di queste piattaforme è il risultato delle loro ottiche geometriche uniche:. Ottica risonatori WGM confine circolazione . luce a specifici, frequenze di risonanza integrali ¹³ Come il piattaforme SPR, il campo ottico non è completamente chiuso al dispositivo sensore, ma evanesces, questa "coda evanescente" può quindi interagire con specie nell'ambiente circostante. Questa interazione provoca l'indice di rifrazione efficace del campo ottico di cambiare, causando un leggero, ma rilevabile, spostare la frequenza di risonanza del dispositivo. Poiché il campo ottico circola, può interagire più volte con l'ambiente, con conseguente amplificazione intrinseca del segnale, e altissima sensibilità alle minime variazioni nell'ambiente. ^2,14-15

tenda "> Per eseguire il rilevamento mirato in ambienti complessi, queste piattaforme deve essere abbinata a una molecola sonda (di solito una metà di una coppia di legame, ad esempio gli anticorpi / antigeni) attraverso la modifica della superficie. ² Sebbene risonatori WGM ottici possono essere fabbricate in geometrie diverse da una varietà di sistemi materiali, la microsfere di silice è la più comune. Queste microsfere sono generalmente fabbricati sull'estremità di una fibra ottica, che fornisce un "gambo" con cui le microsfere possono essere movimentato durante gli esperimenti di funzionalizzazione e di rilevamento. chimiche superficiali silice può essere applicato per attaccare molecole sonda alle loro superfici, tuttavia, le tecniche tradizionali generati per substrati planari spesso non sono sufficienti per queste strutture tridimensionali, eventuali modifiche alla superficie delle microsfere (polvere, contaminazione, difetti superficiali, e rivestimenti irregolari) possono avere gravi, conseguenze negative sulla loro capacità di rilevazione. Qui, dimostriamo un approccio facileper la funzionalizzazione superficiale di microsfere di silice WGM risonatori ottici che utilizzano agenti di accoppiamento silanici per colmare il superficie inorganica e l'ambiente biologico, collegando biotina alla superficie della silice. ^8,16 Sebbene usiamo silice risonatori WGM microsfere come il sistema sensore in questa relazione, i protocolli sono generale e può essere utilizzato per funzionalizzare la superficie di qualsiasi dispositivo di silice con biotina.

Protocol

1. Fondo La biotina è attaccata alla superficie di questi dispositivi tramite un semplice processo in tre fasi (Figura 1). Per prima cosa, pulire la superficie e popolarlo con gruppi ossidrilici esponendo i dispositivi a uno plasma di ossigeno o di una soluzione piranha. In secondo luogo, usiamo deposizione di vapore per collegare l'agente di accoppiamento di silano terminati con un'ammina primaria ai gruppi ossidrilici mediante idrolisi e reazione di condensazione. I…

Discussion

Come descritto nei protocolli, abbiamo creato una piattaforma alloggiamento per cui il trasporto di silice microsfere dai gambi durante il processo di funzionalizzazione. Questa piattaforma alloggiamento è stato creato come una soluzione per la contaminazione superficiale e danni che il risultato della microsfera venire in contatto con le pareti dei vari contenitori utilizzati durante il processo di funzionalizzazione. Ci siamo resi conto della difficoltà principale nasce dalla sempre attaccare e staccare i singoli mi…

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