Biosensors은 복잡한 생물 학적 환경과 인터페이스 및 표면 변형을 통해 센서에 부착된 매우 구체적인 프로브와 고감도 센서를 결합하여 타겟 검색을 수행합니다. 여기서는 센서 및 생물 학적 환경을 해소하기 위해 실란 커플링 에이전트를 이용하여 비오틴과 실리카 광 센서의 표면 작용화를 보여줍니다.
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이 논문에서
요약
초록
이러한 인기 Biacore 시스템 (표면 Plasmon 공명 (SPR) 기술을 기반으로)와 같은 생물 학적 환경, 바이오 센서 플랫폼과 인터페이스하기 위해, 예를 들면, 표면 오염을 방지 수있는 다양한 표면 변형 기법 사용을 만들 조정 소수성 / 표면의 친수성, 전자 환경의 다양한 적응, 그리고 자주, 관심의 대상으로 특이성을 유도. 1-5 이러한 기법 등, 복잡한 환경에서 실제 응용 프로그램에 달리 매우 민감한 biosensors의 기능을 확장할 수 혈액, 소변, 폐수 분석. 2,6-7은 같은 Biacore와 같은 상업 biosensing 플랫폼, 잘 이해하고 있지만로서, 이러한 표면 개조를 수행하기위한 표준 기술은 이러한 기술은 다른 표준화된 방식으로 번역되지 않은 레이블 - 이러한 갤러리 모드 (WGM) 광학 resonators 글린 등 무료 biosensing 플랫폼. 8-9은 < / P>
WGM 광학 resonators는 초저 농도의 종 다양한 라벨 프리 검출을 수행하기위한 유망한 기술을 대표하는 6,10-12 이러한 플랫폼의 높은 감도 자신의 독특한 기하학적 광학의 결과입니다. WGM 광학 resonators 경계가 순환 . 구체적이고 필수적인 공진 주파수의 빛을 SPR 플랫폼처럼 13, 광학 필드가 완전히 센서 장치에 국한되지 않지만 evanesces;이 "사라져가는 꼬리"는 다음 주변 환경의 수종과 상호 작용할 수 있습니다. 이러한 상호 작용은 약간 그 결과 변경하는 광학 분야의 효과적인 굴절률을 초래하지만, 감지, 장치의 공진 주파수로 이동합니다. 광학 필드 순환 때문에 신호의 고유 증폭 그 결과 환경을 여러 번 상호 작용, 그리고 환경의 사소한 변화에 매우 높은 감성. 2,14-15 십t "> WGM 광학 resonators는 여러 가지 형상으로 가공 수 있지만 복잡한 환경에서 타겟으로 탐지를 수행하려면 다음 플랫폼은 표면의 수정을 통해 프로브 분자 (결합 쌍 보통 절반, 예를 들어 항체 / 항원) 2.와 결합해야부터 재료 시스템의 다양한 실리카 microsphere는 가장 일반적입니다.이 microspheres은 일반적으로 microspheres가 작용화 및 검출 실험을하는 동안 처리할 수있는가 "줄기"를 제공하는 광섬유의 끝단에 가공하고 있습니다. 실리카 표면 화학 수 있습니다 그들의 표면에 프로브 분자를 장착 적용할 수 있지만, 평면 기판에 대해 생성된 전통적인 기법이 입체 구조를 위해 종종 충분하지 않습니다로서 microspheres의 표면에 어떠한 변경 사항 (먼지, 오염, 표면 결함, 그리고 고르지 코팅) 그들의 검출 능력에 대한 심각한, 부정적인 결과를 가질 수 있습니다. 여기서는 손쉬운 접근 방식을 보여주는실리카 표면에 비오틴을 첨부하여, 무기 표면 및 생물 학적 환경을 해소하기 위해 실란 커플링 에이전트를 사용하여 실리카 microsphere WGM 광학 resonators의 표면 작용화입니다. 8,16 우리가이 리포트에서 센서 시스템으로 실리카 microsphere의 WGM의 resonators를 사용하지만, 프로토콜은 일반적이며, 비오틴과 함께 모든 실리카 장치의 표면을 functionalize하는 데 사용할 수 있습니다.
프로토콜
1. 배경
비오틴은 간단한 3 단계 과정 (그림 1)를 통해 이러한 장치의 표면에 붙어있다. 첫째, 우리는 표면을 청소하고 산소 플라즈마 또는 고생 솔루션 중 하나에 장치를 노출하여 히드록실 그룹과 그것을 채웁니다. 둘째, 우리는 가수 분해와 축합 반응을 통해 히드록실 그룹에 일차 아민과 종료 실란 커플링 에이전트를 장착 증기 증착법을 사용합니다. 셋째, 우리는 N-hydroxysuccinimide (보건국) 에스테르 화학을 통해 표면에 비오틴을 첨부합니다. 우리는이 기술을 이용해 주셔서 더욱 이러한 기술의 발전에 대한 정보뿐만 아니라, 우리의 동기에 대한 설명에 대한 우리의 이전 작업에 관심있는 독자를 안내할 8.
이러한 반응의 성공뿐만 아니라, 비오틴의 추가 후 일차 아민의 추가 후 광학 및 형광 현미경을 통해 평가할 수있다. 동안 광학 m표면 작용화 프로토콜도 microsphere 표면, 또는 오염 물질의 손상이 발생한 경우 icroscopy를 결정하는 데 사용할 수 있습니다, 형광 현미경은 비오틴 분자의 표면 커버 리지의 품질과 균일를 확인하는 데 사용뿐만 아니라, 비오틴의 기능에있다 표면 (strept) 아비딘으로 바인딩합니다. 표면....
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토론
프로토콜에 설명한 바와 같이, 우리가하는 작용화 과정 내내 자신의 줄기에 의해 실리카 microspheres의 수송을 주택 플랫폼을 만들었습니다. 이 주택 플랫폼 작용화 과정 전반에 걸쳐 사용되는 각종 용기의 벽면과 접촉으로 오는 microsphere에서 발생한 표면 오염 및 손상에 대한 솔루션으로 만들었습니다. 우리는 끊임없이 작용화 과정에서 다른 컨테이너로 개별 microspheres를 장착하고 분리에서 발생한 주요 어려움을 깨달았다. 그것은 줄기에 집중하여 핀셋으로 각각 개별적으로 이동할 때 개체에 대한 microsphere를 솔질을 방지하기 어려웠습니다. 유리 슬라이드의 각 microsphere의 위치를 안정화함으로써, 우리는 microsphere의 줄기 단순히 유리 슬라이드를 처리하여 다양한 컨테이너에서 퇴원 microspheres의 번호를 이동할 수 있었다합니다. 이러한 방법으로 우리는 이러한 dev에 많은 functionalize 수 있었다동시에 얼음은, 우리는 피해가, 작용 microspheres를 만드는.......
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공개 사항
관심의 어떠한 충돌 선언 없습니다.
감사의 글
저자들은 기꺼이이 프로토콜이 개발되었다 시간 동안 지원 남부 캘리포니아 대학에서 교수 안드레아 아르마니을 인정합니다. 이 작품의 초기 개발을위한 기금은 국립 과학 재단 (NSF)에 의해 제공되었다 [085,281 및 1,028,440]와 NIH 원장의 새로운 혁신 보너스 프로그램을 통해 건강의 국립 연구소 [1DP2OD007391-01]. 자세한 내용은에서 구할 수있다 http://web.missouri.edu/ ~ hunthk / .
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 시약의 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
| 메탄올 | 어부 | 67-56-1 | ACS 학년 |
| 황산 | 어부 | 8014-95-7 | 발연 |
| 과산화수소 | 어부 | 7722-84-1 | 30 wt %의 |
| Aminopropyltrimethoxysilane | 어부 | 13822-56-5 | |
| 보건국-비오틴 EZ의 링커 | 찌르다 | 20,217 | |
| Dimethylsulfoxide | 어부 | 67-68-5 | 무수의 |
| 플루오레신 Isothiocyanate | 찌르다 | 46,425 | |
| 인산염은 염분 버퍼 | 어부 | 7647-14-5 | 분말 농축 |
| 나트륨 중탄산염 버퍼 | 어부 | NC0099321 | |
| 텍사스 레드 - 아비딘 결합하다 | 찌르다 | A820 | |
| 광섬유 | 뉴 포트 | F-SC | |
| 섬유 스트리퍼 | 섬유 악기 판매 | NN-175 | 노 닉 175 음 스트리퍼 |
| Kimwipes | 어부 | 06666A | |
| 베어 섬유 클리버 | Ilsintech | CL-03A | |
| 유리 현미경 슬라이드 | 어부 | 12-550B | |
| 폴리 프로필렌 튜브 | 어부 | 03-341-75A | 60 ML, 힌지 캡 |
| 로커를 잠복기 | VWR | 12620-910 | |
| 진공 건조기 | 어부 | 08-594-15B |
참고문헌
- 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.
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