Les Chercheurs produisent l'outil ultra-sensible neuf pour le produit chimique, l'ADN et l'analyse de protéine

Published on February 16, 2013 at 6:00 AM · No Comments

Employant des caractéristiques optiques d'abord expliquées par les Romains antiques, les chercheurs à l'Université de l'Illinois au l'Urbana-Champagne ont produit un roman, un outil ultra-sensible pour le produit chimique, un ADN, et une analyse de protéine.

« Avec ce dispositif, la spectroscopie nanoplasmonic se sentir, pour la première fois, devient se sentir colorimétrique, exigeant seulement les yeux nus ou la photographie en couleur visible normale, » le Logan Liu, un professeur adjoint expliqué d'élém. élect. et d'ingénierie informatique et de la bio-ingénierie chez l'Illinois. « Il peut être utilisé pour la représentation chimique, la représentation biomoléculaire, et l'intégration aux dispositifs portatifs de microfluidics pour des laboratoire-sur-puce-applications. Les résultats de Son équipe de recherche ont été décrits dans l'article de panneau de l'édition inaugurale des Matériaux Optiques Avancés (AOM, partie optique de Matériaux Avancés).

La cuvette de Lycurgus a été produite par les Romains dans 400 A.D. Made d'une glace dichroïque, les différentes couleurs de documents célèbres de cuvette selon si ou non la lumière traverse elle ; rouge une fois allumé par derrière et vert une fois allumé de dans le front. C'est également l'origine de l'inspiration pour toute l'étude contemporaine de recherche-le de nanoplasmonics des phénomènes optiques à proximité de nanoscale des surfaces métalliques.

« Cet effet dichroïque a été réalisé en comprenant des parts minuscules d'or minuscule meulé et poussière d'argent dans la glace, » Liu a ajouté. « Dans notre recherche, nous avons produit un alignement à haute densité de vaste zone d'une cuvette de Lycurgus de nanoscale utilisant un substrat en plastique transparent pour réaliser se sentir colorimétrique. Le senseur se compose d'environ un milliard de cuvettes nanoes dans un alignement avec l'ouverture de sous-longueur d'onde et décoré des nanoparticles en métal sur les parois latérales, ayant la forme et les propriétés assimilées comme les cuvettes de Lycurgus affichées dans un musée Britannique. Liu et son équipe ont été en particulier excités par les caractéristiques extraordinaires du matériau, fournissant la sensibilité de 100 fois mieux que n'importe quel autre dispositif nanoplasmonic enregistré.

Les techniques Colorimétriques sont principalement attrayantes à cause de leur coût bas, l'utilisation du matériel peu coûteux, condition moins matériel de transduction du signal, et surtout, fournissant simple-à-comprenez les résultats. Le senseur Colorimétrique peut être utilisé pour l'identification analytique qualitative ainsi que l'analyse quantitative. Le design actuel activera également le développement des technologies neuf dans le domaine de la puce ADN de DNA/protein.

« Notre senseur colorimétrique étiquette étiquette élimine le besoin de l'étiquetage problématique de fluorescence des molécules de protéine d'ADN, et l'hybridation de la sonde et de la molécule-cible est trouvée du changement de couleur du senseur, » a indiqué Manas Gartia, le premier auteur de l'article, « Colorimetrics : Imagerie par Résonance Colorimétrique de Plasmon Utilisant des Alignements Nanos de Cuvette de Lycurgus. » « Notre senseur actuel exige juste d'une source lumineuse et d'un appareil-photo de remplir l'ADN sentant le procédé. Ceci ouvre la possibilité pour le détecteur téléphone-basé mobile abordable, simple et sensible de se développer d'ADN de puce ADN dans le futur proche. En Raison de son coût bas, de simplicité dans le design, et de sensibilité élevée, nous envisageons la vaste utilisation du dispositif pour des puces ADN d'ADN, de l'examen critique thérapeutique d'anticorps pour la découverte de médicaments, et du dépistage d'agent pathogène dans la configuration faible de moyen. »

Gartia a expliqué que l'interaction de lumière-substance utilisant des alignements de trou de sous-longueur d'onde provoque des phénomènes optiques intéressants tels que la boîte de vitesses optique améliorée (SPPs) assistée de polaritons extérieurs de plasmon (EOT). En cas d'EOT, la quantité de la lumière plus que prévue peut être transmise par des nanoholes sur les films minces autrement opaques en métal. Puisque le de film métallique mince a la résonance extérieure appelée spéciale de plasmon de propriété optique (SPR) qui est affectée par les matériaux environnants de montant minuscule, un tel dispositif a été utilisé en tant qu'applications biosensing.

Selon les chercheurs, la plupart des études précédentes se sont principalement concentrées sur structures bidimensionnelles manipulantes d'EOT de dans-plan (les 2D) telles qu'ajuster le diamètre de trou, la forme, ou la distance entre les trous. De plus, la plupart des études précédentes sont concernées par les trous droits seulement. Ici, l'EOT est assistée principalement par le SPPs, qui limite la sensibilité et le facteur de mérite disponibles à de tels dispositifs.

« Notre design actuel utilise la structure plasmonic d'alignement périodique du trou 3D conique parlongueur d'onde. Contrairement à l'EOT assistée d'ESPÈCES, la structure proposée se fonde sur l'EOT assistée Localisée (LSP) de Plasmon Extérieur, » Gartia a dit. « L'avantage de LSPs est que la boîte de vitesses améliorée à différentes longueurs d'onde et avec différentes propriétés de dispersion peut être ajustée en réglant la taille, la forme, et les matériaux des trous 3D. La géométrie conique dirigera et orientera adiabatique les photons en circuit à la structure plasmonic de sous-longueur d'onde au bas, menant au grands champ électrique et amélioration locaux de l'EOT.

« Deuxièmement la résonance localisée supportée par la structure 3D plasmonic activera l'ajustement à bande large de la boîte de vitesses optique en réglant la forme, la taille, et la période des trous ainsi que la forme, la taille, et la période des particules métalliques décorées aux parois latérales. En d'autres termes, nous aurons plus de contrôlabilité au-dessus d'ajuster les longueurs d'onde de résonance du senseur. »

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