Forscher stellen neues ultra-empfindliches Hilfsmittel für Chemikalie, DNS und Proteinanalyse her

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

Die optischen Eigenschaften Verwendend, die zuerst von den alten Römern demonstriert werden, haben Forscher an der Universität von Illinois an der Urbana-Ebene ein neues, ultra-empfindliches Hilfsmittel für Chemikalie, eine DNS und eine Proteinanalyse erstellt.

„Mit dieser Einheit, die nanoplasmonic Spektroskopie wird das Ermittlen zum ersten Mal kolorimetrisches Ermittlen und benötigt nur nackte Augen oder gewöhnliches sichtbares Farbfotografie,“ erklärtes Logan Liu, ein Assistenzprofessor der elektrischer und Computertechnik und der Biotechnik bei Illinois. „Es kann für chemische Darstellung, biomolekulare Darstellung und Integration zu tragbaren microfluidics Einheiten für Labor-auf-Chipanwendungen verwendet werden. Die Ergebnisse Seines Forschungsteams wurden in der Titelartikel der Eröffnungsausgabe der Hoch entwickelten Optischen Materialien gekennzeichnet (AOM, optisches Kapitel des Fortgeschrittenen Werkstoffs).

Das Lycurgus-Cup wurde von den Römern in 400 A.D. Made eines dichroiken Glases, die verschiedenen Farben der berühmten Cupausstellungen abhängig von hergestellt, ob Leuchte durch sie passiert; Rot, wenn Sie von hinten und Grünes beleuchtet werden, wenn Sie in von der Vorderseite beleuchtet werden. Es ist auch der Ursprung der Inspiration für alle zeitgenössische nanoplasmonics Forschung-d Studie von optischen Phänomenen in der nanoscale Nähe von Metalloberflächen.

„Dieser dichroike Effekt wurde erzielt, indem man kleine Anteile des winzig geriebenen Goldes umfaßte und Silberstaub im Glas,“ fügte Liu hinzu. „In unserer Forschung, haben wir eine Reihe des großen Gebiets mit hoher Schreibdichte eines nanoscale Lycurgus-Cup unter Verwendung einer transparenten Plastiksubstratfläche erstellt, um das kolorimetrische Ermittlen zu erzielen. Der Fühler besteht aus ungefähr ein Milliarde Nano-- Cup in einer Reihe mit Unterwellenlänge Öffnung und mit Metall-nanoparticles auf Seitenwänden verziert und hat ähnliche Form und Eigenschaften wie die Lycurgus-Cup, die in einem Britischen Museum angezeigt werden. Liu und sein Team wurden besonders durch die außerordentlichen Eigenschaften des Materials erregt und besser erbrachten die Empfindlichkeit 100mal als jede andere berichtete nanoplasmonic Einheit.

Kolorimetrische Techniken sind wegen ihrer niedrigen Kosten, Gebrauch des billigen Geräts, Anforderung von weniger die Signal Transductionskleinteile hauptsächlich attraktiv, und vor allem, bereitstellend einfach-zu-verstehen Sie Ergebnisse. Kolorimetrischer Fühler kann für qualitatives analytisches Kennzeichen sowie quantitative Analyse verwendet werden. Die aktuelle Auslegung aktiviert auch Entwicklung der neuen Technologie auf dem Gebiet von DNA-/proteinmicroarray.

„Unser Schild-freier kolorimetrischer Fühler beseitigt den Bedarf des problematischen Fluoreszenzmit warnschild versehens der DNA-Proteinmoleküle, und die Hybridation des Fühler- und Zielmoleküls wird von der Farbänderung des Fühlers entdeckt,“ angegebenes Manas Gartia, erster Autor des Artikels, „Colorimetrics: Kolorimetrische Plasmon-Resonanz-Darstellung Unter Verwendung der Nano--Lycurgus-Cup-Reihen.“ „Unser aktueller Fühler benötigt gerade eine Lichtquelle und eine Kamera, die DNS zu beenden, die Prozess ermittlt. Dieses öffnet die Möglichkeit für erschwinglichen, einfachen und empfindlichen beweglichen Telefon-basierten DNA-Chip-Detektor sich Entwickelns in der nahen Zukunft. Wegen seiner niedrigen Kosten, der Einfachheit in der Auslegung und der hohen Empfindlichkeit, beabsichtigen wir den umfangreichen Gebrauch von der Einheit für DNA-Chips, therapeutischem Antikörperscreening für Drogenentdeckung und Krankheitserregerbefund in der schlechten Einstellung der Ressource.“

Gartia erklärte, dass Leichtstoff Interaktion unter Verwendung der Unterwellenlänge Lochreihen interessante optische Phänomene wie Oberflächenvermittelte erhöhte Lichtwellenleiterübertragung (SPPs) des plasmon polaritons verursacht (EOT). Im Falle des EOTS kann mehr als erwartete Menge Leuchte durch nanoholes auf andernfalls undurchsichtiges Metalldünnfilmen übertragen werden. Da das dünne Metallschicht die spezielle optische Eigenschaft hat, die Oberflächenplasmonresonanz genannt wird, (SPR) die durch umgebende Materialien der kleinen Menge beeinflußt wird, ist solche Einheit als biosensing Anwendungen verwendet worden.

Nach Ansicht der Forscher haben die meisten vorhergehenden Studien hauptsächlich sich auf die Manipulierung von auf gleicher Ebene zweidimensionalen (2D) EOT-Zellen wie Justage des Lochdurchmessers, der Form oder des Abstandes zwischen den Löchern konzentriert. Darüber hinaus sind die meisten vorhergehenden Studien mit nur geraden Löchern betroffen. Hier wird das EOT hauptsächlich durch SPPs vermittelt, der die Empfindlichkeit und die Abbildung von den Übertragungsgüte begrenzt, die von solchen Einheiten erreichbar sind.

„Unsere aktuelle Auslegung setzt Unterwellenlänge spitz zugelaufene plasmonic Zelle der periodischen Reihe des Loches 3D ein. Im Gegensatz zu dem SPP vermittelten EOT beruht die vorgeschlagene Zelle auf Lokalisiertem OberflächenPlasmon (LSP) vermitteltem EOT,“ Gartia sagte. „Der Vorteil von LSPs ist, dass die erhöhte Übertragung an den verschiedenen Wellenlängen und mit verschiedenen Streuungseigenschaften justiert werden kann, indem man die Größe, die Form und die Materialien der Löcher 3D steuert. Die spitz zugelaufene Geometrie konzentriert und fokussiert adiabatisch die Photonen ein zur Unterwellenlänge plasmonic Zelle an der Unterseite und führt zu großen lokalen elektrischen Bereich und Verbesserung von EOT.

„Zweitens aktiviert die lokalisierte Resonanz, die durch plasmonic Zelle 3D unterstützt wird, die Breitbandjustage der Lichtwellenleiterübertragung durch die Steuerung der Form, der Größe und des Zeitraums von Löchern sowie Form, Größe und Zeitraum von den metallischen Partikeln, die an den Seitenwänden verziert werden. Das heißt, haben wir mehr Steuerbarkeit über der Justage der Resonanzwellenlängen des Fühlers.“

Quelle: Universität von Illinois-College der Technik

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