研究員創建為化學製品,脫氧核糖核酸和蛋白質分析的新的超靈敏的工具

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

使用古老羅曼首先展示的光學特性,研究員在伊利諾伊大學在爾般那平原創建了為化學製品的一個新穎,超靈敏的工具,脫氧核糖核酸和蛋白質分析。

「與此設備,這個 nanoplasmonic 分光學感覺,第一次,成為比色法感覺,要求肉眼或普通的可視彩色照相術」,仅解釋的搖石劉,電子和計算機工程一位助理教授和在伊利諾伊的生物工藝學。 「它可以為化工想像、生物化子的想像和綜合化使用對可移植的 microfluidics 設備實驗室在籌碼應用的。 他的研究小組的結果在先進的光學材料 (AOM高級材料的光學部分的就職編輯的封面文章上以為特色)。

Lycurgus 杯子是由羅曼創建的在 400 A.D. Made 的中一塊二向色性的玻璃,著名杯子展覽不同的顏色根據光是否穿過它; 紅色,當點燃從後面和綠色,當點燃從在前線。 它也是啟發的始發地光學現象的所有當代 nanoplasmonics 研究這研究的在金屬表面 nanoscale 附近。

「此二向色性的作用通過包括周詳地被研的金子的微小的比例取得,并且在玻璃的銀塵土」,劉補充說。 「在我們的研究,我們創建 nanoscale Lycurgus 杯子的大區高密度一些使用一個透明塑料基體達到比色法感覺。 傳感器包括大約一在一個列陣的十億個納諾杯子與子波長空缺數目和裝飾用在側面牆上的金屬 nanoparticles,有相似的形狀和屬性,被顯示的 Lycurgus 杯子在大英博物館。 劉和他的小組由材料的非常特性比其他報告的 nanoplasmonic 設備特別地激發, 100 次更好產生區分。

比色法技術是主要有吸引力的由於他們的低成本,對耗費小的設備的使用,少量的需求信號換能硬件,并且首先,提供簡單對瞭解結果。 比色法傳感器可以為定性分析確定以及定量分析使用。 這個當前設計在也將啟用新技術發展 DNA/protein 微陣列領域。

「我們標籤自由的比色法傳感器消滅有問題熒光標記的需要脫氧核糖核酸蛋白質分子,并且探測和目標分子的雜交從傳感器的顏色更改被檢測」,指明的 Manas Gartia,條款的第一個作者, 「Colorimetrics : 使用納諾 Lycurgus 杯列陣的比色法胞質基因共鳴想像」。 「我們的當前傳感器要求一個光源和一臺照相機完成感覺進程的脫氧核糖核酸。 這開闢開發價格合理,簡單和敏感移動基於電話的脫氧核糖核酸微陣列探測器的可能性在不久的將來中。 由於其低成本、簡單在設計和高區分,我們想像對設備脫氧核糖核酸微陣列的,治療抗體審查藥物發現的和病原生物檢測的廣泛的使用在資源匱乏的設置」。

Gartia 解釋使用子波長漏洞列陣的輕問題交往提升有趣光學現象例如斡旋的表面胞質基因 (SPPs) polaritons 提高了光學傳輸 (EOT)。 在 EOT 的情況下,更多比期望的相當數量光可以通過在否則不透明的金屬薄膜的 nanoholes 傳輸。 因為稀薄金屬膜有稱是受極小量周圍的 (SPR)材料的影響的表面胞質基因共鳴的特殊光學性能,這樣設備使用了作為 biosensing 的應用。

根據研究員,大多早先研究主要著重操作的飛機二維 (第 2 個) EOT 結構例如調整井徑、形狀或者距離漏洞之間。 另外,大多早先研究與仅平直的漏洞有關。 這裡, EOT 主要由 SPPs 斡旋,限制區分和優值可獲得從這樣設備。

「我們的當前設計使用 3D 子波長逐漸變細的定期漏洞列陣 plasmonic 結構。 與 SPP 斡旋的 EOT 對比,這個提出的結構依靠局限化的表面胞質基因 (LSP)斡旋的 EOT」, Gartia 說。 「LSPs 的好處是改進的傳輸在不同的波長和用不同的散射屬性可以通過控制 3D 漏洞的範圍、形狀和材料調整。 逐漸變細的幾何將集中和绝熱集中光子對子波長 plasmonic 結構在底層,導致 EOT 的大局部電場和改進。

「第二 3D plasmonic 結構支持的局限化的共鳴通過控制漏洞的形狀將啟用寬頻調整光學傳輸、範圍和期間以及金屬微粒的形狀、範圍和期間裝飾在側面牆。 換句話說,我們將有在調整傳感器的共鳴波長的更多可調性」。

來源: 伊利諾伊大學工程學院

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