著者らは、そのサポートのためにZoiray Technologies社、共同スポンサーと商業化のパートナーを、感謝したい。

1。基板の準備<ol><li>コート層状シリコンのSiO自己吸着コポリ（DMA - NAS - MAPS）2基板： <ol><li>共重合体の合成、化学構造、およびコーティングプロセスは、で公開されています：G. Pirri、F.達民、M.キアリ、E. Bontempi、LE Deperoを。 DNAマイクロアレイスライドガラス用高分子吸着コーティングの特性評価。アナル。化学。 2004年、76、1352から1358。 </li><li>簡単に言うと、脱イオン（DI）水5 mLにポリマーの100 mgを追加することにより、ポリマー溶液を調製し、0.92 Mの最終濃度に達するために40％飽和硫酸アンモニウム（（NH 4）2SO 4）溶液5mlを追加</li><li>シェーカーで30分間溶液中とその後水没のチップは、DI水ですすぐ。アルゴン/ N 2ガ ​​スで十分に乾燥させます。 </li><li> 80焼くチップ℃で15分間。 </li></ol></li><li>ストアポリマーで被覆したプローブのスポッティング手順まで、最大3ヶ月間乾燥した環境（真空デシケーター）における基板/チップ。 </li></ol> 2。プローブアレイの作製：抗体、抗原、SS /二本鎖DNA、RNAなど<ol><li>目的のバッファで適切な濃度にプローブ（複数可）を希釈する。このステップはかなり変動することができますが、典型的な実験はpH≈7.4で緩衝生理食塩水（PBS）、リン酸で0.5 mg / mLの濃度（0.1 -1 mg / mLの範囲）で抗原またはIgGを使用しています。 </li><li>または384ウェルプレート（または使用中のスポッターのための標準的なソースプレート） - 96の場所のソリューション</li><li>希望のプリントされた配列のパラメータをスポッティングセットアップ：（回、アプローチ速度、等の滞留）使用されている面とソリューションのために適切なスポッティングのパラメータを決定する。グリッド、グリッドレイアウト、複製グリッドの数、およびチップ上の任意のスポットの位置ごとにそれぞれの条件の複製の数を決定します。適切な場所に配置基板とソースのプレートは、廃棄物と供給ボトルの準備ができたら、と印刷の実行を開始する確認してください。 </li><li>スポッティングは、固定化および非アクティブ化プロセスの続行を許可する（4-18時間）、高湿度環境での場所の基質は一晩終了後。 </li><li>基板を洗浄してください：0.1％のTween（PBST）を含むPBS、PBS、そして最後に脱イオン（DI）水：3つの別々の洗浄のための3分間は、次のソリューションでそれらを置く。実験の種類に応じて（湿式対乾式）、アルゴンガスで十分にチップを乾燥し、インキュベーションを開始するか、フローチャンバー内にチップを置いて、組み立てる。 </li><li>シェーカーのプレート上にしながら30分間7.4に調整pHを持つエタノールアミンの50 mM溶液にチップを沈めることによって共重合体の表面上の残りのNHS基を無効にします。調製した溶液は、タンパク質で安全に使用できる限り、そのようなヒドロキシルアミンまたはTrisのような一級アミン含有化合物はまた、使用することができます。徹底的にPBS次にDI水を使用して非活性化のソリューションをすすぐ。 </li><li>オプションのステップ（採用されている表面の化学的性質に応じて）：BSA、カゼイン、の溶液または30分間再水和した牛乳を使用してブロックの表面。ポリマー骨格は、非特異的タンパク質の結合を防ぐために働くように私たちが使用する現在のポリマー表面の化学的性質のために、我々は、この手順を実行しないでください。 </li></ol> 3。データ収集とインキュベーション手順：エンドポイントの形式<ol><li>希望するバッファへの関心の対象のソリューションとなります。ここで、それはPBSで抗BSAの適切な濃度（10 ngの/ PBSで抗BSAのmL溶液1-10 mLを加えるEX）のソリューションとなります。また、ネガティブコントロールのインキュベーション用緩衝液の相当額を（対象なし）を持っていることを確認してください。 </li><li>すべての後に収集したデータを正規化するためのシリコンミラースキャンしてください。 </li><li>各スポットでの初期の光の高さ（質量）を決定する前に、インキュベーションのステップへIRISシステムを持つ準備されたプローブの配列をスキャンします。これは表面上の質量の変化を適切に分析を可能にする、インキュベーション後、結合のレベル、すなわち。ここで、いくつかのパラメータは、現在のような露出時間などの実験、、視野、繁栄泳動、等のために調整されます。 </li><li>シェーカーのプレート上で1時間、調製した溶液に浸すのチップ（S）。インキュベーション時間は、フローチャンバーの撹拌、ターゲットの濃度が検出され、輸送特性（リアルタイム検出モードが使用されている場合）、ターゲット - プローブペアの親和性、などのレベルに応じてかなり異なることがあります。 </li><li>インキュベーション後、ステップ2.5で説明した洗浄手順を繰り返します） </li><li> IRISシステムを使用して、同じプローブアレイをスキャンし、プレインキュベーションの比較のためのポストインキュベーションの画像を得る。 </li><li>二次抗体が使用されているサンドイッチアッセイ形式の例については、必要に応じて別のインキュベーションステップのためにこのプロセスを繰り返します。 </li></ol> 4。データ解析<ol><li>プロにラボが開発したソフトウェアを使用して、それぞれの虹彩スキャン（強度イメージのシーケンス）のために収集された画像を合わせる光学的厚さ情報を含むプローブアレイのイメージを首領。結合の迅速な定性分析は、（登録）後、プレインキュベーションの画像を減算することによって行うことができます。結合は質量の変化が観察されたそれらのスポットの強度の変化として表示されます。定量分析の場合は、スポットとスポットの環状の外側内の各ピクセルの光学的厚さの情報を平均化し、これらの2つの領域の直接比較を行うことによって、バックグラウンドと比較して各スポットの質量密度を決定する。 </li></ol> 5。代表的な結果： 図1は、代表的な抗体アレイをスポットしたレイヤーのSi - SiO 2の IRISの基板の例の回路図を示します。各抗体のアンサンブルは、異なるタンパク質をターゲットと異なるエピトープに対する特異性と複製にスポットする。二つの異なる全ウイルスおよびウイルスタンパク質は、例えばターゲットとして表されます。ネガティブコントロール抗体は、アッセイに依存し、非特異的および/またはウイルス特異的であることができる。 図2は、ヒト血清アルブミンの結合（HSA）特有の斑点HSAとウサギIgG（コントロール）スポットの配列に対する抗体を示しています。ここに見られるように、光のフィッティングと決定した後、プリとポストインキュベーションイメージのために厚さ、結合配列のための差分画像を定性的に結合評価するために作成することができます。定量分析は、500 ng / mLの抗HSAインキュベーションの濃度に対して、それぞれ、HSAおよびウサギIgGのスポットを観察された2.05と0.13ナノメートルの光の高さの変化を意味することが明らかになった。 図3は、タンパク質濃度とdsDNAのオリゴマーの長さに毛皮のタンパク質結合依存のIRISの測定を示しています。上のグラフは、初期固定化オリゴマープローブの高さとポストインキュベーションの毛皮の結合のための絶対的な光学式高さ測定を示しています。毛皮の増加する濃度（50、100、200 nm）はDNAプローブに増加した結合をもたらした。オリゴマーの長さは、またより多くの結合の結果より長い配列を持つ毛皮の結合に影響を与えます。ここで、エラーバーは平均値から一つの標準偏差を表しています。下のプロットは、dsDNAの鎖あたりの結合計算された毛皮のタンパク質二量体を示しています。二量体の結合が著しく非特異的結合の高レベルを示唆する200nMの毛皮のタンパク質濃度で増加した。 <img src="/files/ftp_upload/2694/2694fig1.jpg" alt="図1"/> 図1通常IRISシステムと多重化方式で特定のウイルスやウイルスの成分を検出する実験で使用したサンプルプローブアレイの回路図。 <img src="/files/ftp_upload/2694/2694fig2.jpg" alt="図2"/> 図2斑点のHSAへのヒト血清アルブミン特異的抗体の結合のためのポストインキュベーションの差分画像は、500 ng / mLの濃度でこのラベルフリーシステムで収集。各スポットのための生体材料の質量密度は、スポット内で光学的厚さの情報を平均化してから、バックグラウンドを代表するスポットの周囲に環状の平均でこれを比較することによって決定されます。 <img src="/files/ftp_upload/2694/2694fig3.jpg" alt="図3"/> 図3。オリゴマーの長さ、オリゴマー内のコンセンサス配列の位置、および毛皮のタンパク質濃度に基づいて、既知のコンセンサス配列と斑点のある二本鎖オリゴマーと毛皮のタンパク質相互作用のためのデータバインディングのプロット。各斑点のシーケンス（上部）にバインドされている毛皮のタンパク質の絶対量に関する情報は、オリゴマー（底部）の各タイプにバインドされている毛皮の二量体の数を推定するために使用することができます。

<ol>
	<li>&#214;zkumur, E., Needham, J. W., Bergstein, D. A., Gonzalez, R., Cabodi, M., Gershoni, J. M., Goldberg, B. B., &#220;nl&#246;, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-free+and+dynamic+detection+of+biomolecular+interactions+for+high-throughput+microarray+applications.">Label-free and dynamic detection of biomolecular interactions for high-throughput microarray applications.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 105, 7988-7992 (2008).</li><li>&#214;zkumur, E., Ahn, S., Yalcin, A., Lopez, C. A., Cevik, E., Irani, R. J., DeLisi, C., Chiari, M., &#220;nl&#246;, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-free+microarray+imaging+for+direct+detection+of+DNA+hybridization+and+single-nucleotide+mismatches.">Label-free microarray imaging for direct detection of DNA hybridization and single-nucleotide mismatches.</a> Biosensors and Bioelectronics. 25, 1789-1795 (2010).</li><li>&#214;zkumur, E., Lopez, C. A., Yalcin, A., Bergstein, D. A., Connor, J. H., Chiari, M., &#220;nl&#246;, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+reflectance+imaging+for+a+multiplexed,+high-throughput,+label-free,+and+dynamic+biosensing+platform.">Spectral reflectance imaging for a multiplexed, high-throughput, label-free, and dynamic biosensing platform.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 16, 635-646 (2010).</li><li>Lopez, C. A., Daaboul, G. G., Vedula, R. S., &#214;zkumur, E., Bergstein, D. A., Geisbert, T. W., Fawcett, H. E., Goldberg, B. B., Connor, J. H., &#220;nl&#246;, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-free+multiplexed+virus+detection+using+spectral+reflectance+imaging.">Label-free multiplexed virus detection using spectral reflectance imaging.</a> Biosensors and Bioelectronics. , (2011).</li></ol>

利害の衝突は宣言されません。

IRISプラットフォームは、マイクロアレイのフォーマットで高スループットのデータバインディングを収集するために使用するのは簡単で迅速なシステムです。共有結合的に表面に別の機能性タンパク質やDNAプローブを固定化することによって、標的抗原/バイオマーカーの/ etc。イムノアッセイのように、解から取り込むことができます。 IRISシステムを持つエンドポイントまたはリアルタイム形式のプローブの条件で、これらの相互作用の測定は、それぞれの相互作用のために収集するための高感度と定量的な情報が可能になります。ここに詳述する、代表的な実験は、この手法で調査することができる相互作用の種類の一例にすぎません。転写因子、ウイルス抗原、および全体のウイルスの検出は、以前は明らかにし、IRISが容易に扱うことができる解析の​​種類のほんの一例を表している。

<ol><li>熱成長二酸化ケイ素、シリコンバレーマイクロエレクト​​ロニクス、カスタムオーダーの500ナノメートルのシリコンウェーハ<li>硫酸アンモニウムの粉末、シグマアルドリッチの猫。 ＃A5132 <li>リン酸緩衝生理食塩水（PBS）10X準備濃縮物、フィッシャーサイエンティフィック猫をバッファ。 ＃BP665 - 1 <li>ヒト血清アルブミンに対する抗体（抗HSA）、シグマアルドリッチの猫。 ＃A0433 <li>ヒト血清アルブミン（HSA）、シグマアルドリッチの猫。 ＃A9511 <li>アルゴンまたは窒素ガス（超高純度）、Airgasの猫。 ＃AR UHP300または＃NI UHP300 <li>ペトリ皿は、60ミリメートル× 15ミリメートル、フィッシャーサイエンティフィック猫。 ＃0875713A <li> Scienceware ®真空デシケーター、シグマアルドリッチの猫。 ＃Z119016 <li>マイクロ遠心チューブ、フィッシャーサイエンティフィック猫。 ＃05-408-120 <li> 96ウェルプレート、低細胞結合、Nalgeneヌンクインターナショナルの猫。 ＃145399 <li> BioOdyssey書家MiniArrayer、Bio - Rad社<li>のTween - 20、シグマアルドリッチ＃P1379 <li>エタノールアミン、シグマアルドリッチ＃398136 <li>ヒドロキシルアミン、サーモサイエンティフィック猫。 ＃26103 <li>多目的ローテータ、サーモサイエンティフィック（バーンズテッドインターナショナル）、モデル＃2314、猫。 ＃2314Q <li> Retiga 2000Rカメラ、QImaging猫。 ＃01 - RET - 2000R - FM - 12 <li> ACULED光源、パーキンエルマー、カスタムオーダー<li>光学部品（レンズ、目標、開口部、レール、ポスト、等）、Thorlabs </ol>

biomolecular detection employing the interferometric reflectance imaging sensor (iris)

生体分子の相互作用の高感度測定は、このような基本的な生物学や微生物学、環境/農業/生物兵器防衛監視、ナノバイオテクノロジー、など多くの分野や産業で使用されています。診断アプリケーション、監視（検出）のために存在、非存在、または患者検体で検出されたターゲットプロテオームやゲノムバイオマーカーの異常発現は、治療法や治療法の有効性を決定するために使用することができます。研究の分野では、分子の親和性と特異性については十分に調査中のシステムを特徴付けるのに有用です。 分子の濃度や親和性を決定するために、現在のシステムの多くは、ラベルの使用に依存しています。これらのシステムの例とし​​ては、酵素免疫測定法（ELISA）、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）法、ゲル電気泳動アッセイ、および質量分析（MS）のようなイムノアッセイが含まれています。一般に、これらのラベルは、蛍光放射線、または自然の中で比色であり、直接または間接的に関心の分子標的に添付されています。ラベルの使用は広く受け入れられ、いくつかの利点を持っているものの、これらの相互作用を測定するための新しいラベルフリー法の開発を刺激している欠点があります。これらの欠点は、そのような増加アッセイコスト、試薬の寿命とユーザビリティ、ストレージおよび安全性の懸念など、実用的な側面、ラベリングの無駄な時間と労力、およびラベリングのプロセスまたはラベルの自分自身のために別の試薬間のばらつきが含まれています。科学研究に基づいて、これらのラベルの使用はまた、添付されたラベルと直接リアルタイムに相互作用を測定することができないの存在に起因するタンパク質の機能/構造への影響に対する懸念などの困難を導入することができます。 ここで紹介するマイクロアレイ研究に従順である新しいラベルフリー光バイオセンサーの使用は、タンパク質、DNA、抗原性物質、全体の病原体（ビリオン）及びその他の生物材料を検出するため、干渉反射イメージングセンサー（IRIS）と呼ばれる。 IRISシステムは、高感度、精度、およびさまざまな生体分子の相互作用[1-3]の再現性を持つことが実証されている。利点は、多重画像の容量、リアルタイムおよびエンドポイントの測定機能、およびそのような削減試薬の消費量と分析時間の短縮など、他の高スループットの属性が含まれています。また、IRISのプラットフォームが使用するのは簡単です、安価な機器を必要とし、多くの現代の界面化学的アプローチと互換性がシリコンベースの固相アッセイ成分を利用しています。 ここでは、プローブアレイの準備からインキュベーションおよびエンドポイントの形式で結果の分析にバインディングターゲットの測定にIRISシステムを使用することを提示。モデルシステムはHSA -斑点の基板上にヒト血清アルブミン（HSA）に特異的な標的抗体のキャプチャーになります。

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Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor IRIS

定量的な、高スループット、リアルタイム、及びSiO上にラベルフリー生体分子の検出（DNA、タンパク質など）<sub&gt; 2</sub&gt;表面はLED照明、最小限の光学部品、およびカメラに依存する単純な干渉技術を用いて達成することができます。干渉反射イメージングセンサー（IRIS）は、安価な使用が簡単、そしてフォーマットをマイクロアレイに適している。

干渉反射イメージングセンサー（IRIS）を用いた生体分子の検出

The sensitive measurement of biomolecular interactions has use in many fields and industries such as basic biology and microbiology, ...

biomolecular-detection-employing-interferometric-reflectance-imaging

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor (IRIS)

14.5K ビュー.  Boston University. 定量的な、高スループット、リアルタイム、及びSiO上にラベルフリー生体分子の検出（DNA、タンパク質など） 2表面はLED照明、最小限の光学部品、およびカメラに依存する単純な干渉技術を用いて達成することができます。干渉反射イメージングセンサー（IRIS）は、安価な使用が簡単、そしてフォーマットをマイクロアレイに適している。

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Fabrication of Electrochemical-DNA Biosensors for the Reagentless Detection of Nucleic Acids, Proteins and Small Molecules

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. Many patients would be better served by rapid, bedside tests. To this end our laboratory and others have developed a versatile, reagentless 
biosensor platform that supports the quantitative, reagentless, electrochemical detection of nucleic acids (DNA, RNA), proteins (including antibodies) and small 
molecules analytes directly in unprocessed clinical and environmental samples. In this video, we demonstrate the preparation and use of several biosensors in this 
"E-DNA" class. In particular, we fabricate and demonstrate sensors for the detection of a target DNA sequence in a polymerase chain reaction mixture, an HIV-specific antibody and the drug cocaine. The preparation procedure requires only three hours of hands-on effort followed by an overnight incubation, and their use requires only minutes.

"E-DNA" sensors, reagentless, electrochemical biosensors that perform well even when challenged directly in blood and other complex matrices, have been adapted to the detection of a wide range of nucleic acid, protein and small molecule analytes. Here we present a general procedure for the fabrication and use of such sensors.

核酸、タンパク質と低分子のReagentless検出用電気化学DNAバイオセンサーの作製

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. ...

生物工学

Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals suffering from chronic medical conditions facile assessment of their immediate physiological state. Furthermore, it could serve as a research tool for analysis of complex, multifactorial medical conditions. In order for such a multianalyte sensor to be realized, it must be minimally invasive, sampling of interstitial fluid must occur without pain or harm to the user, and analysis must be rapid as well as selective.
Initially developed for pain-free drug delivery, microneedles have been used to deliver vaccines and pharmacologic agents (e.g., insulin) through the skin.1-2 Since these devices access the interstitial space, microneedles that are integrated with microelectrodes can be used as transdermal electrochemical sensors. Selective detection of glucose, glutamate, lactate, hydrogen peroxide, and ascorbic acid has been demonstrated using integrated microneedle-electrode devices with carbon fibers, modified carbon pastes, and platinum-coated polymer microneedles serving as transducing elements.3-7,8
This microneedle sensor technology has enabled a novel and sophisticated analytical approach for in situ and simultaneous detection of multiple analytes. Multiplexing offers the possibility of monitoring complex microenvironments, which are otherwise difficult to characterize in a rapid and minimally invasive manner. For example, this technology could be utilized for simultaneous monitoring of extracellular levels of, glucose, lactate and pH,9 which are important metabolic indicators of disease states7,10-14 (e.g., cancer proliferation) and exercise-induced acidosis.15

This article details the construction of a multiplexed microneedle-based sensor. The device is being developed for in situ sampling and electrochemical analysis of multiple analytes in a rapid and selective manner. We envision clinical medicine and biomedical research uses for these microneedle-based sensors.

多重経皮電気化学センシングのための中空マイクロニードルベースの​​センサ

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals ...

Localization and Relative Quantification of Carbon Nanotubes in Cells with Multispectral Imaging Flow Cytometry

Carbon-based nanomaterials, like carbon nanotubes (CNTs), belong to this type of nanoparticles which are very difficult to discriminate from carbon-rich cell structures and de facto there is still no quantitative method to assess their distribution at cell and tissue levels. What we propose here is an innovative method allowing the detection and quantification of CNTs in cells using a multispectral imaging flow cytometer (ImageStream, Amnis). This newly developed device integrates both a high-throughput of cells and high resolution imaging, providing thus images for each cell directly in flow and therefore statistically relevant image analysis. Each cell image is acquired on bright-field (BF), dark-field (DF), and fluorescent channels, giving access respectively to the level and the distribution of light absorption, light scattered and fluorescence for each cell. The analysis consists then in a pixel-by-pixel comparison of each image, of the 7,000-10,000 cells acquired for each condition of the experiment. Localization and quantification of CNTs is made possible thanks to some particular intrinsic properties of CNTs: strong light absorbance and scattering; indeed CNTs appear as strongly absorbed dark spots on BF and bright spots on DF with a precise colocalization.
This methodology could have a considerable impact on studies about interactions between nanomaterials and cells given that this protocol is applicable for a large range of nanomaterials, insofar as they are capable of absorbing (and/or scattering) strongly enough the light.

In this study, the main purpose was to monitor the cellular uptake and eventual exocytosis of carbon nanotubes (CNTs). From this perspective, we proposed here a unique method using multispectral imaging flow cytometry allowing a quantification and localization of CNTs in a statistically relevant number of cells.

Carbon-based nanomaterials, like carbon nanotubes (CNTs), belong to this type of nanoparticles which are very difficult to discriminate from carbon-rich ...

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer (SALB) Method

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related processes while conferring biocompatibility and biofunctionality to solid substrates. The spontaneous adsorption and rupture of phospholipid vesicles is the most commonly used method to form SLBs. However, under physiological conditions, vesicle fusion (VF) is limited to only a subset of lipid compositions and solid supports. Here, we describe a one-step general procedure called the solvent-assisted lipid bilayer (SALB) formation method in order to form SLBs which does not require vesicles. The SALB method involves the deposition of lipid molecules onto a solid surface in the presence of water-miscible organic solvents (e.g., isopropanol) and subsequent solvent-exchange with aqueous buffer solution in order to trigger SLB formation. The continuous solvent exchange step enables application of the method in a flow-through configuration suitable for monitoring bilayer formation and subsequent alterations using a wide range of surface-sensitive biosensors. The SALB method can be used to fabricate SLBs on a wide range of hydrophilic solid surfaces, including those which are intractable to vesicle fusion. In addition, it enables fabrication of SLBs composed of lipid compositions which cannot be prepared using the vesicle fusion method. Herein, we compare results obtained with the SALB and conventional vesicle fusion methods on two illustrative hydrophilic surfaces, silicon dioxide and gold. To optimize the experimental conditions for preparation of high quality bilayers prepared via the SALB method, the effect of various parameters, including the type of organic solvent in the deposition step, the rate of solvent exchange, and the lipid concentration is discussed along with troubleshooting tips. Formation of supported membranes containing high fractions of cholesterol is also demonstrated with the SALB method, highlighting the technical capabilities of the SALB technique for a wide range of membrane configurations.

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer SALB Method

We present an experimental protocol to form a supported lipid bilayer on solid substrates without using lipid vesicles. We demonstrate a one-step method to form a lipid bilayer on silicon dioxide and gold as well as supported membranes with cholesterol-enriched domain for various biological applications.

溶剤アシスト脂質二重（SALB）法による生体膜の作製

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related ...

Design and Fabrication of an Elastomeric Unit for Soft Modular Robots in Minimally Invasive Surgery

In recent years, soft robotics technologies have aroused increasing interest in the medical field due to their intrinsically safe interaction in unstructured environments. At the same time, new procedures and techniques have been developed to reduce the invasiveness of surgical operations. Minimally Invasive Surgery (MIS) has been successfully employed for abdominal interventions, however standard MIS procedures are mainly based on rigid or semi-rigid tools that limit the dexterity of the clinician. This paper presents a soft and high dexterous manipulator for MIS. The manipulator was inspired by the biological capabilities of the octopus arm, and is designed with a modular approach. Each module presents the same functional characteristics, thus achieving high dexterity and versatility when more modules are integrated. The paper details the design, fabrication process and the materials necessary for the development of a single unit, which is fabricated by casting silicone inside specific molds. The result consists in an elastomeric cylinder including three flexible pneumatic actuators that enable elongation and omni-directional bending of the unit. An external braided sheath improves the motion of the module. In the center of each module a granular jamming-based mechanism varies the stiffness of the structure during the tasks. Tests demonstrate that the module is able to bend up to 120&#176; and to elongate up to 66% of the initial length. The module generates a maximum force of 47 N, and its stiffness can increase up to 36%.

This paper describes the design and fabrication of a soft unit for surgical manipulators. The base module includes three flexible fluidic actuators to achieve omnidirectional bending and elongation, and a granular jamming-based mechanism to enable stiffness control. A complete mechanical characterization is also reported.

低侵襲手術でのソフトモジュラーロボットのエラストマーユニットの設計と製作

In recent years, soft robotics technologies have aroused increasing interest in the medical field due to their intrinsically safe interaction in ...

Microwave-driven Synthesis of Iron Oxide Nanoparticles for Fast Detection of Atherosclerosis

A fast and reproducible microwave-driven protocol has been developed for the synthesis of neridronate-functionalized nanoparticles. Starting from the synthesis of hydrophobic nanoparticles, our method is based on an adaptation from thermal decomposition method to microwave driven synthesis. The new methodology produces a decrease in the reaction times in comparison with traditional procedures. Moreover, the use of the microwave technology increases the reproducibility of the reactions, something important from the point of view of clinical applications. The novelty of this iron oxide nanoparticle is the attachment of Neridronate. The use of this molecule leads a bisphosphonate moiety towards the outside of the nanoparticle that provides Ca2+ binding properties in vitro and selective accumulation in vivo in the atheroma plaque. The protocol allows the synthesis and plaque detection in about 3 hr since the initial synthesis from organic precursors. Their accumulation in the atherosclerotic area in less than 1 hr provides a contrast agent particularly suitable for clinical applications.

Microwave technology enables extremely fast synthesis of iron oxide nanoparticles for atherosclerosis plaque characterization. The use of an aminobisphosphonate in the external side of the nanoparticle provides a fast accumulation in the atherosclerotic area.

アテローム性動脈硬化症の高速検出のための酸化鉄ナノ粒子のマイクロ波駆動型の合成

A fast and reproducible microwave-driven protocol has been developed for the synthesis of neridronate-functionalized nanoparticles. Starting from the ...

The Use of a &#946;-lactamase-based Conductimetric Biosensor Assay to Detect Biomolecular Interactions

Biosensors are becoming increasingly important and implemented in various fields such as pathogen detection, molecular diagnosis, environmental monitoring, and food safety control. In this context, we used &#946;-lactamases as efficient reporter enzymes in several protein-protein interaction studies. Furthermore, their ability to accept insertions of peptides or structured proteins/domains strongly encourages the use of these enzymes to generate chimeric proteins. In a recent study, we inserted a single-domain antibody fragment into the Bacillus licheniformis BlaP &#946;-lactamase. These small domains, also called nanobodies, are defined as the antigen-binding domains of single chain antibodies from camelids. Like common double chain antibodies, they show high affinities and specificities for their targets. The resulting chimeric protein exhibited a high affinity against its target while retaining the &#946;-lactamase activity. This suggests that the nanobody and &#946;-lactamase moieties remain functional. In the present work, we report a detailed protocol that combines our hybrid &#946;-lactamase system to the biosensor technology. The specific binding of the nanobody to its target can be detected thanks to a conductimetric measurement of the protons released by the catalytic activity of the enzyme.

The Use of a &amp;#946;-lactamase-based Conductimetric Biosensor Assay to Detect Biomolecular Interactions

In this work, we report a new method to study protein-protein interactions using a conductimetric biosensor based on the hybrid &#946;-lactamase technology. This method relies on release of protons upon hydrolysis of &#946;-lactams.

生体分子相互作用を検出する β-ラクタマーゼによる伝導度バイオ センサー法の使用

Biosensors are becoming increasingly important and implemented in various fields such as pathogen detection, molecular diagnosis, environmental ...

Methanol Independent Expression by Pichia Pastoris Employing De-repression Technologies

Methanol is a well-established carbon source and inducer for efficient protein production employing Pichia pastoris (P. pastoris) as a host on micro-, lab and industrial scale. However, due to its toxicity and flammability, there is a desire to avoid methanol while maintaining the high productivity of P. pastoris. Small scale bioreactor cultivations (0.5-5 L working volume) are commonly used to evaluate a strain and its protein production characteristics since microscale cultivation in deep well plates can be hardly controlled or relies on expensive equipment. Furthermore, traditional protocols for the cultivation and induction of P. pastoris were established for constitutive expression or methanol induction and so far, no reliable protocols were described to screen P. pastoris expression strains with derepressible promoters in (controlled and monitored) parallel cultivations. To simplify such initial cultivations to characterize and compare new protein production strains, we established a simple shake flask cultivation system for methanol free expression that simulates bioreactor conditions including a constant slow glycerol feed and online monitoring, thereby coming closer to the real conditions in bioreactors compared to mostly applied small scale batch cultivations. To drive recombinant protein expression in P. pastoris, the carbon source repressed promoters PDC and PDF were applied. Polymer discs with embedded carbon source, releasing a constant amount of glycerol, assured a feed rate delivering the necessary energy for maintaining the promoters active while keeping the biomass generation low.

Methanol Independent Expression by Pichia Pastoris Employing De-repression Technologies

This method for the first time describes reliable experimental procedures for efficient inducible methanol-free recombinant protein production in Pichia pastoris (Komagataella phaffii), employing the carbon source regulated promoters PDCand PDF in small scale experiments while cultivation parameters can be monitored online, and a constant glycerol feed is applied.

メタノール・組成分析解消抑圧技術の採用によって独立式

Methanol is a well-established carbon source and inducer for efficient protein production employing Pichia pastoris (P. pastoris) as a host on micro-, lab ...

Imaging Integrin Tension and Cellular Force at Submicron Resolution with an Integrative Tension Sensor

Molecular tension transmitted by integrin-ligand bonds is the fundamental mechanical signal in the integrin pathway that plays significant roles in many cell functions and behaviors. To calibrate and image integrin tension with high force sensitivity and spatial resolution, we developed an integrative tension sensor (ITS), a DNA-based fluorescent tension sensor. The ITS is activated to fluoresce if sustaining a molecular tension, thus converting force to fluorescent signal at the molecular level. The tension threshold for ITS activation is tunable in the range of 10&#8211;60 pN that well covers the dynamic range of integrin tension in cells. On a substrate grafted with an ITS, the integrin tension of adherent cells is visualized by fluorescence and imaged at submicron resolution. The ITS is also compatible with cell structural imaging in both live cells and fixed cells. The ITS has been successfully applied to the study of platelet contraction and cell migration. This paper details the procedure for the synthesis and application of the ITS in the study of integrin-transmitted cellular force.

Integrin tension plays important roles in various cell functions. With an integrative tension sensor, integrin tension is calibrated with picoNewton (pN) sensitivity and imaged at submicron resolution.

イメージング インテグリン張力と細胞の力でサブミクロン解像度統合テンション センサーで

Molecular tension transmitted by integrin-ligand bonds is the fundamental mechanical signal in the integrin pathway that plays significant roles in many ...

Evaluation of Photosynthetic Behaviors by Simultaneous Measurements of Leaf Reflectance and Chlorophyll Fluorescence Analyses

Chlorophyll a fluorescence analysis is widely used to measure photosynthetic behaviors in intact plants, and has resulted in the development of many parameters that efficiently measure photosynthesis. Leaf reflectance analysis provides several vegetation indices in ecology and agriculture, including the photochemical reflectance index (PRI), which can be used as an indicator of thermal energy dissipation during photosynthesis because it correlates with non-photochemical quenching (NPQ). However, since NPQ is a composite parameter, its validation is required to understand the nature of the PRI parameter. To obtain physiological evidence for evaluation of the PRI parameter, we simultaneously measured chlorophyll fluorescence and leaf reflectance in xanthophyll cycle defective mutant (npq1) and wild-type Arabidopsis plants. Additionally, the qZ parameter, which likely reflects the xanthophyll cycle, was extracted from the results of chlorophyll fluorescence analysis by monitoring relaxation kinetics of NPQ after switching the light off. These simultaneous measurements were carried out using a pulse-amplitude modulation (PAM) chlorophyll fluorometer and a spectral radiometer. The fiber probes from both instruments were positioned close to each other to detect signals from the same leaf position. An external light source was used to activate photosynthesis, and the measuring lights and saturated light were provided from the PAM instrument. This experimental system enabled us to monitor light-dependent PRI in the intact plant and revealed that light-dependent changes in PRI differ significantly between the wild type and npq1 mutant. Furthermore, PRI was strongly correlated with qZ, meaning that qZ reflects the xanthophyll cycle. Together, these measurements demonstrated that simultaneous measurement of leaf reflectance and chlorophyll fluorescence is a valid approach for parameter evaluation.

We describe a new technical approach to study photosynthetic responses in higher plants involving simultaneous measurements of chlorophyll a fluorescence and leaf reflectance using a PAM and a spectral radiometer for the detection of signals from the same leaf area in Arabidopsis.

葉反射率とクロロフィル蛍光解析の同時測定による光合成挙動の評価

Chlorophyll a fluorescence analysis is widely used to measure photosynthetic behaviors in intact plants, and has resulted in the development of many ...