Yazarlar Zoiray Technologies Inc, bir co-sponsoru ve ticarileştirilmesi ortağı verdiği destekten ötürü teşekkür etmek istiyoruz.

1. Yüzey Hazırlığı <ol><li> Coat katmanlı silikon-SiO 2 substratlar kendi kendine adsorblama copoly (DMA-NAS-MAPS): <ol><li> Kopolimer sentezi, kimyasal yapı ve kaplama işlemi yayımlanır: G. Pirri, F. Damin, M. Chiari, E. Bontempi, LE Depero. DNA Mikroarray Cam Slaytlar Polimerik Adsorbe Kaplamanın Karakterizasyonu. Anal. Chem. 2004, 76, 1352-1358. </li><li> Kısaca, polimer 100 mg 5 ml deiyonize (DI) su ekleyerek polimer çözüm hazırlamak ve nihai konsantrasyonu 0.92 M. ulaşmak için 5 ml% 40 doymuş amonyum sülfat ((NH 4) 2SO 4) çözümü eklemek </li><li> Çalkalayıcı üzerinde 30 dakika boyunca çözüm ve daha sonra Batmak cips DI suyla iyice durulayın. Argon / N 2 gaz ile iyice kurulayın. </li><li> 80 Bake cips ° C 15 dk. </li></ol></li><li> Mağaza polimer kaplı yüzeylerde 3 ay kadar kuru bir ortamda (vakum desikatöre) / cips prob prosedürü lekelenme kadar. </li></ol> 2. Antikorlar, antijenler, ss / dsDNA, RNA, vb: Probe Array hazırlanması <ol><li> Istenilen tampon uygun konsantrasyon prob (ler) seyreltilir. Bu adım önemli ölçüde değişir olabilir, ancak tipik bir deney pH ≈ 7.4 tamponlu salin (PBS), fosfat, 0.5 mg / ml konsantrasyonu (0.1 -1 mg / ml aralık) antijen veya IgG kullanır. </li><li> 96 çözümleri - 384 plaka (veya spotter kullanılan standart kaynak plaka) </li><li> Istenen basılı dizi için parametreleri tespit Kurulum: (durmak kez, yaklaşım hızları vb), kullanılan yüzey ve çözümleri için uygun lekelenme parametreleri belirlemek. Izgara, ızgara düzeni, sayısını çoğaltmak ızgaraları, ve çip üzerinde istenilen konuma lekelenme başına her durumun tekerrür sayısını belirler. Yeri yüzeyleri ve uygun yerlerde kaynak plakası, emin atık ve tedarik şişeleri hazır olmak için kontrol ve baskı vadede başlar. </li><li> Lekelenme immobilizasyonu ve devre dışı bırakma sürecinin devam etmesi için (4-18 saat) yüksek nemli ortamlarda yer substratlar gecede bittikten sonra. </li><li> Yıkama yüzeyler:% 0.1 Tween (PBST), PBS ve nihayet deiyonize (DI) su ile PBS üç ayrı yıkama için üç dakika için aşağıdaki çözümleri yer onları. Deney türüne göre (ıslak vs kuru), Argon gazı ile çip iyice kurulayın ve inkübasyon başlamak veya bir akış odasında çip yerleştirmek ve montajını. </li><li> Çalkalayıcı plaka sırasında 30 dakika boyunca 7.4 &#39;e, düzeltilmiş pH ile etanolamin 50 mM çözüm cips daldırarak kopolimer yüzey üzerinde kalan NHS gruplar devre dışı bırakın. Hidroksilamin veya Tris gibi bir birincil amin içeren bileşik aynı zamanda uzun zamandır hazırlanan bir çözüm proteinleri ile kullanmak için güvenli olarak kullanılabilir. PBS sonra DI su kullanarak devre dışı bırakma çözüm iyice durulayın. </li><li> İsteğe adım (istihdam edilen yüzey kimyası bağlı olarak): BSA, kazein, çözüm ya da 30 dakika boyunca rehidrate süt kullanarak Blok yüzey. Polimer omurgası, non-spesifik protein bağlama önlemek için eylemi olarak bizim kullandığımız mevcut polimerik yüzey kimyası için, bu adımı gerçekleştirmeniz yok. </li></ol> 3. Veri Toplama ve Kuluçka Prosedür: Endpoint formatı <ol><li> İstenen tampon ilgi hedef bir çözüm olun. Burada, uygun konsantrasyonu PBS içinde Anti-BSA (eski), 10 ng / ml PBS içinde Anti-BSA çözüm 1-10 ml yapmak bir çözüm olacaktır. Ayrıca, negatif kontrol inkübasyon için tampon (hedef) eşdeğer bir miktarda olduğundan emin olun. </li><li> Daha sonra toplanan tüm veriler normalleştirilmesi için silikon ayna tarama atın. </li><li> Her bir noktada, ilk optik yüksekliği (kütle) belirlemek için önce inkübasyon adım IRIS sistemi ile hazırlanan prob dizi tarayın. Bu yüzey üzerine kitle değişiklikleri doğru analiz için izin verecek, inkübasyondan sonra, bağlama yani. Burada, birkaç parametre mevcut maruz kalma süresi gibi deney, görüş alanı, prospering odaklama, vb çekilecektir </li><li> Çalkalayıcı plaka üzerinde 1 saat için hazırlanan çözüm Batmak çip (ler). Inkübasyon süresi önemli ölçüde ajitasyon düzeyine bağlı olarak değişebilir, konsantrasyonu hedef tespit, akış odasının taşıma özellikleri (gerçek zamanlı algılama modu kullanılıyor ise), hedef prob çifti akrabalıklar, vb. . </li><li> Inkübasyondan sonra) adım 2.5 &#39;te açıklanan yıkama prosedürü tekrarlayın </li><li> IRIS sistemi kullanarak aynı prob dizi Tarama ve ön-inkübasyon karşılaştırma sonrası inkübasyon görüntüler elde. </li><li> Ikincil bir antikor kullanılan bir sandviç analiz formatında örneğin, gerekirse farklı inkübasyon adımlar için bu işlemi tekrarlayın. </li></ol> 4. Veri Analizi <ol><li> Pro laboratuvarı tarafından geliştirilen bu yazılım kullanarak, her IRIS tarama (yoğunluğu görüntüler dizisi) için toplanan görüntüler Fitprob dizi optik kalınlığı bilgileri içeren bir görüntü Duce. (Kayıtlı) post ve pre-inkübasyon görüntüler çıkarılarak bağlama hızlı bir nitel analiz yapılabilir. Bağlama toplu değişiklikler gözlenmiştir bu noktalarda yoğunluk bir değişiklik olarak görünecektir. Kantitatif analiz için, her bir nokta, nokta nokta ve anulus dış içinde ortalama her piksel için optik kalınlığı bilgileri ve bu iki alan doğrudan bir karşılaştırma yapmak arka plana göre kitle yoğunlukları belirler. </li></ol> 5. Temsilcisi Sonuçlar: Şekil 1, temsil eden bir antikor dizi ile tespit katmanlı Si-SiO 2 IRIS substrat bir örnek şematik gösterir . Her antikor topluluğu farklı proteinler hedefleyen farklı bir epitop için özgüllük ile çoğaltmak fark edilir. İki farklı tüm virüsler ve viral bir proteinin, örneğin hedef olarak temsil edilmektedir. Negatif kontrol antikorları tahlil bağlıdır ve non-spesifik ve / veya virüs olabilir. Şekil 2 (HSA) insan serum albumini bağlama gösterir bir dizi benekli HSA ve tavşan IgG (kontrol) lekeler için özel antikorlar. Burada görüldüğü gibi, inkübasyon öncesi ve sonrası görüntüler için optik montaj ve kararlılıkla sonra kalınlıkları, bağlayıcı bir dizi için bir fark görüntü niteliksel bağlayıcı değerlendirmek için oluşturulabilir. Kantitatif analiz, 2.05 ve 0.13 nanometre optik yüksekliğini değiştirmek, bir anti-HSA inkübasyon konsantrasyonu 500 ng / ml, sırasıyla, HSA ve tavşan IgG noktalar gözlendi demek ortaya koymaktadır. Şekil 3, protein konsantrasyonu ve dsDNA oligomer uzunluğu Kürk protein bağlayıcı bağımlılığı bir IRIS ölçümü gösterir. Üst grafik ilk immobilize oligomer prob yükseklikleri ve post-inkübasyon Kürk bağlanma için mutlak optik boy ölçümleri gösterir. Kürk artan konsantrasyonlarda (50, 100, 200 nM) DNA probları artan bağlayıcı sonuçlandı. Oligomerlerinin uzunluğu da daha bağlayıcı uzun dizileri ile Kürk bağlanma etkiler. Burada, hata çubukları, ortalama bir standart sapmasını temsil eder. Alt arsa dsDNA iplikçik başına bağlayıcı hesaplanan Kürk protein dimer gösterir. Dimer bağlama, non-spesifik bağlayıcı bir üst düzey düşündüren 200 nM Kürk protein konsantrasyonu önemli ölçüde artış oldu. <img src="/files/ftp_upload/2694/2694fig1.jpg" alt="Şekil 1"/> Şekil 1, normalde çoğullanır moda IRIS sistemi ile belirli virüs ve virüs bileşenleri tespit etmek için bir deney kullanılan bir örnek prob dizi şematik . <img src="/files/ftp_upload/2694/2694fig2.jpg" alt="Şekil 2"/> Şekil 2 benekli HSA insan serum albumini-spesifik antikorların bağlanması için Post-inkübasyon fark görüntü 500 ng / ml konsantrasyonda bu etiket sistemi ile toplanır. Biyomateryal kitle yoğunluğu her nokta için bir nokta içinde ortalama optik kalınlığı bilgileri ve daha sonra bu arka plan temsil eden nokta civarında bir annulus ortalama ile karşılaştırarak belirlenir. <img src="/files/ftp_upload/2694/2694fig3.jpg" alt="Şekil 3"/> Şekil 3 oligomer uzunluğu, oligomer içinde fikir birliği dizisi yeri ve Kürk protein konsantrasyonu bilinen bir uzlaşı sırası ile benekli çift iplikli oligomerler Kürk protein etkileşimleri için veri bağlama Arsa. Mutlak her benekli dizisi (üst) bağlı Kürk protein miktarı hakkında bilgi oligomer (alt) her türüne bağlı Kürk dimerleri sayısını tahmin etmek için kullanılabilir.

<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>

IRIS platformu mikroarray formatında yüksek verim bağlama veri toplamak için kullanmak için basit ve hızlı bir sistem. Kovalent bir yüzey üzerine farklı fonksiyonel bir protein ya da DNA probları hareketsizleştirir, hedef antijenleri / biyobelirteçleri / etc. immunoassay olduğu gibi, çözüm yakalanabilir. IRIS sistemi ile bir bitiş noktası ya da gerçek zamanlı biçimde prob koşullarında bu etkileşimlerin ölçümü, her etkileşim için tahsil edilecek son derece hassas ve kantitatif bilgi sağlar. Burada ayrıntılı temsilcisi deney, türleri, bu teknik ile incelenebilir etkileşimleri örneklerden sadece biridir. Transkripsiyon faktörleri, viral antijenleri, ve tüm virüsler Algılama, daha önce gösterilmiş ve IRIS kolayca işleyebilir analizler türleri sadece birkaç örnek temsil etmektedir.

<ol><li> 500 nm termal yetiştirilen silikon dioksit, Silikon Vadisi Mikroelektronik, özel sipariş ile Silikon gofret <li> Amonyum sülfat tozu, Sigma-Aldrich kedi. # A5132 <li> Fosfat tamponlu salin (PBS) 10X hazır konsantresi, Fisher Scientific kedi. # BP665-1 <li> Insan serum albumini (Anti-HSA) Antikor, Sigma-Aldrich kedi. # A0433 <li> İnsan serum albumini (HSA), Sigma-Aldrich kedi. # A9511 <li> Argon veya azot gazı (ultra-yüksek saflıktaki), Airgas kedi. # AR UHP300 veya # NI UHP300 <li> Petri kapları, 60 mm x 15 mm, Fisher Scientific kedi. # 0875713A <li> Scienceware ® vakum desikatörde, Sigma-Aldrich kedi. # Z119016 <li> Mikrosantrifüj tüpler, Fisher Scientific kedi. # 05-408-120 <li> 96-kuyucuğu, düşük hücre bağlama, Nalgene Nunc Uluslararası kedi. # 145.399 <li> BioOdyssey Hattat MiniArrayer, Bio-Rad <li> Tween-20, Sigma-Aldrich # P1379 <li> Etanolamin, Sigma-Aldrich # 398.136 <li> Hidroksilamin, Thermo Scientific kedi. # 26.103 <li> Çok amaçlı rotator, Thermo Scientific (Barnstead Uluslararası), model # 2314, kedi. # 2314Q <li> Retiga 2000R kamera, QImaging kedi. # 01-RET-2000R-FM-12 <li> AcuLED ışık kaynağı, Perkin Elmer, özel sipariş <li> Optik bileşenleri (lensler, hedefleri, diyafram, raylar, mesaj, vb), Thorlabs </ol>

biomolecular detection employing the interferometric reflectance imaging sensor (iris)

Biyomoleküler etkileşimlerin hassas ölçüm temel biyoloji ve mikrobiyoloji, çevre / tarım / biodefense izleme, nanobioteknoloji, ve daha fazlası gibi birçok alanda ve sanayi kullanımı vardır. Teşhis uygulamaları, izleme (tespit), varlığı, yokluğu, veya hasta numunelerinin bulunan hedef proteomik veya genomik biyobelirteçleri anormal ifade tedavi yaklaşımları ya da tedavi etkinliğini belirlemek için kullanılan olabilir. Araştırma arenası, moleküler yakınlık ve özelliklerle ilgili bilgi sistemleri tam olarak soruşturma altında tanımlamak için yararlıdır. Moleküler konsantrasyonları ya da yakınlık belirlemek için kullanılan mevcut sistemlerinin çoğu etiket kullanımı güveniyor. Bu sistemlerin örnekleri enzim bağlı immünosorbent assay (ELISA), polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) teknikleri, jel elektroforezi deneyleri ve kütle spektrometresi (MS) gibi immunoassay içerir. Genellikle, bu etiketler, floresan radyolojik, ya da doğada kolorimetrik ve doğrudan ya da dolaylı olarak ilgi moleküler hedef bağlıdırlar. Etiket kullanımı yaygın olarak kabul görmüş ve bazı faydaları da vardır olmasına rağmen, bu etkileşimlerin ölçmek için yeni bir etiket içermeyen yöntemler geliştirilmesi teşvik sakıncaları vardır. Bu sakıncaları tahlil maliyet artış, reaktif ömrü ve kullanılabilirlik, depolama ve güvenlik kaygıları gibi pratik yönleriyle, etiketleme harcanan zaman ve çaba, ve etiketleme işlemleri veya etiket kendilerini nedeniyle farklı reaktifler arasında değişkenlik içerir. Bir bilimsel araştırma temelinde, bu etiket kullanımı da, protein işlevselliği / yapıştırılan etiketlere ve etkileşimleri gerçek zamanlı olarak doğrudan ölçmek için yetersizlik varlığı nedeniyle yapısı üzerindeki etkileri ile endişeler gibi zorluklar tanıtabilirsiniz. Burada sunulan çalışmalar mikroarray mükellef yeni bir etiket ücretsiz bir optik biyosensör kullanımı, İnterferometrik Yansıtma Görüntüleme Sensör tespit proteinler, DNA, antijenik malzeme, tüm patojenler (virionlar) ve diğer biyolojik materyalin (IRIS) olarak adlandırılır. IRIS sistemi farklı biyomoleküler etkileşimleri [1-3] için yüksek duyarlılık, hassasiyet ve tekrarlanabilirlik kanıtlanmıştır. Faydaları multipleks görüntüleme kapasitesi, gerçek zamanlı ve uç nokta ölçüm yetenekleri ve düşük reaktif tüketimi ve tahlil kez bir azalma gibi diğer yüksek verimlilik özellikleri içerir. Ayrıca, IRIS platformu, kullanımı kolay, ucuz ekipman gerektirir ve birçok çağdaş yüzey kimyası yaklaşımları ile uyumlu hale silikon tabanlı katı faz tayini bileşenleri kullanır. Burada, kuluçka ve bir bitiş noktası formatında sonuçlarının analizi için bağlayıcı hedef ölçüm probu dizilerin hazırlanması IRIS sisteminin kullanımı sunuyoruz. Model sistem Kalkış Desteği (HSA) HSA-benekli yüzeylerde insan serum albumini için spesifik hedef antikor yakalamak olacaktır.

Watch this Scientific Journal Video about Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor IRIS at JoVE.com

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor IRIS

SiO Kantitatif, yüksek verimli, gerçek zamanlı ve etiket ücretsiz biyomoleküler algılama (DNA, protein, vb.)<sub&gt; 2</sub&gt; Yüzeyler LED aydınlatma dayanan basit bir interferometrik tekniği, minimal optik bileşenleri ve bir kamera kullanılarak elde edilebilir. İnterferometrik Yansıtma Görüntüleme Sensörü (IRIS) formatlarını mikroarray ucuz, kullanımı kolay, ve uysal.

Biyomoleküler Algılama istihdam İnterferometrik Yansıtma Görüntüleme Sensörü (IRIS)

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 Görüntüleme.  Boston University. SiO Kantitatif, yüksek verimli, gerçek zamanlı ve etiket ücretsiz biyomoleküler algılama (DNA, protein, vb.) 2 Yüzeyler LED aydınlatma dayanan basit bir interferometrik tekniği, minimal optik bileşenleri ve bir kamera kullanılarak elde edilebilir. İnterferometrik Yansıtma Görüntüleme Sensörü (IRIS) formatlarını mikroarray ucuz, kullanımı kolay, ve uysal.

Video: Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor IRIS

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.

Nükleik Asitler, Proteinler ve Küçük Moleküller Reagentless Algılama Elektrokimyasal DNA Biyosensörler Fabrikasyon

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. ...

Biyomühendislik

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.

Multiplexed Transdermal Elektrokimyasal Algılama Hollow microneedle tabanlı Sensör

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.

Çokspektrumlu Görüntüleme Sitometrisi ile Hücreleri yerelleştirme ve Karbon nanotüpler Bağıl Kantitasyonu

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.

Solvent destekli çift katlı lipid (SALB) Yöntemi ile biyomembran Fabrikasyon

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.

Tasarım ve Yumuşak Modüler Robotlar için bir Elastomerik Birimi Fabrikasyon Minimal İnvaziv Cerrahi

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.

Ateroskleroz Hızlı Algılama Demir Oksit Nanopartiküller Mikrodalga odaklı sentezi

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.

Biyomoleküler etkileşimleri algılamak için bir Conductimetric Biyoalgılayıcı β-lactamase tabanlı tahlil kullanımı

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.

Metanol bağımsız ifade tarafından de-baskı teknolojilerinden yararlanan Pichia Pastoris

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.

Integrin gerginlik ve hücresel kuvvet bütünleştirici gerilim sensör ile Mikronaltı çözünürlükte görüntüleme

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.

Yaprak Reflektasyonu ve Klorofil Floresan Analizlerinin Eşzamanlı Ölçümleri ile Fotosentetik Davranışların Değerlendirilmesi

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