Name: attaching biological probes to silica optical biosensors using silane coupling agents
Uploaded: 2012-05-01T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Attaching Biological Probes to Silica Optical Biosensors Using Silane Coupling Agents at JoVE.com

החוקרים בתודה להכיר פרופ &#39;אנדריאה ארמני באוניברסיטה של ​​דרום קליפורניה על התמיכה בתקופה זו פותח פרוטוקול. מימון הפיתוח הראשוני של העבודה זה סופק על ידי הקרן הלאומית למדע [085281 ו 1028440] לבין המכון הלאומי לבריאות בארה&quot;ב NIH דרך ניו תוכנית של מנהל פרס ממציא [1DP2OD007391-01]. מידע נוסף זמין בכתובת <a href="http://web.missouri.edu/~hunthk/" target="_blank">http://web.missouri.edu/ hunthk ~ /</a> .

1. רקע ביוטין מחובר אל פני השטח של מכשירים אלו באמצעות תהליך פשוט בן שלושה שלבים (איור 1). ראשית, עלינו לנקות את משטח לאכלס את זה עם קבוצות הידרוקסיל על ידי חשיפת מכשירים פלזמה או חמצן או פתרון Piranha. שנית, אנו משתמשים שיקוע לצר...

<ol>
	<li>Datar, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cantilever+Sensors:+Nanomechanical+Tools+for+Diagnostics.">Cantilever Sensors: Nanomechanical Tools for Diagnostics.</a> MRS Bull. 34, 449-454 (2009).</li><li>Hunt, H. K., Armani, A. M. <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+biological+and+chemical+sensors.">Label-free biological and chemical sensors.</a> Nanoscale. 2, 1544-1559 (2010).</li><li>Sundberg, F., Karlsson, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+detection+and+characterization+of+immune+responses+using+label-free+biacore+immunoassays.">Rapid detection and characterization of immune responses using label-free biacore immunoassays.</a> Immunology. 120, 46-47 (2007).</li><li>Hermanson, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bioconjugate Techniques. , (2008).</li><li>Bernards, M. T., Cheng, G., Zhang, Z., Chen, S. F., Jiang, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonfouling+polymer+brushes+via+surface-initiated,+two-component+atom+transfer+radical+polymerization.">Nonfouling polymer brushes via surface-initiated, two-component atom transfer radical polymerization.</a> Macromolecules. 41, 4216-4219 (2008).</li><li>Fan, X. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensitive+optical+biosensors+for+unlabeled+targets:+A+review.">Sensitive optical biosensors for unlabeled targets: A review.</a> Anal. Chim. Acta. 620, 8-26 (2008).</li><li>Qavi, A. J., Washburn, A. L., Byeon, J. Y., Bailey, R. C. <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+technologies+for+quantitative+multiparameter+biological+analysis.">Label-free technologies for quantitative multiparameter biological analysis.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 394, 121-135 (2009).</li><li>Hunt, H. K., Soteropulos, C., Armani, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioconjugation+Strategies+for+Microtoroidal+Optical+Resonators.">Bioconjugation Strategies for Microtoroidal Optical Resonators.</a> Sensors. 10, 9317-9336 (2010).</li><li>Kalia, J., Raines, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+Bioconjugation.">Advances in Bioconjugation.</a> Curr. Org. Chem. 14, 138-147 (2010).</li><li>Matsko, A. B., Savchenkov, A. A., Strekalov, D., Ilchenko, V. S., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+Applications+of+Whispering-Gallery+Mode+Resonators+in+Photonics+and+Nonlinear+Optics.">Review of Applications of Whispering-Gallery Mode Resonators in Photonics and Nonlinear Optics.</a> IPN Progress Report. , 42-162 (2005).</li><li>Armani, A. M., Kulkarni, R. P., Fraser, S. E., Flagan, R. C., Vahala, K. J. <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,+single-molecule+detection+with+optical+microcavities.">Label-free, single-molecule detection with optical microcavities.</a> Science. 317, 783-787 (2007).</li><li>Zhu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-chip+single+nanoparticle+detection+and+sizing+by+mode+splitting+in+an+ultrahigh-Q+microresonator.">On-chip single nanoparticle detection and sizing by mode splitting in an ultrahigh-Q microresonator.</a> Nat. Photon. 4, 122-122 (2010).</li><li>Armani, D. K., Kippenberg, T. J., Spillane, S. M., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-high-Q+toroid+microcavity+on+a+chip.">Ultra-high-Q toroid microcavity on a chip.</a> Nature. 421, 925-928 (2003).</li><li>Vollmer, F., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering-gallery-mode+biosensing:+label-free+detection+down+to+single+molecules.">Whispering-gallery-mode biosensing: label-free detection down to single molecules.</a> Nat. Methods. 5, 591-596 (2008).</li><li>Vollmer, F., Arnold, S., Keng, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+virus+detection+from+the+reactive+shift+of+a+whispering+gallery+mode.">Single virus detection from the reactive shift of a whispering gallery mode.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 20701-20704 (2008).</li><li>Hunt, H. K., Armani, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recycling+microcavity+optical+biosensors.">Recycling microcavity optical biosensors.</a> Opt. Lett. 36, 1092-1094 (2011).</li><li>Soteropulos, C. E., Hunt, H. K., Armani, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+binding+kinetics+using+whispering+gallery+mode+microcavities.">Determination of binding kinetics using whispering gallery mode microcavities.</a> Appl. Phys. Lett. 99, 103703-103703 (2011).</li></ol>

כפי שמתואר בפרוטוקולים, יצרנו פלטפורמה הדיור שבו להעביר סיליקה microspheres מרגליהן לאורך כל תהליך functionalization. פלטפורמה זו הדיור נוצר כפתרון זיהום פני השטח ואת הנזק כתוצאה microsphere לבוא במגע עם קירות מכולות שונים המשמשים בתהליך functionalization. הבנו את הקושי העיקרי נבע מן הזמן מצרף...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם מגיב </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגי </td><td> תגובות </td></tr><tr><td> מתנול </td><td> דיג </td><td> 67-56-1 </td><td> ACS כיתה </td></tr><tr><td> חומצה גופרתית </td><td> דיג </td><td> 8014-95-7 </td><td> רותחת </td></tr><tr><td> מי חמצן </td><td> דיג </td><td> 7722-84-1 </td><td> 30 wt% </td></tr><tr><td> Aminopropyltrimethoxysilane </td><td> דיג </td><td> 13822-56-5 </td><td></td></tr><tr><td> שירותי הבריאות, ביוטין EZ מקשר </td><td> לנקב </td><td> 20217 </td><td></td></tr><tr><td> Dimethylsulfoxide </td><td> דיג </td><td> 67-68-5 </td><td> נטול מים </td></tr><tr><td> Fluorescein Isothiocyanate </td><td> לנקב </td><td> 46425 </td><td></td></tr><tr><td> פוספט שנאגרו מלוחים </td><td> דיג </td><td> 7647-14-5 </td><td> אבקת להתרכז </td></tr><tr><td> סודיום ביקרבונט מאגר </td><td> דיג </td><td> NC0099321 </td><td></td></tr><tr><td> טקסס אדום - Avidin המצומד </td><td> לנקב </td><td> A820 </td><td></td></tr><tr><td> סיב אופטי </td><td> ניופורט </td><td> F-SC </td><td></td></tr><tr><td> סיבים חשפנית </td><td> כלי סיבים מכירות </td><td> NN-175 </td><td> ללא ניק 175 אום חשפנית </td></tr><tr><td> Kimwipes </td><td> דיג </td><td> 06666A </td><td></td></tr><tr><td> סיבים חשופים קליבר </td><td> Ilsintech </td><td> CL-03A </td><td></td></tr><tr><td> מיקרוסקופ זכוכית שקופיות </td><td> דיג </td><td> 12-550B </td><td></td></tr><tr><td> בקבוקוני פלסטיק פוליפרופילן </td><td> דיג </td><td> 03-341-75A </td><td> 60 מ&quot;ל, צירים שווי </td></tr><tr><td> דוגרים Rocker </td><td&gt; VWR </td><td> 12620-910 </td><td></td></tr><tr><td> אבק תא ייבוש </td><td> דיג </td><td> 08-594 15 ב- </td><td></td></tr></tbody></table>

attaching biological probes to silica optical biosensors using silane coupling agents

על מנת ממשק עם סביבות ביולוגיים, פלטפורמות biosensor, כגון מערכת Biacore הפופולרי (מבוסס על משטח Plasmon תהודה (SPR) טכניקה), לעשות שימוש בטכניקות שונות שינוי פני השטח, זה יכול, למשל, למנוע עכירות פני השטח, לכוון את hydrophobicity / hydrophilicity של פני השטח, להתאים למגוון רחב של סביבות אלקטרוניים, לעתים קרובות ביותר, לגרום הספציפיות לקראת היעד של עניין. 1-5 טכניקות אלו להרחיב את הפונקציונליות של biosensors אחרת רגישים מאוד של העולם האמיתי יישומים בסביבות מורכבות, כגון כמו דם, שתן, וניתוח שפכים. 2,6-7 בעוד פלטפורמות biosensing מסחריים, כגון Biacore, יש להבין היטב, טכניקות סטנדרטיות לביצוע שינויים מסוג זה על פני השטח, טכניקות אלה לא תורגמו בצורה סטנדרטית אחרת תווית פלטפורמות biosensing בחינם, כמו לוחשים מצב גלריה (WGM) תהודה אופטי. 8-9 &lt;<html> / P&gt; תהודה WGM אופטיים מייצגים טכנולוגיה מבטיחה לביצוע ללא תווית זיהוי של מגוון רחב של מינים ב נמוך במיוחד בריכוזים 6,10-12 רגישות גבוהה של פלטפורמות אלה הוא תוצאה של אופטיקה גיאומטריות הייחודיות שלהם. WGM תהודה אופטי להגביל במחזור . אור, תדרים מסוימים תהודה אינטגרלי 13 כמו פלטפורמות SPR, בתחום האופטי אינו מוגבל לחלוטין למכשיר חיישן, אבל evanesces; זה &quot;זנב חלוף&quot; אז יכול לקיים אינטראקציה עם המין בתוך הסביבה. אינטראקציה זו גורמת מקדם השבירה יעילה של השדה האופטי לשנות, וכתוצאה מכך קל, אבל ניתן לגילוי, שינוי תדר התהודה של ההתקן. כי בתחום האופטי מסתובב, הוא יכול לתקשר עם הסביבה פעמים רבות, וכתוצאה מכך הגברה פנימית של האות, ואת רגישויות גבוהות מאוד לשינויים קלים בסביבה. 2,14-15 אוהל &quot;&gt; כדי לבצע איתור ממוקד בסביבות מורכבות, פלטפורמות אלה חייבים להיות יחד עם מולקולת בדיקה (בדרך כלל 1 1/2 של זוג מחייב, למשל נוגדנים / אנטיגנים) באמצעות שינוי פני השטח. 2 למרות תהודה WGM אופטיים יכול להיות מפוברק הגיאומטריות כמה מן מגוון רחב של מערכות גשמי, microsphere סיליקה היא הנפוצה ביותר. microspheres אלו מיוצרים בדרך כלל על קצה של סיב אופטי, המספק &quot;גזע&quot;, שבאמצעותה microspheres ניתן לטפל במהלך הניסויים functionalization זיהוי. משטח chemistries סיליקה רשאי להיות מיושם לצרף מולקולות בדיקה כדי השטח שלהם, עם זאת, טכניקות מסורתיות שנוצר על מצעים מישוריים הם בדרך כלל לא מספיק אלה תלת ממדי מבנים, כמו כל שינוי פני השטח של microspheres (אבק, זיהום, ליקויים פני השטח, ציפוי אחיד) יכולות להיות חמורות, השלכות שליליות על יכולת הגילוי שלהן. הנה, אנחנו מדגימים את הגישה קלילעבור functionalization את פני השטח של microsphere תהודה סיליקה WGM אופטי באמצעות סוכני צימוד silane לגשר על פני אורגניים ואיכות הסביבה הביולוגית, על ידי הצמדת ביוטין אל פני השטח סיליקה. 8,16 למרות שאנו משתמשים microsphere סיליקה תהודה WGM כמערכת חיישן בדוח זה, הפרוטוקולים הם כלליים וניתן להשתמש functionalize את פני השטח של כל מכשיר עם סיליקה ביוטין.

Watch this Scientific Journal Video about Attaching Biological Probes to Silica Optical Biosensors Using Silane Coupling Agents at JoVE.com

Attaching Biological Probes to Silica Optical Biosensors Using Silane Coupling Agents

Biosensors ממשק עם סביבות מורכבות ביולוגיות ולבצע איתור ממוקד על ידי שילוב של חיישנים רגישים מאוד עם בדיקות ספציפיות ביותר המחוברים חיישן באמצעות שינוי פני השטח. הנה, אנחנו מדגימים functionalization פני השטח של חיישנים אופטיים עם סיליקה ביוטין באמצעות סוכני צימוד silane לגשר על חיישן את הסביבה הביולוגית.

הוספת בדיקות ביולוגיות Biosensors סיליקה אופטי באמצעות סוכני צימוד silane

In order to interface with biological environments, biosensor platforms, such as the popular Biacore system (based on the Surface Plasmon Resonance (SPR) ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Engineering Biological-Based Vascular Grafts Using a Pulsatile Bioreactor

הנדסה ביולוגית המבוססת דם שתלי שימוש bioreactor pulsatile

Much effort has been devoted to develop and advance the methodology to regenerate functional small-diameter arterial bypasses. In the physiological ...

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

עיצוב של bioreactor לחץ על מחזורי Ex Vivo מחקר של מסתמי הלב אבי העורקים

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Low Molecular Weight Protein Enrichment on Mesoporous Silica Thin Films for Biomarker Discovery

חלבון נמוך מולקולרית משקל העשרה על סרטים סיליקה mesoporous דק גילוי סמן ביולוגי

The identification of circulating biomarkers holds great potential for non invasive approaches in early diagnosis and prognosis, as well as for the ...

Insertion of Flexible Neural Probes Using Rigid Stiffeners Attached with Biodissolvable Adhesive

החדרת גמישה עצביות בדיקות באמצעות אלמנטים קשיחות קשיחים מצורפים עם Biodissolvable דבק

Microelectrode  arrays for neural interface devices that are made of biocompatible thin-film  polymer are expected to have extended functional lifetime ...

Optical Detection of E. coli Bacteria by Mesoporous Silicon Biosensors

Optical Detection of E. coli Bacteria by Mesoporous Silicon Biosensors

זיהוי אופטי של<em&gt; א coli</em&gt; חיידקים על ידי Biosensors הסיליקון Mesoporous

A label-free optical biosensor based on a nanostructured porous Si is designed for rapid capture and detection of Escherichia coli K12 bacteria, as a ...

Wideband Optical Detector of Ultrasound for Medical Imaging Applications

Wideband גלאי אופטיים של אולטראסאונד ליישומי הדמיה רפואית

Optical sensors of ultrasound are a promising alternative to piezoelectric techniques, as has been recently demonstrated in the field of optoacoustic ...

Use of Label-free Optical Biosensors to Detect Modulation of Potassium Channels by G-protein Coupled Receptors

שימוש בBiosensors האופטי ללא תווית לזיהוי מודולציה של תעלות אשלגן על ידי קולטנים מצמידים G-חלבון

Ion channels control the electrical properties of neurons and other excitable cell types by selectively allowing ions to flow through the plasma ...

Preparation of Mica Supported Lipid Bilayers for High Resolution Optical Microscopy Imaging

הכנת מיכה נתמכת יפידים bilayers לרזולוציה גבוהה מיקרוסקופיה אופטית הדמיה

Supported lipid bilayers (SLBs) are widely used as a model for studying membrane properties (phase separation, clustering, dynamics) and its interaction ...

Label-free Single Molecule Detection Using Microtoroid Optical Resonators

ללא תווית מולקולה בודדת איתור באמצעות תהודה אופטית Microtoroid

Detecting small concentrations of molecules down to the single molecule limit has impact on areas such as early detection of disease, and fundamental ...

Computed Tomography and Optical Imaging of Osteogenesis-angiogenesis Coupling to Assess Integration of Cranial Bone Autografts and Allografts

טומוגרפיה ממוחשבת והדמיה אופטית של צימוד Osteogenesis-אנגיוגנזה להערכת שילוב של Autografts עצם הגולגולת וAllografts

A major parameter determining the success of a bone-grafting procedure is vascularization of the area surrounding the graft. We hypothesized that ...