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

作者は感謝し、このプロトコルが開発された時にサポートするために南カリフォルニア大学教授アンドレア·アルマーニを認める。この作品の最初の開発のための資金は、国立科学財団によって提供されました[085281と1028440]とNIHのディレクターの新イノベーター賞プログラムを通じて国立衛生研究所[1DP2OD007391-01]。追加情報はで入手できます。 <a href="http://web.missouri.edu/~hunthk/" target="_blank">http://web.missouri.edu/〜hunthk /</a> 。

1。背景ビオチンは、単純な、3段階のプロセス（ 図1）を介してこれらのデバイスの表面に付着されています。まず、表面をきれいにし、酸素プラズマまたはピラニア溶液のいずれかにデバイスを公開することにより、ヒドロキシル基を移入します。第二に、私たちは加水分解および縮合反応によりヒドロキシル基に第一級アミンで終端シランカップリング剤?...

<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>

プロトコルに記載されているように、我々はこれによって官能化プロセス全体を通して茎シリカミクロスフェアを輸送するためにハウジングのプラットフォームを作成しました。このハウジング·プラットフォームは、官能化プロセス全体で使用される様々な容器の壁に接触するミクロスフェアに起因する表面の汚染や損傷に対する解決策として作成されました。私たちは常に官能プロセス?...

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬の名前 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td><td> コメント </td></tr><tr><td>メタノール</td><td>フィッシャー</td><td> 67-56-1 </td><td> ACSグレード</td></tr><tr><td>硫酸</td><td>フィッシャー</td><td> 8014-95-7 </td><td>発煙</td></tr><tr><td>過酸化水素</td><td>フィッシャー</td><td> 7722-84-1 </td><td> 30重量％ </td></tr><tr><td>アミノプロピルトリメトキシシラン</td><td>フィッシャー</td><td> 13822-56-5 </td><td></td></tr><tr><td> NHS-ビオチンEZリンカ</td><td>ピアース</td><td> 20217 </td><td></td></tr><tr><td>ジメチルスルホキシド</td><td>フィッシャー</td><td> 67-68-5 </td><td>無水</td></tr><tr><td>フルオレセインイソチオシアネート</td><td>ピアース</td><td> 46425 </td><td></td></tr><tr><td>リン酸緩衝生理食塩水</td><td>フィッシャー</td><td> 7647-14-5 </td><td>粉は集中する</td></tr><tr><td>炭酸水素ナトリウム緩衝</td><td>フィッシャー</td><td> NC0099321 </td><td></td></tr><tr><td>テキサスレッド - アビジン結合物</td><td>ピアース</td><td> A820 </td><td></td></tr><tr><td>光ファイバ</td><td>ニューポート</td><td> F-SC </td><td></td></tr><tr><td>ファイバストリッパー</td><td>繊維機器の販売</td><td> NN-175 </td><td>ノーニク175 UMストリッパー</td></tr><tr><td>キムワイプ</td><td>フィッシャー</td><td> 06666A </td><td></td></tr><tr><td>ベアファイバカッタ</td><td> Ilsintech </td><td>その他のcl-03A </td><td></td></tr><tr><td>顕微鏡用スライドガラス</td><td>フィッシャー</td><td> 12-550B </td><td></td></tr><tr><td>ポリプロピレンバイアル</td><td>フィッシャー</td><td> 03から341-75A </td><td> 60mLの、ヒンジキャップ</td></tr><tr><td>インキュベートロッカー</td><td&gt; VWR </td><td> 12620-910 </td><td></td></tr><tr><td>減圧デシケーター</td><td>フィッシャー</td><td> 08から594-15B </td><td></td></tr></tbody></table>

attaching biological probes to silica optical biosensors using silane coupling agents

このような人気のあるビアコアシステム（表面プラズモン共鳴（SPR）技術に基づいて）のような生物学的環境では、バイオセンサープラットフォームとのインタフェースするためには、例えば、表面の汚れを防ぐことができ、様々な表面改質技術、使用して、調整する表面の疎水性/親水性、電子、さまざまな環境に適応し、最も頻繁に、興味のある目標に向かって特異性を誘導する1-5これらの技術は、複雑な環境における実世界のアプリケーションに、それ以外の高感度バイオセンサーの機能を拡張し、そのような血液、尿、排水分析など。2,6-7は、ビアコアなどの商用バイオセンシング·プラットフォームは、よく理解しているが、そのような表面修飾を行うための標準技術は、これらの技術は他の標準化された方法で翻訳されていないラベルこのようなギャラリーモード（WGM）光共振器ウィスパリング、フリーバイオセンシングプラットフォーム、。8-9 &lt;<html> / P&gt; WGM光共振器は、超低濃度での種の様々な種類のラベルフリー検出を実行するための有望な技術を表す6,10-12これらのプラットフォームの高感度は、そのユニークな幾何光学の結果は以下の通りです。WGM光共振器に閉じ込め、循環特定の、積分の共振周波数での光SPRプラットフォームと同様13、光の場は完全にセンサーデバイスに限定されていませんが、evanesces、この&quot;エバネッセント尾&quot;はその後、周囲の環境中の化学種と相互作用することができる。この相互作用はわずかで、その結果、変更するには、光電界の実効屈折率を引き起こすが、検出可能な、デバイスの共振周波数にシフトします。光電界が循環するので、環境内の軽微な変更については、信号の固有の増幅をもたらし、環境を何度も対話し、非常に高い感度をすることができます。2,14-15 テント&quot;&gt; WGM光共振器は、いくつかのジオメトリで製造することができますが、複雑な環境で標的検出を実行するには、これらのプラットフォームは、表面改質を介してプローブ分子（結合対の通常の半分、例えば、抗体/抗原）2と組み合わせる必要がありますから材料系の様々なシリカミクロスフェアは、最も一般的です。これらのミクロスフェアは、一般的にマイクロスフェアの官能と検出の実験中に処理できるようにするための &quot;幹&quot;を提供する光ファイバの端に製造されています。シリカ表面の化学的性質は、5月それらの表面にプローブ分子を添付するために適用されるが、平面基板に生成された伝統的な技法は、これらの三次元構造のためにしばしば十分ではないとしてミクロスフェアの表面への変更（ほこり、汚れ、表面欠陥、ムラコーティング）それらの検出能力に深刻な、否定的な結果を持つことができます。ここでは、容易なアプローチを実証するシリカ表面にビオチンを付加することによって、無機表面と生物学的環境を埋めるためにシランカップリング剤を用いたシリカ微小球のWGM光共振器の表面機能化のために。8,16我々 は 、このレポートでセンサー·システムとしてのシリカ微小球のWGM共振器を使用していますが、プロトコルは一般的であり、ビオチンを持つシリカデバイスの表面を官能化することができます。

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

バイオセンサーは、複雑な生物学的環境とのインタフェースと表面改質を介してセンサに接続されている高度に特異的なプローブと高感度センサーを組み合わせることにより、ターゲットの検出を実行します。ここでは、センサと生物学的環境を埋めるためにシランカップリング剤を使用して、ビオチンを有するシリカ光センサーの表面官能基を示しています。

シランカップリング剤を用いた石英系光バイオセンサーへの生物学的プローブの取り付け

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

拍動バイオリアクターを用いた工学生物学ベースの人工血管

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

のための周期的圧力のバイオリアクターの設計生体外で</em大動脈心臓弁の>研究

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

バイオマーカー探索のためのメソポーラスシリカ薄膜の低分子量蛋白質の濃縮

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

生体溶解性接着剤で取り付けられている硬質補強材を用いた柔軟神経プローブの挿入

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

を光学的に検出<em&gt; E.大腸菌の</emメソポーラスケイ素バイオセンサーによる&gt;バクテリア

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

医療画像処理アプリケーションのための超音波の広帯域光検出器

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

Gタンパク質共役受容体によるカリウムチャネルの調節を検出するために、ラベルフリー光学バイオセンサの使用

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

マイカの製造は、高分解能光学顕微鏡イメージングのための脂質二重層をサポート

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

マイクロトロイドの光共振器を用いたラベルフリー単一分子検出

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

コンピュータ断層撮影法と頭蓋骨自家移植と同種移植片の統合を評価するために、骨形成、血管新生のカップリングの光イメージング

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