Neue Chip-Uhren-Biologie in Echtzeit

Diese Forschung in Aktion Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Forscher, die wachsenden Zellen in Petrischalen können bald ein neues Tool immer: ein neu entwickelter Chip kann helfen, sie sehen ihre Zellen absondern Proteine in Echtzeit, so dass sie auf ihre Gesundheit und Leistungsfähigkeit ständig zu überprüfen.

Die Gesundheitsversorgung und biotechnologische Industrie haben einen enormer Bedarf für diese Art von schnell wirkenden, empfindsamen, kompakte Biosensor. Es könnten Forscher, biologische Vorgänge, die in Echtzeit zu sehen. Die Möglichkeit, die verschiedenen Arten von Proteinen wird in industriellen Zelllinien abgesondert zu erkennen wäre offene Türen für die Forscher Geweberegeneration.

Die vielversprechendsten Geräte zu sehen, dass diese Prozesse in Echtzeit auf einem Surface Plasmon-Polariton, eine Art von elektromagnetischen Wellen erzeugt, wenn eine einfallende Strahl von Licht Paare mit einer oszillierenden Welle von Elektronen an der Oberfläche eines Metalls basieren.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Filbert Bartoli, Professor für elektrische und Informatik an der Lehigh University und Mitglied Lehighs Bioengineering Programm, berichtet in der Zeitschrift ACS Nano , dass sie eine neue Art von plasmonische Biosensor entwickelt haben – siehe Abbildung oben — übertrifft, die aktuelle Nanoplasmonic Geräte um den Faktor zehn.

Bartoli einfache Gerät enthält zwei parallele, Nanometer-Maßstab Schlitze geätzt wenige Mikrometer auseinander zu einem dünnen Film aus Silber, alle auf einen Glasobjektträger hinterlegt. Wenn ein einfallenden Lichtstrahl auf eines dieser Schlitze konzentriert ist, oszillieren die Elektronen auf der äußeren Oberfläche des Metallfilms, verursacht ein Surface Plasmon-Polariton (abgekürzt SSP), um entlang der Oberfläche des Metalls zu verbreiten.

"Zwei SPPs, Lehigh Doktorand Yongkang Gao entstehen", sagte. "Man reist entlang der Metall-Luft-Grenzfläche auf Oberseite des Films und die andere entlang der Metall-Glas-Schnittstelle an der Unterseite."

Bei Erreichen des zweiten Schlitzes, interagieren die zwei Wellen, bilden ein Interferenzmuster. Die Fransen das Interferenzmuster sind stark abhängig von der Differenz zwischen den Brechungsindizes der Schnittstellen entlang, die Wellen gereist sind.

Das Licht aus der zweiten Schlitz wird durch ein modifiziertes Mikroskop gesammelt, die gewährleistet, dass nur SPP-vermittelten Wellen erhoben werden. Das Licht tritt dann durch eine optische Faser-basierende kompakte Spektrometer das Interferenzmuster informieren.

"Als optischen Bereich eine SPP stark auf eine sehr dünne Region entlang der Metalloberfläche beschränkt ist," sagte Bartoli, "Es ist extrem empfindlich auf Änderungen in der lokalen Brechungsindex wie durch Proteine und andere Biomoleküle Bindung an der Metalloberfläche induziert."

Das Projekt wird gefördert durch die National Science Foundation und ist Teil der Ingenieurhochschule Healthcare Research Cluster.

Anmerkung der Redaktion: Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten der National Science Foundation. Die Recherche im Archiv der Aktionzu sehen.