اكتشاف الجزيئية البيولوجية توظيف الانعكاس التداخل التصوير الاستشعار (IRIS)
Summary
الكمية ، والإنتاجية العالية ، في الوقت الحقيقي ، والتسمية خالية من الكشف الجزيئية البيولوجية (DNA والبروتين ، الخ) على شافي<sub> 2</subلا يمكن أن يتحقق> الأسطح باستخدام تقنية بسيطة التداخل الذي يعتمد على الإضاءة LED ، الحد الأدنى من المكونات البصرية ، وكاميرا. والانعكاس التداخل التصوير الاستشعار (IRIS) هي غير مكلفة وسهلة الاستعمال ، وقابلة للميكروأري الأشكال.
Abstract
قياس التفاعلات الجزيئية البيولوجية الحساسة واستخدامها في العديد من المجالات والصناعات الأساسية مثل البيولوجيا والميكروبيولوجيا ، والرصد البيئي / الزراعية / الدفاع البيولوجي ، النانوية ، وأكثر من ذلك. لتطبيقات التشخيص ، يمكن رصد (كشف) يمكن استخدام وجود ، الغياب ، أو تعبير غير عادي من المؤشرات الحيوية استهدفت البروتين الجيني أو وجدت في عينات من المرضى لتحديد أساليب علاجية أو نجاعة العلاج. بحث في الساحة ، ومعلومات عن الانتماءات الجزيئية وخصوصياتها مفيدة تماما لوصف الأنظمة قيد التحقيق.
كثير من النظم الحالية المستخدمة في تحديد تركيزات الجزيئية أو الانتماءات تعتمد على استخدام التسميات. أمثلة على هذه النظم تشمل المناعية مثل فحص انزيم مرتبط المناعي (ELISA) ، سلسلة تفاعل البلمرة (PCR) التقنيات والمقايسات الكهربائي للهلام ، ومطياف الكتلة (MS). عموما ، هذه التسميات هي الفلورسنت ، والإشعاعية ، أو اللونية في الطبيعة ، وبصورة مباشرة أو غير مباشرة تعلق على هدف الجزيئية للاهتمام. على الرغم من المقبول على نطاق واسع على استخدام التسميات وبعض الفوائد ، وهناك عيوب التي حفز تطوير أساليب تسمية جديدة خالية لقياس هذه التفاعلات. وتشمل هذه العوائق جوانب عملية مثل مقايسة التكاليف المتزايدة ، والمخاوف عمر الكاشف سهولة الاستخدام والتخزين والسلامة ، وإهدارا للوقت والجهد في وضع العلامات ، وتقلب بين الكواشف مختلفة بسبب عمليات وضع العلامات أو الملصقات نفسها. على أساس البحث العلمي ، ويمكن استخدام هذه التسميات أعرض أيضا صعوبات مثل الشواغل مع تأثيرات على وظيفة البروتين / هيكل بسبب وجود تسميات المرفقة وعدم القدرة على قياس التفاعلات مباشرة في الوقت الحقيقي.
يسمى التصوير الانعكاس التداخل الاستشعار (IRIS) المقدمة هنا هو استخدام جهاز الاستشعار البيولوجي تسمية جديدة خالية البصرية التي هي قابلة للميكروأري الدراسات ، على سبيل الكشف عن البروتينات والحمض النووي ، المادة مستضدي ، ومسببات الأمراض كله (virions) والمواد البيولوجية الأخرى. وقد أثبت نظام IRIS لحساسية عالية ، والدقة ، واستنساخ لالتفاعلات الجزيئية البيولوجية المختلفة [1-3]. وتشمل فوائد متعددة القدرات والتصوير ، والوقت الحقيقي ، وقياس قدرات نقطة النهاية ، وغيرها من الصفات الإنتاجية العالية مثل استهلاك كاشف مخفضة وتخفيض في أوقات الفحص. بالإضافة إلى ذلك ، IRIS منصة سهلة الاستعمال ، ويتطلب معدات مكلفة ، ويستخدم السيليكون القائم على فحص مكونات المرحلة الصلبة مما يجعلها متوافقة مع العديد من مناهج الكيمياء المعاصرة السطح.
هنا ، فإننا نقدم لاستخدام نظام IRIS من إعداد مصفوفات تحقيق لحضانة وقياس هدف ملزم لتحليل النتائج في شكل نقطة النهاية. وسوف يكون في النظام النموذجي القبض على الأجسام المضادة التي تستهدف محددة للألبومين المصل البشري (HSA) HSA – رصدت على ركائز.
Protocol
Discussion
منصة آيريس هو نظام بسيط وسريع لاستخدامها لجمع بيانات عالية الإنتاجية في شكل ملزم ميكروأري. بواسطة تساهميا شل حركة وظيفية مختلفة البروتين أو الحمض النووي تحقيقات على سطح المستضدات الهدف / المؤشرات الحيوية / الخ. ويمكن التقاطها من الحل ، كما هو الحال في المناعة. قياس هذه التفاعلات عبر ظروف التحقيق في نقطة أو تنسيق في الوقت الحقيقي مع نظام IRIS يسمح للحصول على معلومات حساسة للغاية والكمية التي سيتم جمعها عن كل التفاعل. تجربة مفصلة ممثل هنا هو مجرد مثال واحد من أنواع التفاعلات التي يمكن دراستها مع هذه التقنية. وقد تبين من الكشف عن عوامل النسخ ، مولدات المضادات الفيروسية ، والفيروسات ، ويمثل كامل سبق مجرد أمثلة قليلة من أنواع التحليلات التي يمكن التعامل معها على IRIS بسهولة.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب أود أن أشكر Zoiray تكنولوجيز ، وهو شريك في رعاية وتسويق ، لدعمها.
Materials
- Silicon wafers with 500 nm of thermally-grown silicon dioxide, Silicon Valley Microelectronics, custom order
- Ammonium sulfate powder, Sigma-Aldrich cat. # A5132
- Phosphate buffered saline (PBS) 10X ready concentrate, Fisher Scientific cat. # BP665-1
- Antibody to human serum albumin (Anti-HSA), Sigma-Aldrich cat. # A0433
- Human serum albumin (HSA), Sigma-Aldrich cat. # A9511
- Argon or nitrogen gas (ultra-high purity), Airgas cat. # AR UHP300 or # NI UHP300
- Petri dishes, 60 mm x 15 mm, Fisher Scientific cat. # 0875713A
- Scienceware® vacuum desiccator, Sigma-Aldrich cat. # Z119016
- Microcentrifuge tubes, Fisher Scientific cat. # 05-408-120
- 96-well plates, low cell binding, Nalgene Nunc International cat. # 145399
- BioOdyssey Calligrapher MiniArrayer, Bio-Rad
- Tween-20, Sigma-Aldrich # P1379
- Ethanolamine, Sigma-Aldrich # 398136
- Hydroxylamine, Thermo Scientific cat. # 26103
- Multi-purpose rotator, Thermo Scientific (Barnstead International), model # 2314, cat. # 2314Q
- Retiga 2000R camera, QImaging cat. # 01-RET-2000R-F-M-12
- AcuLED illumination source, PerkinElmer, custom order
- Optical components (lenses, objectives, apertures, rails, posts, etc.), Thorlabs
References
- Özkumur, E., Needham, J. W., Bergstein, D. A., Gonzalez, R., Cabodi, M., Gershoni, J. M., Goldberg, B. B., Ünlö, M. S. Label-free and dynamic detection of biomolecular interactions for high-throughput microarray applications. Proceedings of the National Academy of Sciences. 105, 7988-7992 (2008).
- Özkumur, E., Ahn, S., Yalcin, A., Lopez, C. A., Cevik, E., Irani, R. J., DeLisi, C., Chiari, M., Ünlö, M. S. Label-free microarray imaging for direct detection of DNA hybridization and single-nucleotide mismatches. Biosensors and Bioelectronics. 25, 1789-1795 (2010).
- Özkumur, E., Lopez, C. A., Yalcin, A., Bergstein, D. A., Connor, J. H., Chiari, M., Ünlö, M. S. Spectral reflectance imaging for a multiplexed, high-throughput, label-free, and dynamic biosensing platform. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 16, 635-646 (2010).
- Lopez, C. A., Daaboul, G. G., Vedula, R. S., Özkumur, E., Bergstein, D. A., Geisbert, T. W., Fawcett, H. E., Goldberg, B. B., Connor, J. H., Ünlö, M. S. Label-free multiplexed virus detection using spectral reflectance imaging. Biosensors and Bioelectronics. , (2011).
