Biyomoleküler Algılama istihdam İnterferometrik Yansıtma Görüntüleme Sensörü (IRIS)
Summary
SiO Kantitatif, yüksek verimli, gerçek zamanlı ve etiket ücretsiz biyomoleküler algılama (DNA, protein, vb.)<sub> 2</sub> 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.
Abstract
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.
Protocol
Discussion
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.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Zoiray Technologies Inc, bir co-sponsoru ve ticarileştirilmesi ortağı verdiği destekten ötürü teşekkür etmek istiyoruz.
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).
