Απήχηση plasmon επιφάνεια Μικροσκοπίας βοηθά στην ανίχνευση σωματίδια του ιού H1N1

Published on August 25, 2010 at 2:12 AM

Στον πόλεμο κατά των μολυσματικών ασθενειών, προσδιορίζοντας ο ένοχος είναι η μισή μάχη. Τώρα, η έρευνα καθηγητής Shaopeng Wang και οι συνεργάτες του από το Biodesign Ινστιτούτου στο κρατικό πανεπιστήμιο της Αριζόνα, περιγράφουν μια νέα μέθοδο για την απεικόνιση μεμονωμένων σωματιδίων του ιού. Η έρευνά τους ανοίγει την πόρτα σε μια πιο λεπτομερή κατανόηση αυτών των λεπτών παθογόνων παραγόντων, και μπορεί να επηρεάσει περαιτέρω τη μελέτη της ένα ευρύ φάσμα των μικρο-και νανοκλίμακα φαινόμενα.

Τα πορίσματα της ομάδας εμφανίστηκε αυτοπροσώπως στη διαδικασία 23η Αυγούστου της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, προηγμένες online έκδοση.

Ανίχνευση και αναγνώριση των μολυσματικών εισβολείς είναι κρίσιμης σημασίας για τις προσπάθειες για τη διάγνωση, την πρόληψη και τον έλεγχο αυτών των παθογόνων επιδέξιος. Στην παρούσα μελέτη, ατομικά σωματίδια H1N1 του ιού της γρίπης, σε συνδυασμό με το κάπως μεγαλύτερο ιό HCMV είχαν εντοπιστεί οπτικά μέσα από μια ετικέτα χωρίς τη μέθοδο για πρώτη φορά, με τη χρήση υψηλής ανάλυσης τεχνολογία γνωστή ως μικροσκοπία απήχηση plasmon επιφάνεια.

Εκτός από τον εντοπισμό και μόνο σωματίδια του ιού, η τεχνική επιτρέπει τη μελέτη των δεσμευτικών επιφάνεια των ιών για ειδικά αντισώματα. Αυστηρά, επιτρέπει επίσης τη μέτρηση της μάζας των σωματιδίων, με όριο ανίχνευσης ανταγωνίζεται συμβατικές μεθόδους με τρεις και τέσσερις τάξεις μεγέθους. Η εργασία έγινε υπό την επίβλεψη του Nongjian (NJ) Tao, διευθυντής του Κέντρου της Biodesign Ινστιτούτου για Βιοηλεκτρονική και βιοαισθητήρες.

Διάφορες μέθοδοι έχουν εφαρμοστεί για την ανίχνευση των σωματιδίων του ιού, Τάο σημειώνει, παραθέτοντας μια σειρά από εξωτικά τεχνικές που χρησιμοποιούνται για το κυνήγι και μόνο ιούς ή πιο συχνά, να αξιολογήσει στατιστικά ομάδες των σωματιδίων. Συχνά, οι φθορισμού χρωστικές ουσίες τοποθετείται σε μόρια για τους σκοπούς της απεικόνισης, αν και τέτοιες τεχνικές έρχονται σε μια τιμή. «Το σήμα μπορεί να προκαλέσει μια αλλαγή στη λειτουργία του μορίου,» λέει ο Τάο, τονίζοντας ότι η περαιτέρω επισήμανση μέθοδοι δεν επιτρέπουν την άμεση παρατήρηση των εγγενών φυσικών χαρακτηριστικών (π.χ., μάζα) των ιών, εμφανίζοντας αντ 'αυτού, μόνο η επισήμανση συνθετικά sites .

Στην παρούσα μελέτη, η επιφάνεια μικροσκόπιο απήχηση plasmon χρησιμοποιείται για να εξετάσει τις αλληλεπιδράσεις συγγένεια των ιών και των συναφών αντισώματα τους, την παραγωγή της πρώτης ετικέτα χωρίς εικόνες των μεμονωμένων ιών. Όπως Wang παρατηρεί, «οπτική απεικόνιση αυτού του είδους μπορεί να εντοπίσει έναν ιό στη μητρική του κατάσταση, σε υδατικό διάλυμα." Προηγουμένως, η επίλυση αυτών των λεπτών σωματιδίων έπρεπε να βασίζονται σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, όπου τα δείγματα θα πρέπει να καθοριστεί και ο εντοπισμός που διεξάγονται στο πλαίσιο κενό.

Απήχηση plasmon επιφάνεια συμβαίνει όταν πολωμένο φως χτυπά ένα biochip επικαλυμμένα με ένα λεπτό μεταλλικό στρώμα. Λαμβάνοντας υπόψη τις κατάλληλες συνθήκες του μήκους κύματος, την πόλωση και την γωνία περιστατικό, ελεύθερα ηλεκτρόνια (ή πλάσμα) στην επιφάνεια του τσιπ απορροφούν τα φωτόνια περιστατικό, μετατρέποντάς τα σε plasmon επιφάνεια κύματα, που διαδίδονται σε όλη την επιφάνεια με τρόπο παρόμοιο με τα κύματα στο νερό.

Όταν τα μόρια, όπως σωματίδια του ιού αλληλεπιδρούν με την επιφάνεια του τσιπ, που μπορούν να διαταράξουν αυτές τις λεπτές κύματα plasmon, προκαλώντας μια μετρήσιμη αλλαγή στο φως ανακλαστικότητα. Κανονικά, αυτές οι διαταραχές κύμα κατά μέσο όρο σε όλη την επιφάνεια, αν και αυτό συμβατική προσέγγιση μητρώα θόρυβο καθώς και τις διαπιστωθείσες σωματίδια, που καταλαμβάνουν μόνο μια μικρή περιοχή της συνολικής επιφάνειας του chip.

Στην παρούσα μελέτη, η ομάδα έδειξε για πρώτη φορά ότι είναι δυνατόν για την εικόνα και την ανίχνευση των μεμονωμένων σωματιδίων του ιού Η1Ν1 με ετικέτα χωρίς τεχνική επιφάνεια plasmonics σε πραγματικό χρόνο. Η τεχνική αυτή επιτρέπει μέσου όρου του σήματος μόνο στην περιοχή όπου τα σωματίδια του ιού υπάρχουν, βελτιώνοντας σημαντικά την ακρίβεια της μέτρησης.

Για να είναι σίγουροι ότι η παρατηρούμενη οπτικά σήματα ήταν πράγματι εκείνα των σωματίων του ιού H1N1 δεσμευτικές τις συνδεδεμένες με τα αντισώματα τους, η ομάδα διεξήγαγε τρία ξεχωριστά πειράματα. Στην πρώτη περίπτωση, μια μόνιμη σύνδεση του ιικά σωματίδια στην λιτή επιχρυσωμένα chip παρατηρήθηκε. Στη συνέχεια, το πείραμα επαναλήφθηκε μετά την εφαρμογή του πολυαιθυλενογλυκόλης (PEG) στην επιφάνεια χρυσού, η οποία ενεργεί για να εμποδίσει μη ειδική απορρόφηση. Στην περίπτωση αυτή, κανένα από τα σωματίδια του ιού δεσμεύονται στην επιφάνεια, αλλά αντ 'αυτού, περιπλανήθηκε ελεύθερα, υπακούοντας την τυχαία συμπεριφορά είναι γνωστή ως κίνηση Brown.

Τέλος, τα σωματίδια του ιού, παρατηρήθηκαν σε ένα τσιπ functionalized με H1N1 αντισώματα με PEG εφαρμοστεί. Το σωματίδιο του ιού που εμφανίζεται αναστρέψιμη δέσμευση με τους ομολόγους τους των αντισωμάτων, διαχωρίζοντας με το χαρακτηριστικό τρόπο του ιού-αντισώματος ζεύγη. "Με τον τρόπο αυτό, θα μπορούσαμε να είμαστε σίγουροι η ανίχνευση είναι στην πραγματικότητα η δέσμευση του H1N1 σωματίδια να τα αντισώματα," λέει ο Τάο. "Αυτό είναι το κόλπο που χρησιμοποιούμε για να αποδείξουμε ότι μπορούμε να εντοπίσει συγκεκριμένα έναν ιό-στόχο, όχι άλλα μόρια ή ουσία στο διάλυμα, το οποίο θα παράγει επίσης ένα σήμα." Πρόσθετη επιβεβαίωση ήρθε από τη χρήση του HCMV σωματίδια του ιού, η οποία απέτυχε να δεσμεύσει με τον H1N1 -ειδικά αντισώματα.

Όπως επισημαίνει ο επικεφαλής συγγραφέας Wang, ένα ακόμη πλεονέκτημα αυτής της εξαιρετικά ευαίσθητη τεχνική είναι ότι επιτρέπει τη μέτρηση της μάζας ιού. Η μάζα μπορεί να συναχθεί από την ένταση του οπτικού σήματος, η οποία με τη σειρά του είναι ανάλογη με το βαθμό στον οποίο το σωματίδιο διαταράσσει την επιφάνεια plasmon κύμα. Η τεχνική ομάδα του επιτρέπει την ανίχνευση μάζα όριο κάτω για να 1attogram ένα quadrillionth του γραμμαρίου. "Έχουμε προσπαθήσει να πιέσει ετικέτα χωρίς οπτική απεικόνιση πολύ πιο πέρα ​​από τα συμβατικά όρια," Wang λέει, προσθέτοντας ότι η μέθοδος που επιτρέπει την παρατήρηση και ο χαρακτηρισμός των μικροσκοπικών βιολογικών οντοτήτων στη φυσική τους κατάσταση.

Πηγή: http://www.asu.edu/

Last Update: 3. October 2011 05:29

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit