微流体是一种在微米大小的通道中处理从微升(欧洲杯线上买球mL)到皮升(pL)液体流动的科学和技术1.微流体能够在有限的空间内小型化和模拟各种实验室程序,具有很高的效率和低样品量的能力,这些系统可用于各种应用,包括连续流微流体、液滴微流体、DNA芯片(微阵列)、分子生物学等。
微流控芯片是一组模压到玻璃、硅或聚二甲基硅氧烷(PDMS)等材料中的微通道欧洲杯足球竞彩1.
微流体平台允许医生分析单滴血或尿液样本的各种疾病标记物,而不需要将相对大量的这些样本送往外部实验室进行分析2.
为了确定疾病状态,微流控传感器需要在系统平台上插入特定的疾病检测生物分子。这些生物分子必须与传感器良好结合,才能留在传感器中,而不会被传入的血液或尿液样本冲洗2.由于这个过程非常耗时,人们对开发带有预包装材料的平台越来越感兴趣。欧洲杯足球竞彩
这类传感器的开发具有挑战性,因为它们的开发要求设备组件处于高能或电离气体的条件下,这可能会导致生物分子生存困难2.
为了解决这个问题,冲绳科学技术研究生院(OIST)的研究人员最近开发了一种新型传感器,该传感器由成功密封的生物分子组成,能够准确检测与各种疾病相关的标记物欧洲杯线上买球的存在。
研究人员认为,这些传感器在医疗诊断中有很大的用途,并为利用这种预包装微流控平台测试各种生物样本(如血液和尿液)的新型传感器的生产开辟了新的机会2.
金属氧化物半导体(MOS)传感器由三层组成;顶部导电金属,如金;中间绝缘体材料,如玻璃或二氧化硅;底部半导体层,可由硅等材料构成3..底部硅层有时被故意掺入其他物质以改变其导电性,这一过程称为掺杂。
作为半导体,硅的电导率随温度和掺杂程度而变化3..通过将生物分子嵌入到传感器顶部的充满电解质的塑料孔中,可以将MOS传感器集成到电路中2,3.带有不同电荷的生物分子可以通过测量通过传感器施加一定电压而产生的电流来量化2.
OIST的Amy Shen和她的团队开发了一种新型传感器,能够以类似于传统MOS传感器的方式测量质量和电荷。传感器同时测量质量和电荷的能力是验证其结果的一个很好的方法,只需从一种模式切换到另一种模式并比较结果2.
沈的团队设计的纳米金属绝缘体半导体(nMIS)传感器包含了微小的金金属岛,而不是MOS传感器中存在的金金属层2.nMIS传感器具有检测生物分子质量的潜力,通过测量提供光能时产生的表面电子的特定振荡频率。
当生物分子被添加到纳米岛上时,振荡的频率与生物分子的质量成正比2.基于这一原理,传感器将能够根据与特定分子相对应的振荡频率来区分不同的生物分子。
为了证明生物分子在nMIS传感器上的性能和稳定性,Shen的团队研究了氧等离子体对固定化生物分子的影响。结果表明,纳米岛在低能量(<6000 J)氧等离子体中没有失去功能,这表明这些传感器可以用于微流控免疫分析平台,在该平台上生物分子的固定非常重要4.
此外,还进行了白介素-6 (IL-6)免疫分析研究,以验证nMIS传感器的功能,结果显示,与IL-6浓度对应的局部表面等离子体共振(LSPR)发生了位移4.
nMIS双模传感器技术可以扩展到其他类型的分子结合事件,涉及不同的分子,如核酸适配体,具有不同的电荷和质量4.OIST的研究人员希望,他们新开发的传感器能够检测不同的疾病,同时在同一设备中结合多种生物标志物来检测不同的疾病。
引用:
- 微流体和微流体装置:综述。Elveflow.网络。http://www.elveflow.com/microfluidic-tutorials/microfluidic-reviews-and-tutorials/microfluidics-and-microfluidic-device-a-review/.
- 传感器感觉:能够测量生物分子电荷和质量的新型传感器。欧洲杯线上买球《科学日报》.欧洲杯线上买球科学日报,2016年12月22日。网络。https://www.欧洲杯线上买球sciencedaily.com/releases/2016/12/161222095828.htm.
- “金属氧化物半导体”。国立清华大学.2003年12月19日。网络。http://www.phys.nthu.edu.tw/~spin/web%20page/MOS.pdf.
- Nikhil Bhalla, Doojin Lee, Shivani Sathish, Amy Q. Shen.双模折射率和电荷传感研究纳米结构的复杂表面化学。纳米级, 2017年。
- 图片来源:Shutterstock.com/evgenymarin
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