Mikroanalyse af biologiske prøver til tidlig sygdomsdetektion
Fig.1. En skematisk tegning af opløsningsmåling ved hjælp af fremstillet terahertz mikrofluidisk chip. Chippen består af en lokal THz-strålingspunktkilde, en enkelt mikrokanal og nogle få arrays af splitring-resonatorer. THz-bølgerne genereres ved at bestråle laserstrålen fra bagsiden af krystallen og interagerer effektivt med opløsningen, der strømmer inde i mikrokanalen. Det optiske mikroskopbillede af fremstillet mikrofluidisk chip er også vist. Kredit:Osaka University
Brugen af terahertz (THz) bølger til biosensing får i øjeblikket stor opmærksomhed. THz-bølger er i stand til at detektere molekylære vibrationer og rotationer, uden at bruge etiketter, der kan påvirke egenskaberne af de relevante stoffer.
Imidlertid, indtil nu, diffraktionsgrænsen for THz-bølger og deres stærke absorption af vand har begrænset denne teknik.
Mikrofluidiske enheder er også lovende analytiske systemer på grund af de lave prøvevolumener, der er nødvendige for prøvemåling.
En gruppe forskere fra Osaka University har nu udviklet en ikke-lineær optisk krystal (NLOC) chip, som kombinerer THz-bølger med en mikrofluidisk enhed, udnytte den tætte nærhed af THz-bølgekilden og løsningen af interesse i en mikrokanal. Deres arbejde blev offentliggjort i APL Photonics.
"Ved at bruge vores teknik, vi har været i stand til at detektere opløsningskoncentrationer af adskillige femtomol i volumener på mindre end en nanoliter, " siger den tilsvarende forfatter Masayoshi Tonouchi. "Sådan højfølsom påvisning uden behov for mærkning af dele har et stort potentiale for fremtidige kliniske teknikker med lav invasivitet."
Tidlig og hurtig påvisning af en række almindelige sygdomme forventes at være en af de vigtigste anvendelser af teknikken. Kræft, diabetes, og influenzavirus kan potentielt påvises med kun meget små mængder kropsvæske, reducere smerten og ubehaget ved adskillige udforskende procedurer for patienter. Ud over, Teknikken gør det muligt at analysere levende celler på en ikke-destruktiv måde, som har mange potentielle fordele inden for forskning.
Fig.2. Plots af resonansfrekvensen skifter i forhold til mineralkoncentrationen i den faktiske mængde på 318 picoliter mineralvand. Ved at observere mængden af skift fra resonansfrekvensen af rent vand, det viser sig, at det opløste stof kan påvises med en følsomhed på op til 31,8 femtomol. Kredit:Osaka University
Den udviklede NLOC-chip er i stand til lokalt at generere THz-strålingen i umiddelbar nærhed af den enkelte mikrokanalenhed, forbedre effektiviteten. Sensorchippen blev brugt til at analysere mineralkoncentrationer ved at sammenligne frekvensskift som følge af tilstedeværelsen af ioner med rent vands. Ved hjælp af denne teknik bestemte de en følsomhed på 31,8 femtomol.
"Opnåelse af høj følsomhed uden behov for en højeffekt optisk eller THz-kilde, nærfeltsonder eller prismer, åbner op for en række muligheder, " siger hovedforfatter Kazunori Serita. "Vi er meget begejstrede for potentialet i vores resultater til at føre til hurtig detektion og kompakt enhedsdesign. I særdeleshed, vi ser, at vores resultater accelererer udviklingen af THz lab-on-a-chip-enheder."
Denne meget tilpasningsdygtige teknologi vil sandsynligvis bølge ud i mange områder af analytisk og biokemi, samt cellebiologi, og klinisk medicin.
Varme artikler
-
Medicinske kemiske gennembrud kan føre til bedre lægemidlerKemiprofessor W. Dean Harman ledede et team, der udviklede en ny metode til fremstilling af lægemidler. Kredit:Dan Addison, Universitetets kommunikation Medicin er udviklet til at fungere godt for -
Forskere viser, at en lovende fast elektrolyt er hydrofobSkoltech-forskere og deres kolleger har vist, at LATP, en fast elektrolyt, der overvejes til brug i næste generations energilagring, er meget følsom over for vand, hvilket har direkte konsekvenser for -
Stærke felter og ultrahurtige bevægelser - hvordan man genererer og styrer elektroner i flydende v…(a) Øjebliksbillede af arrangementet af vandmolekyler i væsken (rød:oxygenatomer, grå; hydrogenatomer). De stiplede linjer angiver hydrogenbindinger mellem molekylerne. Hvert vandmolekyle har et elekt -
Biller fremkalder udvikling af farveændrende nanopartikler til kommerciel brugOprettelse af farver ved at kopiere billen -nanostrukturer kunne finde applikationer i farvestoffer, blæk og sensorer. Kredit:American Chemical Society Inspireret af de forskellige farver, der ski
- Miljøvenlig metode til syntese af jernoxidnanopartikler
- Team kaster nyt lys over fotosyntese
- Dyretilpasninger til tempererede græslande
- Hvad er forskellen mellem alkaliske og ikke-alkaliske batterier?
- Mælkekvægbrug bruger for meget vand
- Greenland Telescope til at afbilde sorte huller ved at bevæge sig ind på Grønlands indlandsis