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在芯片上打印的活激光是一个熟练的生物传感器
发布:WD114EVA
阅读:421
时间:2021-04-08 22:52

在芯片上打印的活激光是一个熟练的生物传感器

标准喷墨打印机是新加坡南洋理工大学(Nanyang Technological University Singapore)和中国(NTU新加坡和中国)为监测细菌和抗生素之间有时微妙的相互作用而开发的一种新方法的核心点。这种新方法产生了一次性的"芯片上活激光",它可支持直接药物筛选应用。研究人员说这项技术可以利用微纳米激光技术执行越来越敏感和高通量的测试。

在新加坡NTU Yu-Cheng Chen领导的一项研究中,活激光集成了从一个办公室级别的喷墨打印机打印的多个微激光器,作为高度敏感和不受文化限制的传感器,能够在几秒钟内被大规模生产制造。该传感器将用于活细菌封装在微型水滴中。该系统除了一次性使用之外,还可清洗。其价值在于需要改进传统技术,这些技术需要较长时间才能表明细菌和抗生素明显药物的相互作用,而且可能不是最佳的敏感性。研究人员在三步过程中构建了传感器,首先用能够识别细胞中DNA和RNA的核酸染料给细菌贴上标签。然后,团队成员将细胞和细胞介质注入办公室打印机,然后将抗生素药物直接添加到打印喷头中。然后在镜子芯片上以阵列模式打印半球微滴。

激光束扫描了"活的"激光阵列,从回音壁模式(WGMs)生成发射图像。由于药物与细菌的相互作用,这些WGM本身得到了增强,导致激光发射更强。在这个过程中,细胞膜被破坏,释放更多的荧光DNA,或获得分子,随着时间的推移进入液滴中。由于激光信号对液滴接口染料分子的变化很敏感,因此完整的系统能够捕捉到释放的DNA的微小增加,从而显著改变激光发射和增益分布。测试最终表明,激光发射图像分析比荧光图像分析敏感度增加了两个数量级,他们也考虑到了荧光图像随着时间的推移会发生饱和。"我们的发现表明,激光生成过程中发生增益放大使我们能够量化增益介质中生物过程的微小变化," Chen说。

据NTU描述生物传感器的研究合作者Shilun Feng说,该团队用于将微流体制造与片上激光相结合的方法,可以用来安排高灵敏度的生物物种。Feng说:"随着药物对病毒筛查的迅速需求,这项技术甚至可以使病毒或细菌在微滴内培养,并实时监测与药物的动态相互作用。"这项研究发表在《Analytical Chemistry》(www.doi.org/10.1021/acs.analchem.1c00020).

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