2014 년 6 월 5 일 목요일 – 미국로드 아일랜드의 브라운 대학교 (Brown University) 연구원들은 인간 타액과 유사한 복잡한 용액에서 포도당 농도를 선택적으로 측정 할 수있는 새로운 바이오칩 센서를 개발했습니다. '나노 포토닉스 (Nanophotonics)'에 발표 된이 혁신적인 기술은 당뇨병 환자가 혈액을 채취하지 않고도 포도당 수준을 측정 할 수있는 장치를 설계 할 수 있기 때문에 중요합니다.
새로운 칩은 빛을 사용하여 화합물의 화학적 특징을 감지하는 수단 인 플라즈몬 간섭 법과 함께 일련의 특정 화학 반응을 이용합니다. 이 장치는 샘플링 된 부피에서 수천 분자에 해당하는 포도당 농도의 차이를 감지하기에 충분히 민감합니다.
브라운 대학교의 공학 조교수 인 도메니코 퍼시 피티 (Domenico Pacifici)는“우리는 타액에서 포도당의 일반적인 농도를 측정하는데 필요한 민감도를 보여 주었다. "이제 우리는 매우 높은 특이 도로이를 수행 할 수 있으며, 이는 타액의 배경 성분과 포도당을 구별 할 수 있음을 의미합니다."
바이오칩은 얇은은 층으로 코팅 된 1 제곱 인치의 석영으로 구성됩니다. 나노 스케일 실버에는 수천 개의 간섭계가 있으며, 양쪽에 200 나노 미터 너비의 슬롯이있는 작은 슬릿이 있습니다. 슬릿은 100 나노 미터의 폭으로 사람의 머리카락보다 약 1, 000 배 더 얇습니다.
빛이 칩에 비추면, 슬롯은 표면 플라즈몬 극성 인 은의 자유 전자파를 일으켜 슬롯으로 퍼집니다. 이 파는 그루브를 통과하는 빛을 방해하고 민감한 검출기는 그루브와 그루브에 의해 생성 된 간섭 패턴을 측정합니다.
이러한 방식으로, 액체가 칩 상에 증착 될 때, 광 및 표면 플라즈몬 파는 서로 간섭하는 액체를 통해 전파되어, 검출기의 화학적 조성에 따라 검출기에 의해 수집 된 간섭 패턴을 변경시킨다. 액체
그루브와 슬릿 중심 사이의 거리를 조정함으로써 간섭계를 보정하여 특정 화합물 또는 분자의 시그니처를 검출 할 수 있으며 매우 적은 시료량에서 높은 감도를 제공합니다.
이미 2012 년에 발표 된 논문에서 Brown의 팀은 바이오칩의 간섭계가 수중 포도당을 감지 할 수 있음을 보여주었습니다. 그러나 사람의 타액과 같은 복잡한 용액에서 포도당을 선택적으로 검출하는 것이 또 다른 문제였습니다.
Pacifici는 "Saliva는 약 99 %의 물이므로 1 %가 문제를 나타내는 것"이라고 센서의 반응에 영향을 줄 수있는 효소, 염분 및 기타 성분들이있다. 우리는 탐지 체계의 특이성 문제를 해결했다. 이 전문가들은 염료 화학을 사용하여 포도당에 대한 추적 가능한 마커를 만들었습니다.
연구진은 칩에 미세 유체 채널을 추가하여 매우 특정한 방식으로 포도당과 반응하는 두 가지 효소를 도입했습니다. 첫 번째 효소 인 포도당 산화 효소는 포도당과 반응하여 두 번째 효소 인 양 고추 냉이 퍼 옥시 다제와 반응하는 과산화수소 분자를 형성하여 레조 루핀 (resorufin)이라는 분자를 생성합니다.
그런 다음 과학자들은 간섭계를 조정하여 적색 레조 루핀 분자를 찾을 수있었습니다. "반응은 일대일 방식으로 일어난다 : 포도당 분자는 레조 루핀 분자를 생성한다.-Pacifici는 말한다. 그래서 우리는 용액에서 레조 루핀 분자의 수를 세고 포도당 분자의 수를 추론 할 수있다. 원래 솔루션에있었습니다. "
연구팀은 실제 인간과 유사한 물, 염분 및 효소의 혼합물 인 인공 타액에서 포도당을 검색함으로써 염료 화학과 플라즈몬 간섭 법의 조합을 테스트했다. 따라서, 그들은 매우 정밀하고 특이성으로 실시간으로 리소 루핀을 검출 할 수 있고, 간섭계에 의해 달성 될 수있는 감도의 10 배인 리터당 0.1 마이크로 몰의 글루코스 농도 변화를 검출 할 수 있음을 발견 하였다.
Pacifici에 따르면이 작업의 다음 단계는 실제 사람 타액에서 분석법 테스트를 시작하는 것입니다. 궁극적으로 연구자들은 당뇨병 환자에게 포도당 수치를 모니터링하는 비 침습적 인 방법을 제공 할 수있는 작은 자율 장치를 개발하기를 희망합니다. Pacifica Said는“이 기기는 인슐린을 위해 교정을하고있다”고 말했다. 그는 공기 나 물 또는 실험실에서 독소를 감지하여 센서 영역에서 발생하는 화학 반응을 제때 제어 할 수 있다고 덧붙였다. 진짜.
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새로운 칩은 빛을 사용하여 화합물의 화학적 특징을 감지하는 수단 인 플라즈몬 간섭 법과 함께 일련의 특정 화학 반응을 이용합니다. 이 장치는 샘플링 된 부피에서 수천 분자에 해당하는 포도당 농도의 차이를 감지하기에 충분히 민감합니다.
브라운 대학교의 공학 조교수 인 도메니코 퍼시 피티 (Domenico Pacifici)는“우리는 타액에서 포도당의 일반적인 농도를 측정하는데 필요한 민감도를 보여 주었다. "이제 우리는 매우 높은 특이 도로이를 수행 할 수 있으며, 이는 타액의 배경 성분과 포도당을 구별 할 수 있음을 의미합니다."
바이오칩은 얇은은 층으로 코팅 된 1 제곱 인치의 석영으로 구성됩니다. 나노 스케일 실버에는 수천 개의 간섭계가 있으며, 양쪽에 200 나노 미터 너비의 슬롯이있는 작은 슬릿이 있습니다. 슬릿은 100 나노 미터의 폭으로 사람의 머리카락보다 약 1, 000 배 더 얇습니다.
빛이 칩에 비추면, 슬롯은 표면 플라즈몬 극성 인 은의 자유 전자파를 일으켜 슬롯으로 퍼집니다. 이 파는 그루브를 통과하는 빛을 방해하고 민감한 검출기는 그루브와 그루브에 의해 생성 된 간섭 패턴을 측정합니다.
이러한 방식으로, 액체가 칩 상에 증착 될 때, 광 및 표면 플라즈몬 파는 서로 간섭하는 액체를 통해 전파되어, 검출기의 화학적 조성에 따라 검출기에 의해 수집 된 간섭 패턴을 변경시킨다. 액체
그루브와 슬릿 중심 사이의 거리를 조정함으로써 간섭계를 보정하여 특정 화합물 또는 분자의 시그니처를 검출 할 수 있으며 매우 적은 시료량에서 높은 감도를 제공합니다.
이미 2012 년에 발표 된 논문에서 Brown의 팀은 바이오칩의 간섭계가 수중 포도당을 감지 할 수 있음을 보여주었습니다. 그러나 사람의 타액과 같은 복잡한 용액에서 포도당을 선택적으로 검출하는 것이 또 다른 문제였습니다.
Pacifici는 "Saliva는 약 99 %의 물이므로 1 %가 문제를 나타내는 것"이라고 센서의 반응에 영향을 줄 수있는 효소, 염분 및 기타 성분들이있다. 우리는 탐지 체계의 특이성 문제를 해결했다. 이 전문가들은 염료 화학을 사용하여 포도당에 대한 추적 가능한 마커를 만들었습니다.
연구진은 칩에 미세 유체 채널을 추가하여 매우 특정한 방식으로 포도당과 반응하는 두 가지 효소를 도입했습니다. 첫 번째 효소 인 포도당 산화 효소는 포도당과 반응하여 두 번째 효소 인 양 고추 냉이 퍼 옥시 다제와 반응하는 과산화수소 분자를 형성하여 레조 루핀 (resorufin)이라는 분자를 생성합니다.
그런 다음 과학자들은 간섭계를 조정하여 적색 레조 루핀 분자를 찾을 수있었습니다. "반응은 일대일 방식으로 일어난다 : 포도당 분자는 레조 루핀 분자를 생성한다.-Pacifici는 말한다. 그래서 우리는 용액에서 레조 루핀 분자의 수를 세고 포도당 분자의 수를 추론 할 수있다. 원래 솔루션에있었습니다. "
연구팀은 실제 인간과 유사한 물, 염분 및 효소의 혼합물 인 인공 타액에서 포도당을 검색함으로써 염료 화학과 플라즈몬 간섭 법의 조합을 테스트했다. 따라서, 그들은 매우 정밀하고 특이성으로 실시간으로 리소 루핀을 검출 할 수 있고, 간섭계에 의해 달성 될 수있는 감도의 10 배인 리터당 0.1 마이크로 몰의 글루코스 농도 변화를 검출 할 수 있음을 발견 하였다.
Pacifici에 따르면이 작업의 다음 단계는 실제 사람 타액에서 분석법 테스트를 시작하는 것입니다. 궁극적으로 연구자들은 당뇨병 환자에게 포도당 수치를 모니터링하는 비 침습적 인 방법을 제공 할 수있는 작은 자율 장치를 개발하기를 희망합니다. Pacifica Said는“이 기기는 인슐린을 위해 교정을하고있다”고 말했다. 그는 공기 나 물 또는 실험실에서 독소를 감지하여 센서 영역에서 발생하는 화학 반응을 제때 제어 할 수 있다고 덧붙였다. 진짜.
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