Skip to content
Home » Optische biosensing door een speelgoedmicroscoop over een ‘regenboog’-chip aan het oppervlak

Optische biosensing door een speelgoedmicroscoop over een ‘regenboog’-chip aan het oppervlak

    Optische biosensing door een speelgoedmicroscoop over een 'regenboog'-chip aan het oppervlak
    Optische biosensing door een speelgoedmicroscoop over een

    Schematisch diagram van het regenboogvangende meta-oppervlak dat wordt gebruikt bij de diagnose van longkanker (links) en gevangen “regenboog” lokalisatiebeelden voor spectrale analyse waargenomen door een 4 × objectieflens (rechts). Krediet: Qiaoqiang Gan

    De wereldwijde verspreiding van COVID-19 heeft het belang onderstreept van een snelle, nauwkeurige en gemakkelijke detectie van virussen en ziekten. Onlangs hebben onderzoekers on-chip detectietechnologieën onderzocht om deze opkomende uitdagingen aan te pakken. Steeds meer functionaliteiten voor het monitoren van de gezondheidszorg worden geïntegreerd met draagbare apparaten, waaronder gepersonaliseerde detectieapparaten die in het dagelijks leven kunnen worden geïmplementeerd.


    Nieuw onderzoek onder leiding van ingenieurs van de King Abdullah University of Science and Technology (KAUST van Saoedi-Arabië) en de State University van New York in Buffalo (University at Buffalo, VS) boekt aanzienlijke vooruitgang in deze richting. Het systeem is geconstrueerd door een gegradeerde oppervlakte-nanograting waarbij de periode verandert van 300 nm naar 500 nm Onder de verlichting van LED’s of lasers kan men een donkere balk in het reflectiebeeld zien (zoals geïllustreerd in de afbeelding).

    De ruimtelijke locatie van de donkere balk wordt bepaald door de invallende golflengte, dat wil zeggen dat verschillende invallende golflengten zullen resulteren in verschillende donkere balken op verschillende posities binnen een gebied van 30 m × 64 μm (kleiner dan het dwarsdoorsnede-oppervlak van een haar ). Daarom wordt dit fenomeen “regenboog” trapping op een chip genoemd. Wanneer biomoleculen aan deze chip binden, zal de locatie van de donkere balk ruimtelijk verschuiven, waardoor deze oppervlaktebindingen direct kunnen worden waargenomen.

    “Rainbow trapping of light is een intrigerend on-chip slow light-fenomeen, dat voor het eerst werd gerapporteerd in 2007 op basis van metamaterialen met een negatieve brekingsindex. Om echter een echte regenboog te vangen in plaats van een enkele golflengte, is breedband negatief brekingsmetamateriaal vereist. Dit type van materiaal is tot op heden niet gerealiseerd”, zegt Gan, de belangrijkste auteur van dit werk, een professor van KAUST.

    “Mijn groep demonstreerde dit fundamenteel intrigerende fenomeen met behulp van gegradeerde oppervlakteroosters en valideerde het met behulp van experimenten. Nu hebben we de leemte in toepassingen opgevuld met behulp van de gevangen ‘regenboog’-chip.”

    Belangrijk is dat met behulp van een 4×-microscoop (een lage instelling die gemakkelijk kan worden gerealiseerd met een speelgoedmicroscoop en een draagbare microscoop op basis van mobiele telefoons), een golflengteverschuiving van 0,032 nm werd waargenomen, wat wijst op de spectroscopische analysecapaciteit met behulp van deze geminiaturiseerde chip, die is gelijk aan de prestaties van conventionele dure glasvezel- of diffractierooster-gebaseerde desktop spectrometers.

    Dit team bereidde een 2 × 2 array van de “regenboog” -sensoreenheid op dezelfde chip en voerde een high-throughput-detectie uit van de exosomale epidermale groeifactorreceptor (EGFR), een veelbelovende circulerende biomarker voor de diagnose van longkanker.

    “Het meest aantrekkelijke kenmerk is dat de gevoelige waarneming werd gerealiseerd met behulp van een goedkoop optisch microscoopsysteem”, zegt een andere vooraanstaande co-auteur, Dr. Yun Wu, universitair hoofddocent biomedische technologie aan de Universiteit van Buffalo. “De detectieresultaten onderscheiden longkankerpatiënten van gezonde controles, wat gelijk staat aan conventionele technieken. Maar ons huidige regenboogchipsysteem is veel eenvoudiger en kosteneffectiever en kan worden geïntegreerd met toekomstige smartphonesystemen.”

    Het onderzoek is gepubliceerd in Engineering.


    Metamicroscoop op chipschaal voor hoogwaardige beeldvorming


    Informatie:
    Lyu Zhou et al, Super-Resolution Displacement Spectroscopic Sensing over een oppervlakte “Regenboog”, Engineering (2022). DOI: 10.1016/j.eng.2022.03.018

    citaten: Optische biosensing door een speelgoedmicroscoop over een ‘regenboog’-chip aan het oppervlak (2022, 3 oktober), opgehaald op 3 oktober 2022 van https://phys.org/news/2022-10-optical-biosensing-toy-microscope-surface.html

    Op dit document rust copyright. Afgezien van een eerlijke handel ten behoeve van eigen studie of onderzoek, mag niets worden gereproduceerd zonder schriftelijke toestemming. De inhoud wordt uitsluitend ter informatie verstrekt.