FLOWER 技术:实现生化传感新突破,助力精准检测

【字体: 时间:2025年01月23日 来源:Nature Protocols 13.1

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  为满足众多应用对灵敏、快速且无标记生化传感器的需求,研究人员开展了基于频率锁定光学回音壁消逝波谐振器(FLOWER)的生化检测研究。结果显示,该技术可检测多种生物分子及挥发性有机化合物。这为生化传感领域带来新突破。

  在许多应用场景中,都急需灵敏、快速且无需标记的生化传感器。本实验方案介绍了利用频率锁定光学回音壁消逝波谐振器(FLOWER)进行生化检测的方法。FLOWER 技术已成功用于检测水溶液中的单个蛋白质分子、外泌体、核糖体,以及浓度低至万亿分之几的挥发性有机化合物(VOCs)。
回音壁模式微环(Whispering gallery mode)微环谐振器能将光限制很长时间(数百纳秒)。当光在谐振器内传播时,部分电磁场会延伸到腔体之外,形成消逝场(Evanescent field)。这个消逝场会与结合的分析物相互作用,导致腔体有效折射率发生变化,通过监测谐振波长的偏移就能追踪这一变化。微环的表面可以进行功能化处理,使其对特定分析物或感兴趣的生化相互作用产生特异性响应。

频率锁定光学回音壁消逝波谐振器的锁频功能,意味着仪器能通过快速找到新的谐振频率,来响应表面的扰动。这里介绍了微环的制作过程(4 - 6 小时)、如何使用锥形光纤将光耦合到这些装置中(20 - 40 分钟),以及将抗体和 G 蛋白偶联受体(G - protein coupled receptors)偶联到微环表面的步骤(根据目标分析物不同,耗时从 1 小时到 1 天不等)。此外,还介绍了液体处理灌注系统,以及使用旋转选择阀和定制流体腔来优化样品输送的方法。文中详细说明了如何进行生物传感实验以及数据分析,整个过程需 1 - 2 天。

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