纳米级芯片系统测量单个细菌细胞的光,从而进行便携式化学检测。

纳米级芯片系统测量单个细菌细胞的光,从而进行便携式化学检测。

进一步的发展可以为芯片上的生物和化学传感应用打开大门,例如实时连续流动系统中的化学品检测,甚至露天环境中的化学检测。

脉冲激光照明被困在电浆波导中的细菌。(荣誉:希伯来大学)SMT贴片加工

在耶路撒冷希伯来大学的研究人员已经创建了一个用激光和细菌的观察从一个细菌细胞发出的荧光光子芯片系统。固定在一个地方的细菌和路由光向单个的细菌细胞,他们用v-groove-shaped等离子体波导,直径在纳米微涂铝棒只有几十。这一新系统在《纳米快报》上进行了描述,为基于各种基于细胞的传感应用,如实时检测化学品铺平了道路,为高效和便携的片上系统铺平了道路。

对生物和化学传感应用提供了许多强大的替代传统的分析技术的应用范围从“芯片上的实验室”环境监测芯片上的光子器件领域。 然而,这些传感方案主要依靠芯片检测和需要繁琐的设备,甚至在测量单细胞。

希伯来大学研究小组试图在纳米级芯片上集成所有系统组件,包括光源和探测器。这将导致一个小型的便携式的实验室芯片系统,并能实时地进行传感。

为了实现这一目标,他们通过分子工程活细菌在目标化合物的存在下发出荧光信号。他们把这些芯片与纳米波导,不仅服务于导光的目的,但也允许机械捕获单个细菌的V形槽的内。

三不同光照条件下,他们的实验表明,讯问一个人的大肠杆菌细胞使用纳米电浆的V形槽波导。首先,他们测量了从细菌流动上的nanocoupler液体环境中允许从细菌的荧光被直接耦合到波导通过nanocoupler发出的光。其次,细菌是机械困V槽波导内采用激光直接从顶部或通过nanocoupler兴奋。在所有情况下,从输出纳米耦合器中收集到显著的荧光到检测器中。

该系统在潮湿的环境中运行良好,细菌在波导顶部流动,在干燥条件下,细菌被困在波导内。

该研究由Uriel Levy教授,克鲁格先生的哈维家纳米科学中心Shimshon Belkin教授合作,在希伯来大学的主任,在希伯来大学的亚力山大因此生命科学研究所,谁的转基因细菌传感器,和Anders Kristensen教授从丹麦技术大学,是谁在制造V型槽波导电荷。莱维.巴斯比鲁教授是应用科学与技术的Eric Samson主席,贝尔金教授是希伯来大学劳动和社会福利部工业卫生部主任。

与更传统的等离激元波导组成的银或金,铝的选择工具能够引导荧光灯发出的细菌一路输出nanocoupler。此外,波导尺寸允许对细菌进行有效的机械捕获,多模式特性可能有助于收集更多的信息,例如细菌的特定位置和方向。

结果清楚地表明使用活细胞构建一个混合系统的可行性提供bioplasmonic。今后的工作将包括波导网络的建设,使系统多样化,将不同类型的细菌传感器用于检测各种生物或化学分析物。

本研究是科学家之间的合作在应用物理系,瑞秋和塞利姆的贝宁工程与计算机科学学院、纳米科学的Harvey M.克鲁格家庭中心,和亚力山大因此生命科学研究所,在耶路撒冷的希伯来大学,以色列;和部门的微型和纳米技术丹麦科技大学,Kongens Lyngby,丹麦。其他研究人员包括Oren Lotan,Jonathan Bar David,Cameron L.C. Smith,Sharon Yagur Kroll。

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