Dielectrophoretic tweezers as a platform for molecular force spectroscopy in a highly parallel format.
Dielectrophoretic tweezers as a platform for molecular force spectroscopy in a highly parallel format.
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DOI：
10.1039/c1lc20627c
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发表时间：
2011-12-21
期刊：
影响因子：
6.1
通讯作者：
Vezenov D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cheng P;Barrett MJ;Oliver PM;Cetin D;Vezenov D
我们演示了胶体探针上介电电泳 (DEP) 的简单电极几何形状的应用，作为高度并行格式的分子力谱的一种形式。平行板之间的电场受到介电微观结构的扰动，在宏观样品区域内的胶体探针上产生数百皮牛顿范围内的均匀 DEP 力。我们使用没有介电微结构的电极确定了负 DEP 和正 DEP 之间的近似交叉频率，这是对涉及四极杆或光捕获的标准实验方法的简化。电场分布的 2D 和 3D 模拟验证了我们的几种 DEP 镊子几何形状的实验行为，并提供了对潜在改进的见解。我们使用 DEP 镊子拉伸短 DNA 寡聚物，并使用全内反射荧光显微镜检测其延伸。简单的细胞制造、高轴向力的均匀分布以及 DEP 镊子的简便光学检测相结合，使得这种形式的分子力光谱非常适合高度并行检测生物分子的拉伸或解离动力学。
We demonstrated the application of a simple electrode geometry for dielectrophoresis (DEP) on colloidal probes as a form of molecular force spectroscopy in a highly parallel format. The electric field between parallel plates is perturbed with dielectric microstructures, generating uniform DEP forces on colloidal probes in the range of several hundred piconewtons across a macroscopic sample area. We determined the approximate crossover frequency between negative and positive DEP using electrodes without dielectric microstructures—a simplification over standard experimental methods involving quadrupoles or optical trapping. 2D and 3D simulations of the electric field distributions validated the experimental behavior of several of our DEP tweezers geometries and provided insight into potential improvements. We applied the DEP tweezers to the stretching of a short DNA oligomer and detected its extension using total-internal reflection fluorescence microscopy. The combination of a simple cell fabrication, a uniform distribution of high axial forces, and a facile optical detection of our DEP tweezers makes this form of molecular force spectroscopy ideal for highly parallel detection of stretching or unbinding kinetics of biomolecules.
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