Real-time biomolecular binding detection using a sensitive photonic crystal biosensor.
Real-time biomolecular binding detection using a sensitive photonic crystal biosensor.
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DOI：
10.1021/ac100576y
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发表时间：
2010-06-15
影响因子：
7.4
通讯作者：
Norris, Theodore B.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Guo, Yunbo;Ye, Jing Yong;Divin, Charles;Huang, Baohua;Thomas, Thommey P.;Baker, James R., Jr.;Norris, Theodore B.
实时测量特定的生物分子相互作用对生物研究的许多领域至关重要。已经开发了许多用于直接监测生物分子结合的无标记技术，但是测量非常小的分子的结合动力学、检测低浓度的分析物分子或检测低亲和力相互作用仍然具有挑战性。在这项研究中，我们报告了一个高灵敏度的光子晶体生物传感器的开发，用于无标记，实时生物分子结合分析。我们使用标准的链霉亲和素-生物素结合系统表征该生物传感器的性能。优化的表面功能化方法的链霉亲和素固定在二氧化硅传感表面上，和生物素化的分析物分子的特异性结合，分子量范围超过3个数量级，包括非常小的分子（<250 Da），DNA寡核苷酸，蛋白质，和抗体（>150 000 Da），检测在真实的时间与高信噪比。最后，我们记录的传感器效率低质量吸附，以及多层分子相互作用。通过所有重要的灵敏度指标，我们预计这种光子晶体生物传感器将提供高灵敏度的生物分子结合测量的新能力。
Real-time measurement of specific biomolecular interactions is critical to many areas of biological research. A number of label-free techniques for directly monitoring biomolecular binding have been developed, but it is still challenging to measure the binding kinetics of very small molecules, to detect low concentrations of analyte molecules, or to detect low affinity interactions. In this study, we report the development of a highly sensitive photonic crystal biosensor for label-free, real-time biomolecular binding analysis. We characterize the performance of this biosensor using a standard streptavidin-biotin binding system. Optimization of the surface functionalization methods for streptavidin immobilization on the silica sensing surface is presented, and the specific binding of biotinylated analyte molecules ranging over 3 orders of magnitude in molecular weight, including very small molecules (<250 Da), DNA oligonucleotides, proteins, and antibodies (>150 000 Da), are detected in real time with a high signal-to-noise ratio. Finally, we document the sensor efficiency for low mass adsorption, as well as multilayered molecular interactions. By all important metrics for sensitivity, we anticipate this photonic crystal biosensor will provide new capabilities for highly sensitive measurements of biomolecular binding.
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