Active Delivery of Single DNA Molecules into a Plasmonic Nanopore for Label-Free Optical Sensing.
Active Delivery of Single DNA Molecules into a Plasmonic Nanopore for Label-Free Optical Sensing.
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DOI：
10.1021/acs.nanolett.8b04146
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发表时间：
2018-12-12
期刊：
影响因子：
10.8
通讯作者：
Dekker C
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shi X;Verschueren DV;Dekker C
等离子体共振生物传感器在单分子水平上提供了最终的灵敏度。然而，这种灵敏度与纳米尺寸的受限热点相关，并且朝向传感器的分子运输依赖于低效的扩散。在这里，我们将联合收割机等离子体纳米天线与固态纳米孔相结合，并通过监测等离子体纳米天线的反向散射光强度，证明单个DNA分子可以有效地传递到等离子体热点，并以亚毫秒的采集速率以无标记的方式检测。我们的方法实现了优于200 μs的时间分辨率以及低至亚秒的等待时间，这比传统的单分子等离子体共振传感方法好几个数量级。此外，施加到纳米孔的电场可以主动驱动生物分子远离热点，防止分子永久结合到金传感器表面，并允许传感器的有效重复使用。因此，我们的等离子体纳米孔传感器显著优于传统的等离子体共振传感器，并为高通量光学单分子传感测定提供了巨大的机会。
Plasmon resonance biosensors provide ultimate sensitivity at the single-molecule level. This sensitivity is, however, associated with a nanometer-sized confined hotspot, and molecular transport toward the sensor relies on inefficient diffusion. Here, we combine a plasmonic nanoantenna with a solid-state nanopore and demonstrate that single DNA molecules can be efficiently delivered to the plasmonic hotspots and detected in a label-free manner at submillisecond acquisition rates by monitoring the backscattered light intensity from the plasmonic nanoantennas. Our method realizes a better than 200 μs temporal resolution together with a down to subsecond waiting time, which is orders of magnitude better than traditional single-molecule plasmonic resonance sensing methods. Furthermore, the electric field applied to the nanopore can actively drive biomolecules away from the hotspot, preventing molecules to permanently bind to the gold sensor surface and allowing efficient reuse of the sensor. Our plasmonic nanopore sensor thus significantly outperforms conventional plasmon resonance sensors and provides great opportunities for high-throughput optical single-molecule-sensing assays.
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