Новости космоса и технологий. » Физика » Динамические фотонные штрих-коды регистрируют передачу энергии на биоинтерфейсе

Динамические фотонные штрих-коды регистрируют передачу энергии на биоинтерфейсе

Опубликовал: Admin, 31-10-2020, 01:01, Физика, 45, 0

Динамические фотонные штрих-коды регистрируют передачу энергии на биоинтерфейсе

Оптические штрих-коды позволяют обнаруживать и отслеживать с помощью уникальных спектральных отпечатков пальцев. Они широко применяются в самых разных областях: от мультиплексных биотестов и мечения клеток до защиты от подделки и обеспечения безопасности. Ю-Ченг Чен из лаборатории интеллектуальной фотоники Bio + Технологического университета Наньян отмечает, что понятие оптических штрих-кодов обычно относится к фиксированному спектральному шаблону, соответствующему одной цели.

«Оптическим штрих-кодам не хватало возможности охарактеризовать Динамические изменения В ответ на анализируемые вещества во времени», - говорит Чен. Благодаря исследованиям Чена это скоро изменится.

Группа Чена недавно разработала динамические штрих-коды с биологической реакцией, представив концепцию резонанса энергия перенос на границе микрополости. Как сообщается в Продвинутая фотоника , команда продемонстрировала штрих-код экспериментально обнаружить молекулы в капле. Излучательная энергия от одной микрокапли передается связывающим биомолекулам, преобразовывая динамическую биомолекулярную информацию в более чем триллионы отличительных фотонных штрих-кодов.

Передача энергии излучения с усилением резонатора

Система основана на резонаторе с модами шепчущей галереи (WGMR). Большинство WGMR классифицируются как пассивные. По сути, они требуют затухающей связи волн и работают на основе изменений режима, вызванных возмущениями. «Напротив, - объясняет Чен, - активные резонаторы, которые используют аналит в качестве усиливающей среды, могут поддерживать возбуждение и сбор в свободном пространстве для получения большей биологической информации из сигналов излучения».

По словам Чена, проблема при рассмотрении молекулярного обнаружения заключается в коэффициенте заполнения мод анализируемым веществом вне полости: он составляет всего несколько десятых от значения внутри полости, что приводит к снижению эффективной добротности и неудовлетворительному уровню сигнала до - коэффициент шума . Концепция резонансного переноса энергии разделяет молекулы донора и молекулы акцептора на границе полости, где происходит передача энергии излучения. Перенос энергии излучения сопровождается электромагнитное излучение (в отличие от обычного безызлучательного резонансного переноса энергии флуоресценции, известного как FRET). Из-за этого излучения передача энергии может происходить даже в ситуациях, когда донор и акцептор разделены.

«При наличии механизмов с усилением резонатора эффективная передача энергии и связь между донорами и акцепторами может привести к усилению взаимодействия света и вещества и отношения сигнал /шум», - говорит Чен.

Разработанная система использует эффект, при котором высокая концентрация красителя (донора) внутри микрокапли запускает усиленный резонатором перенос энергии для возбуждения молекул (акцептора), прикрепленных к границе раздела полости.

«Когда биомолекулы связываются с поверхностью раздела полости, количество связывающих молекул изменяет количество передаваемой энергии, что приводит к характерным модулированным пикам излучения флуоресценции», - говорит Чен. Динамическое спектральное штрих-кодирование было достигнуто за счет значительного улучшения отношения сигнал /шум при связывании с целевыми молекулами.

По мнению авторов, эта биомолекулярная система кодирования освещает маяк для межмолекулярного взаимодействия в реальном времени и может значительно увеличить сложность системы кодирования. Они считают, что эту концепцию можно широко применять во многих приложениях для биосенсоров и оптического шифрования.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии