Enkelt bølgelengde reflektometri

fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigasjon Hopp til søk
Reflektivitetsmålinger kan implementeres på forskjellige måter. 1 : Om endringen av et ekstrempunkt (minimum / maksimum) i x-retningen over tid. Biolayer Interferometry (BLI), RIfS 2 : Om endringen i intensiteten til en enkelt bølgelengde i y-retningen

Einwellenlängenreflektometrie ( engelsk single color reflectometry - SCORE), synonym imaging reflectometric interference (iRIf) og 1 -lambda reflectometry er en fysisk metode basert på interferens av monokromatisk lys i tynne lag, er basert. Hovedområdet for anvendelse av SCORE er (bio) molekylær interaksjonsanalyse, f.eks. B. Protein-protein-interaksjoner . Tidsoppløste bindingskurver oppnås, som gir informasjon om de kinetiske og termodynamiske egenskapene til den observerte interaksjonen (e) samt om konsentrasjonen av analytten som brukes. Disse (bio) fysiske egenskapene er av stor betydning både ved farmasøytisk screening av legemidler og i design av aktive ingredienser , i biosensorer og andre biomedisinske applikasjoner, i diagnostikk og i cellebaserte bioanalyser .

prinsipp

Det grunnleggende måleprinsippet tilsvarer Fabry-Pérot interferometer .

1: Monokromatisk lys reflekteres ved fasegrensen, 2: når et (bio) molekyl er festet, endres refleksjonsbetingelsene, dette fører til 3: en økning i intensitet på grunn av konstruktiv interferens.

erkjennelse

Monokromatisk lys utstråles vertikalt på baksiden av et gjennomsiktig flerlagssystem. Det innfallende lyset blir delvis overført og delvis reflektert ved hvert grensesnitt i flerlagssystemet. Superposisjonen av de reflekterte delstrålene fører til konstruktiv og destruktiv interferens (avhengig av bølgelengden til lyset som brukes og materialene i flerlagssystemet som brukes). Denne interferenseffekten kan registreres som en endring i intensitet ved hjelp av en fotodiode, CCD eller CMOS -kamera.

Det følsomme laget på flerlagssystemet kan (bio) kjemisk med reseptormolekyler , f.eks. B. antistoffer , modifisert. Når ligander er spesifikt bundet til disse immobiliserte reseptormolekylene, endres brytningsindeksen n og den fysiske lagtykkelsen d av det sensitive laget. Produktet av n og d gir det såkalte optiske lagtykkelsen ( n · d ) til det følsomme laget.

Eksemplarisk bindingskurve i plottet av intensitet versus tid

Endringen i intensiteten til det reflekterte lyset under (bio) molekylær interaksjon over tid kan registreres som en såkalt bindingskurve. Denne inneholder informasjon om:

  • konsentrasjonen av den anvendte liganden / analytten
  • de kinetiske konstantene (assosiasjon og dissosiasjonshastighetskonstanter) for reseptor-ligandbinding
  • styrken av bindingen ( affinitet ) mellom reseptor og ligand
  • spesifisiteten til samspillet mellom reseptor og ligand

Sammenlignet med Bio-Layer Interferometry (BLI), som bruker skiftet i interferensspekteret under tilkoblingen for å generere bindingskurvene, registrerer SCORE bare endringen i intensitet av det reflekterte lyset ved hjelp av en fotodiode, CCD eller CMOS-kamera. Det er dermed ikke bare mulig å observere en interaksjon om gangen, men også å analysere opptil 10 000 interaksjoner per kvadratcentimeter på en romlig løst måte i høydensitetsarrayer [1] . Sammenlignet med overflate plasmonresonansspektroskopi (SPR), som er begrenset av penetrasjonsdybden til det flyktige feltet , er SCORE begrenset i penetrasjonsdybden av koherensbølgelengden til lyskilden som brukes. Dette er vanligvis noen få mikrometer. Dette er spesielt relevant i bioanalyser der hele levende celler brukes. Videre er ikke SCORE -teknologien (som BLI) utsatt for interferens fra temperaturendringer under målingen. SPR-teknologien krever derimot kompleks termostatering, siden den oppdager endringen i brytningsindeksen, som er svært temperaturavhengig.

Hvert sted i en mikroarray resulterer i en tidsoppløst bindingskurve.

applikasjoner

SCORE brukes hovedsakelig som en deteksjonsmetode i bio og kjemosensorer. Det er (som RIF, BLI og SPR også) et etikett-fri teknologi med hvilken det er mulig å påvise bindingen av analyttmolekyler til sensoroverflaten i en tidsoppløst måte uten behov for fluorescens eller radioaktivitet markører.

SCORE -teknologien ble markedsført og distribuert av Biametrics GmbH, en enhetsprodusent med base i Tübingen, Tyskland. I januar 2020 ble Biametrics GmbH og teknologien overtatt av BioCopy Holding AG, med base i Aadorf, Sveits.

Se også

litteratur

  • Melanie Ewald, Peter Fechner, Günter Gauglitz: En multianalytisk biosensor for samtidig merking-fri påvisning av patogener og biomarkører ved behov for dyreforsøk . I: Analytisk og bioanalytisk kjemi . teip   407 , nei.   14 , 2015, ISSN 1618-2642 , s.   4005-4013 , doi : 10.1007 / s00216-015-8562-0 .
  • Oliver Bleher, Aline Schindler, Meng-Xin Yin, Andrew B. Holmes, Peter B. Luppa, Günter Gauglitz, Günther Proll: Utvikling av en ny parallellisert, optisk biosensorplattform for merkefri påvisning av autoimmunitetsrelaterte antistoffer . I: Analytisk og bioanalytisk kjemi . teip   406 , nr.   14 , 2014, ISSN 1618-2642 , s.   3305-3314 , doi : 10.1007 / s00216-013-7504-y .
  • Aline R. Schindler, Oliver Bleher, Markus A. Thaler, Carmen J. Kocot, Udo Steigerwald, Günther Proll, Günter Gauglitz, Peter B. Luppa: Diagnostisk ytelsesstudie av et antigenmikroarray for påvisning av antifosfolipidantistoffer i humant serum . I: Klinisk kjemi og laboratoriemedisin (CCLM) . teip   53 , nei.   5 , 2015, ISSN 1437-4331 , doi : 10.1515 / cclm-2014-0569 .
  • Melanie Ewald, Alexander Fabian Le Blanc, Günter Gauglitz, Günther Proll: En robust sensorplattform for merkefri påvisning av anti-Salmonella antistoffer ved bruk av ufortynnede dyresera . I: Analytisk og bioanalytisk kjemi . teip   405 , nei.   20 , 2013, ISSN 1618-2642 , s.   6461-6469 , doi : 10.1007 / s00216-013-7040-9 .
  • Rüdiger Frank, Bernd Möhrle, Dieter Fröhlich, Günter Gauglitz: Et transduseruavhengig optisk sensorsystem for påvisning av biokjemiske bindingsreaksjoner . teip   5993 . International Society for Optics and Photonics, 2005, s.   59930A , doi : 10.1117 / 12.633881 .
  • Juergen Burger, Christin Rath, Johannes Woehrle, Philipp A. Meyer, Nessim Ben Ammar, Normann Kilb, Thomas Brandstetter, Florian Pröll, Guenther Proll, Gerald Urban, Guenter Roth: Low-Volume Label-Free Detection of Molecule-Protein Interactions on Microarrays ved Imaging Reflectometric Interferometry . I: SLAS TECHNOLOGY: Translating Life Sciences Innovation . teip   22 , nei.   4 , 2016, s.   437-446 , doi : 10.1177 / 2211068216657512 .

weblenker

Individuelle bevis

  1. ^ Alice Mueller, Peter Fechner, Hans Michael Maric, Claus Schafer-Nielsen, Florian Pröll, Günther Proll: Samtidig merkeløs analyse av 1485 antistoff-antigen-interaksjoner . Plakat. 17. juni 2017 ( biametrics.com [PDF; åpnet 16. november 2017]).