패혈증은 심각한 미생물 감염에 대한 물리적 반응과 관련된 극단적인 상태이며 치명적이고 생명을 위협하는 문제를 일으킵니다. 패혈증은 염증을 유발하고 의료 응급 상황으로 이어지는 감염과 싸우기 위해 면역 체계와 함께 혈류로 화학 물질이 방출되는 동안 생성됩니다. 탄광 비산회에서 복합 세로형 제올라이트와 산화철 나노복합체를 추출하고 패혈증 공격을 식별하기 위해 정전용량 바이오센서의 표면 특성을 개선하는 데 활용했습니다. 항-인터루킨-3(항-IL-3) 항체는 패혈증 바이오마커 IL-3와 상호작용하기 위해 아민 링커를 통해 제올라이트- 및 산화철-복합 정전용량 전극 표면에 부착되었다. 나노복합체의 형태 및 화학적 성분은 FESEM, FETEM 및 EDX 분석을 통해 조사되었습니다. 약 30nm에서 세로형 제올라이트와 산화철 나노복합체는 회귀 계수(R 2 ) / 0.9673 [y =1.638x - 1.1847]. 나노 물질과 향상된 표면 전류로 인해 감지 표면에 더 많은 양의 항체 고정으로 인해 용량 의존적 범위(3–100pg/mL)에서 더 낮은 검출 한계가 달성되었습니다. 또한, 관련 생체 분자를 사용한 대조 실험에서는 정전 용량 변화를 나타내지 않았으며, 인간 혈청에 스파이크된 IL-3은 정전 용량을 증가시켜 IL-3의 특이적이고 선택적 검출을 나타냅니다. 이 연구는 잠재적으로 유용한 방법을 통해 IL-3를 식별 및 정량화하고 패혈증 공격을 진단하는 데 도움이 됩니다.
패혈증은 신체가 감염에 심하게 반응할 때 발생하는 치명적인 상태입니다[1]. 패혈증 공격으로 인해 신체는 면역 세포를 유인하는 '사이토카인'이라고 불리는 더 높은 수준의 신호 생체 분자를 생성합니다. 이러한 세포의 수가 증가하면 더 많은 사이토카인이 분비되고 사이토카인 폭풍은 더 많은 면역 세포를 모집합니다. 초기 감염을 통제하는 대신 면역 인자가 신체 기관과 조직을 공격합니다. 나아가 이 감염은 전신에 연쇄반응을 일으켜 장기부전과 조직손상을 유발한다[2]. 특히, 패혈증은 폐, 피부, 요로 및 위장관에서 시작하여 널리 퍼집니다.
다른 장기로 이동하여 장기 손상을 일으킵니다. 따라서 다른 장기에 대한 공격을 방지하기 위해 프로세스를 조기에 중지해야 합니다. 적절한 바이오마커를 사용한 초기 단계의 패혈증 식별은 환자에게 신속한 치료를 제공하고 생명을 구하는 데 도움이 됩니다. 연구자들은 인터루킨-3(IL-3) 염증 인자가 톨 유사 수용체 활성화 후 선천 반응 활성제(IRA) B 세포에 의해 생성되는 패혈증 공격 및 사망의 독립적인 예측 인자라는 것을 발견했습니다. 또한, IL-3 수치가 높을수록 패혈증 환자의 사망률이 높아지는 것으로 밝혀졌으며 패혈증 동안 IL-3가 면역 조절 및 코르티코스테로이드에 대한 높은 반응에 중요한 역할을 함을 확인했습니다. 본 연구는 zeolite-iron oxide(zeolite-iron) 나노복합체로 변형된 정전용량 전기화학 센서를 이용하여 IL-3의 수준을 정량화하는 것을 목적으로 하였다.
바이오센서를 이용한 생체분자 검출은 트랜스듀서 전극 표면에 표적 또는 검출 분자의 고정화에 크게 의존한다[3]. 적절한 방향으로 고정된 포획 프로브의 수가 많을수록 표적 검출 한계가 낮아집니다[4]. 대부분의 경우, 포획 프로브 고정화는 물리적 흡착, 정전기적 상호작용, 공유 결합 및 중합체와의 생체 분자 포획을 통해 수행되어 왔다[5, 6]. 상기 고정화 방법으로는 고정화된 생체분자의 재현성 및 생체적합성을 달성하기 어려울 수 있다. 특히 RNA, DNA, 앱타머, 펩타이드와 같은 더 작은 포획 분자를 감지 표면에 부착하는 것은 복잡하다[7, 8]. 다양한 연구자들이 효율적인 고정을 위해 다양한 기술을 사용했습니다. 최근 나노 물질은 감지 표면에 생체 분자를 고정화하는 과정에서 사용하기에 매우 매력적입니다[9,10,11]. 금 나노 입자는 폴리스티렌 ELISA 기판 및 알루미늄 전극과 같은 다양한 감지 표면에 효율적으로 고정되어 있으며 항체, 단백질, DNA 및 앱타머를 포함한 잠재적인 분자를 포착했습니다. 실리카 외에도 알루미늄 및 그래핀은 생체 분자의 고정화에 일반적으로 사용되는 재료입니다. 이러한 나노 물질은 포획 분자의 수를 개선하고 감지 표면에서 생체 분자의 생체 적합성과 안정성을 제공하여 검출 전략을 개선하는 데 도움이 됩니다. 최근 이러한 문제를 해결하기 위해 제올라이트, 점토, 졸-겔 등의 무기물이 연구자들의 주목을 받고 있다. 더욱이, 더 친환경적인 접근법에 의한 나노물질의 합성은 유해 물질을 포함하지 않고 더 저렴하다는 것과 같은 큰 관련 이점으로 인해 크게 권장되었습니다[12,13,14,15]. 또한 원하는 크기와 모양의 나노 물질을 얻기 위해 맞춤형 접근 방식을 사용할 수 있습니다. 현재의 연구는 이러한 접근 방식에 따라 나노복합체를 만들기 위해 분리된 철과 결합된 제올라이트 나노물질을 생산했습니다.
제올라이트는 TO4로 구성된 결정질 미세다공성 알루미노실리케이트입니다. 사면체와 O 원자 [16]. 더 큰 표면적, 이온 교환 능력, 조절 가능한 소수성/친수성 및 높은 기계적 및 열 전도성으로 인해 생체 분자 고정화를 위한 유망한 재료입니다. 따라서 바이오센서 분야에서는 제올라이트 물질을 생체분자 고정화 공정으로 활용하여 다양한 연구가 이루어지고 있으며, 포도당 센서, 요소 센서 등의 바이오센서 개발을 위한 낮은 검출한계에 도달하였다[17,18,19]. 유사하게, 철 나노 물질은 양이온 교환 특성의 효과를 개선하고 생체 분자와의 상호 작용 시 전류 변화에 빠르게 반응합니다. 본 연구에서 사용된 독특한 조성의 제올라이트-산화철 나노복합체는 센서의 고성능을 향상시키고 전도도 향상으로 인해 향상된 감도를 제공합니다. 본 연구에서는 탄광 비산회에서 추출한 제올라이트-철 나노물질에 초점을 맞추어 항IL-3 항체인 포획 프로브를 고정화하기 위한 정전용량 전극의 기질로 활용하였다. 다른 인터루킨[20,21,22]의 이전 나노물질 매개 검출과 비교하여 현재 감지 시스템은 여러 면에서 개선을 제공합니다. 예를 들어, 전기화학 센서에 대한 더 높은 적합성은 더 적은 실험 단계를 필요로 하고 표면 화학적 기능화에 대한 적합성과 높은 비오염 능력을 나타냅니다.
정전용량형 바이오센서는 전극 표면에서 상호작용하는 프로브와 타겟 사이의 인력을 등록하여 생성된 전기화학 센서입니다. 정전용량형 바이오센서는 표적 생체분자가 감지 표면의 고정된 프로브와 결합할 때 전극 계면에서 유전층의 변화를 측정하는 데 도움이 됩니다[23]. 전극과 전해질 사이의 커패시턴스는 C로 설명됩니다. =(2nε 0 εA )/d , 여기서 ε :유전 상수, A :플레이트의 표면적, ε 0 :여유 공간의 유전율, n :반복되는 손가락의 수 및 d :절연층 두께 [24, 25]. 비패러딕 용량성 바이오센서는 금속화로 인한 단백질 변성을 방지하고 표적과 프로브 결합의 상호작용을 개선합니다[26, 27]. 다양한 연구에서 용량성 바이오센서를 활용하여 뉴클레오타이드, 중금속, 단백질 및 유기 분자를 비롯한 다양한 표적 분자를 식별했습니다[23, 28,29,30,31]. 본 연구에서는 제올라이트-철로 개질된 전극 표면에서 비패러딕 정전용량 바이오센서 실험을 수행하였다. 제올라이트-철은 아민 링커로 (3-아미노프로필)-트리메톡시실란을 통해 커패시턴스 전극에 부착되었고, 이어서 아민 표면과 카르복실산(COOH) 그룹 사이의 인력을 통해 표면에 항-IL-3가 부착되었다. 항독소. 항IL-3 항체 변형 전극을 사용하여 IL-3를 정량화하고 패혈증 공격을 진단했습니다.
인도의 화력발전소에서 플라이애시를 받았습니다. 수산화나트륨과 황산은 Sigma Aldrich(미국 미주리)에서 구입했습니다. (3-아미노프로필)-트리메톡시실란(APTMS)은 Merck(미국 뉴저지주)로부터 입수했습니다. Whatman 여과지는 Thermo Fisher Scientific(Massachusetts, USA)에서 입수했습니다. IL-3 및 항-IL-3 항체는 Santa Cruz Biotechnology(Texas, USA)에서 받았습니다. 전계 방출 주사 전자 현미경(FESEM; Hitachi, S-4300 SE, Japan)과 전계 방출 투과 전자 현미경(FETEM; JEM-2100F, JEOL, Japan)은 이전에 설명된 방법으로 제올라이트-철 나노물질을 분석하는 데 사용되었습니다. 32].
비산회에서 추출한 철, 실리카, 알루미나를 이용하여 제올라이트-철 나노물질을 합성하였다. 이 절차에는 다음 세 가지 주요 단계가 포함되었습니다. (1) 철 입자의 분리; (2) 나트륨 알루미노실리케이트의 추출; (3) 졸-겔 합성법에 의한 제올라이트-철 나노입자의 제조
플라이애시 25g을 증류수 500μL와 혼합하고 마그네틱 교반기를 사용하여 30분 동안 교반했습니다. 자석교반기에 붙은 철 입자를 분리한 후 분리된 입자 1g을 25% 황산과 혼합하여 50℃에서 1시간 동안 교반하였다. 이후 철 함유 용액과 철 입자를 와트만 여과지로 분리하여 산화철의 염기로 활용하여 제올라이트-철 나노물질을 합성하였다.
알칼리 추출법을 이용하여 플라이애시로부터 알루미노규산나트륨을 추출하였다[33]. 먼저 철로 분리된 비산회 25g을 2M 수산화나트륨 500μL와 혼합하고 100°C에서 6시간 동안 교반하면서 가열했습니다. 용액을 냉각시킨 후, 나트륨 알루미노실리케이트(혼합물 중의 용액)를 Whatman 여과지로 분리하였다. 여과된 용액은 제올라이트 합성을 위한 염기로 사용되었습니다.
추출된 철과 규산나트륨은 졸-겔법에 의해 제올라이트-철 나노물질을 합성하기 위한 염기로 사용되었다. 첫 번째 단계에서 pH 12의 나트륨 알루미노실리케이트 200mL를 포함하는 비이커를 교반하면서 핫플레이트에 놓았다. 그 후, 철 용액을 pH 7이 될 때까지 적가하여 pH 1의 철 용액으로 적정하였다. pH 7에서는 백색 겔이 형성되었고, 이 겔을 밤새 계속 교반하여 균일하게 분포된 제올라이트-철 나노입자를 얻었다. . 다음날, 겔을 원심분리(10,000×g 10분 동안) 그런 다음 25% 에탄올과 증류수로 세척했습니다. 최종 생성물을 100°C에서 1시간 동안 건조하여 제올라이트-철 나노물질로 구성된 분말을 얻었다. 제올라이트-철 나노물질의 표면은 FETEM과 FESEM으로 특성화되었다. 제올라이트-철 성분을 확인하기 위해 EDX(Energy-dispersive X-ray) 분석도 수행했습니다.
아민은 실란 커플링제 APTMS에 의해 제올라이트-철의 표면에 코팅되었다. 이를 위해 zeolite-iron 1g을 1% KOH와 10분간 혼합한 후 과량의 KOH를 증류수로 제거하였다. 그 후, KOH 처리된 제올라이트-철을 1% APTMS와 혼합하고, 밤새 가열 교반기에 두었다. 다음날, 나노물질을 에탄올로 세척하고 원심분리(10,000×g 10분 동안). 이 APTMS-zeolite-iron을 정전용량 전극 표면에 부착하여 IL-3를 식별하였다. 이 고정을 위해 APTMS-제올라이트-철을 하이드록실화된 전극에 떨어뜨리고 실온에서 3시간 동안 유지했습니다. 제올라이트-산화철 나노복합체, APTMS 및 감지면 사이의 결합은 생성된 산화물 그룹과의 실란 결합에 기인한다. 일반적으로 실란 커플링은 산화물 그룹에 사용할 수 있는 다중 암으로 발생하여 제올라이트-산화철 나노복합체, APTMS 및 감지 표면 간의 연결을 생성합니다. 이러한 다중 연결로 인해 감지 표면에 공간적 배열이 형성됩니다. 에탄올로 표면을 세척한 후 물로 세척한 후 항-IL-3 항체 고정화 과정을 수행하여 IL-3와 상호작용하였다.
위에서 설명한 표면은 항체가 부착될 때 사용 가능한 COOH 그룹과 반응할 수 있는 아민 테더링에 의해 형성되었습니다. IL-3는 항-IL-3 고정된 정전용량 전극 표면에서 확인되었다. 이를 위해 100pg/mL의 IL-3을 PBS 완충액에 희석하여 항체 변형 전극 표면에 떨어뜨렸습니다. 항체 고정화 후, 남아 있는 결합되지 않은 표면은 PEG-COOH(1mg/ml)에 의해 차단되었습니다. 항체-APTMS와 유사한 반응은 PEG-COOH가 부착될 때 발생합니다. 커패시턴스 값은 IL-3와 상호 작용하기 전후에 기록되었습니다. IL-3과 그 항체의 결합에 대한 값의 차이가 고려되었습니다. 또한, 검출 한계를 계산하기 위해 IL-3을 3에서 50pg/mL로 적정하고 항체 변형 표면에 독립적으로 떨어뜨렸습니다. 다른 실험 절차는 이전에 설명한 대로 수행되었습니다. 각 IL-3 농도에 대한 커패시턴스 값의 차이를 계산하고 플로팅하여 R 2 에 의한 IL-3 검출을 계산했습니다. 값. 항체가 고정된 표면에 IL-3가 부착되면 진정한 상호작용이 일어납니다.
비면역 항체 또는 대조군 단백질의 존재 및 IL-3 항체의 부재를 포함하여 3가지 상이한 생체 분자 조건에서 생물 오손 실험을 수행하였다. 첫 번째 경우에는 IL-3 항체 대신 비면역 항체가 사용되었습니다. 두 번째 실험에서는 IL-3 대신 대조군 단백질을 사용했습니다. 그리고 마지막 실험은 IL-3 항체 없이 진행되었다. IL-3 항체와 IL-3의 특이적 상호작용에 대해 커패시턴스 값을 비교하였다. 선택적 실험은 인간 혈청의 1:100 희석액에 IL-3를 스파이킹하고 항-IL-3 변형 전극 표면에 적가하여 수행했습니다. 커패시턴스의 변화는 IL-3의 선택적 식별을 식별하기 위해 각 IL-3 농도에 대해 기록되었습니다. 동일한 배치 제작으로 만들어진 유사한 장치로 실험을 3회(3회) 반복하여 재현성을 확인했습니다. 프로브가 고정된 표면의 수명 저장 및 안정성도 결정되었습니다.
패혈증은 면역 체계에서 많은 화학 물질이 방출되는 상태이며 장기의 궁극적인 손상으로 광범위한 염증을 유발합니다. 그림 1a는 패혈증과 관련된 상태를 결정하기 위해 항 IL-3 수정 정전 용량 전극 표면에서 IL-3 식별을 개략적으로 보여줍니다. APTMS-변형된 제올라이트-철을 사용하여 포획 항체를 감지 전극 표면에 부착하였다. 제올라이트-철 표면의 APTMS는 나노물질의 아민과 전극 표면의 OH기의 상호작용을 통해 전극 표면에 고정화되었다. 그림 1b는 고배율 현미경으로 캡처한 정전용량 센서 표면 전극의 온전함을 확인합니다. 항체는 COOH와 제올라이트-철의 아민을 통해 표면에 연결되었다. 제올라이트 철은 감지 전극에 더 많은 수의 APTMS를 부착하는 데 도움이 되며, 이는 정전 용량 전극 표면에서 더 많은 항체를 캡처하는 데 도움이 됩니다. 다양한 연구에 따르면 감지 표면의 캡처 프로브 고정은 표적 분자의 검출 한계를 낮추는 데 중요한 역할을 합니다. 본 연구에서는 제올라이트-철 나노물질을 이용하여 감지전극 표면에 항IL-3 항체를 부착하였다. 적절한 방향으로 항IL-3 항체를 더 많이 고정하면 IL-3의 더 낮은 검출 한계에 도달하는 데 도움이 됩니다.
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아 안티 IL-3 수정 커패시턴스 감지 표면에서 IL-3 식별의 개략도. APTMS-변형된 제올라이트-철은 포획 항체를 부착하는 데 사용되었고 IL-3와 상호작용하였다. PEG-COOH를 차단제로서 사용하였다. ㄴ 고배율 현미경에 의한 정전용량 감지 표면의 형태학적 분석. ㄷ FESEM에 의한 제올라이트-철의 형태학적 분석. 나노 물질은 균일한 분포와 세로 치수로 형성되었습니다. d EDX 분석. 주원소인 Si, Al, Fe, O가 존재함을 알 수 있었다. 그림 삽입은 낮은 배율로 FESEM으로 얻었습니다.
그림 1c, d(삽입)는 FESEM에서 얻은 제올라이트-철 나노물질의 형태학적 이미지를 다양한 배율과 EDX 원소 분석으로 표시합니다. 얻어진 제올라이트-철 나노물질은 조밀하게 적층된 종방향 나노구조를 가지며 매끄럽고 균일하게 분포되었다. 이 나노구조체의 크기는 ~ 30 nm이며, 얻어진 이미지는 나노복합체가 균일한 형태로 배열되어 있고 적절한 거리에 잘 분포되어 있음을 보여준다. FETEM 이미지는 또한 형성된 제올라이트-철 나노복합체에 대해 FESEM으로 얻은 것과 유사한 모양을 입증했습니다(그림 2a, b). EDX 결과 합성된 제올라이트-철 나노복합체에 Fe, Al, Si, O가 존재함을 확인하였다(Fig. 2c, d). Si, Al, Fe 및 O의 주요 원소 원자 백분율은 각각 3.46, 0.78, 2.13 및 24.39%인 것으로 밝혀졌습니다. 이 FESEM 및 EDX 결과는 제올라이트-철 나노물질의 형성을 확인시켜줍니다.
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a에서 제올라이트-철의 FETEM 이미지 50nm 스케일 및 b 200nm 규모. 나노물질은 균일한 분포로 형성되었다. ㄷ 주요 원소인 Si, Al, Fe, C, O의 존재를 확인하는 EDX 분석
정전용량 바이오센서에 대한 항IL-3 항체 고정은 각 생체분자 고정 후 정전용량 수준을 변경하여 확인하였다. 그림 3a는 제올라이트 철 변성 표면에 항체가 부착되는 과정에서 정전 용량 변화를 보여줍니다. 그림 3a와 같이 KOH 테더링된 정전용량 전극 표면은 1.74 × 10 09 의 정전용량 값을 나타냅니다. nF이며, APTMS-zeolite-iron을 적가한 후 2.02 × 10 09 으로 증가했습니다. 엔에프. 이러한 커패시턴스의 증가는 나노 물질이 감지 전극에 부착되었음을 확인시켜줍니다. 또한 항IL-3 항체를 추가하면 정전용량 값이 3.42 × 10 09 으로 급격히 증가했습니다. 엔에프. 이 더 높은 증가는 APTMS-변형된 제올라이트-철에 대한 항체 고정화의 더 많은 양으로 인해 주목되었습니다. 또한, 나노 물질은 감지 전극 표면에 더 많은 수의 APTMS와 함께 적절한 배열을 보여 궁극적으로 더 많은 항체를 유인했습니다. 마지막으로 차단 목적으로 PEG-COOH를 추가했으며 정전 용량은 3.64 × 10 09 으로 증가하는 것으로 나타났습니다. 엔에프. 센서는 표면 전하의 변화와 궁극적으로 커패시턴스의 변화를 기반으로 작동합니다. 표면 전하 변화는 분자 부착/상호작용에 따라 다릅니다. 각 분자는 서로 다른 전하를 운반하며 센서의 정전용량에 영향을 줍니다. 따라서 측정을 위해 정전 용량의 차이를 고려했습니다. 감지 전극 표면에서 IL-3 항체의 더 높은 점유율로 인해 정전 용량의 더 높은 변화가 관찰되었습니다(그림 3b). PEG-COOH는 감지 전극 표면에서 IL-3의 비특이적 결합을 줄이고 위양성 결과를 제거하는 데 도움이 됩니다. 다양한 연구에서 감지 표면의 PEG 기반 폴리머가 생체 적합성을 향상시키고 신호 대 잡음비를 줄이며 감지 표면에 고정된 생체 분자의 적절한 방향을 제공하여 센서의 감지 한계를 낮추는 것으로 입증되었습니다[34,35, 36,37]. APTMS 표면은 정전기적으로 다른 생체 분자를 끌어 당기기 때문에 PEG-COOH를 사용하여 제올라이트-철 나노 물질의 과잉 APTMS 표면을 덮고 바이오 파울링을 줄이는 데 도움이 됩니다. 이 anti-IL-3 변형된 표면은 IL-3를 식별하는 데 사용되었습니다.
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아 제올라이트-철-개질된 표면에 대한 항체 부착 과정. 각 분자 고정화 후에 커패시턴스 값이 증가했습니다. ㄴ 커패시턴스의 차이. 항IL-3 항체 고정화는 커패시턴스 값에서 더 높은 변화를 보였다. 값은 3회 판독을 3회 사용하여 평균을 냈습니다. [제올라이트-IO - 제올라이트-산화철]
IL-3는 항 IL-3로 수정된 정전 용량 전극 감지 표면에서 정량화되었습니다. 처음에는 항체 변형 표면에서 더 높은 농도의 IL-3(100pg/mL)를 테스트했으며 정전 용량 값은 3.74 × 10 10 에서 증가했습니다. nF ~ 13 × 10 10 엔에프. 이 증가는 IL-3과 항-IL-3 항체의 상호작용을 확인시켜줍니다(그림 4a). 3~50pg/mL의 IL-3 농도로 유사한 실험을 수행했습니다. 그림 4b와 같이 커패시턴스 값이 4.56 × 10 10 으로 증가했습니다. nF, 5.84 × 10 10 nF, 6.64 × 10 10 nF, 8.39 × 10 10 nF 및 12 × 10 10 엔에프. Il-3의 농도가 증가함에 따라 커패시턴스 값이 점차적으로 증가하는 것으로 나타났습니다(그림 5a). 커패시턴스 값의 차이를 계산하여 Excel 시트에 표시했으며 IL-3의 검출은 R2 값이 0.9673인 3pg/mL로 계산되었습니다(그림 5b). 항IL-3와 상호작용할 때 IL-3 농도가 다른 선형 용량 의존적 반응(3–100pg/mL)이 발견되었습니다. 그러나 추가 농도에서 적정했을 때 샘플은 포화되었습니다.
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항-IL-3-변형된 표면에서 IL-3의 측정. 아 100pg/mL의 IL-3 식별. IL-3을 적가한 후 커패시턴스의 명확한 변화가 나타났습니다. 그림 삽입은 회로도를 표시합니다. ㄴ 항-IL-3 항체에 대한 상이한 IL-3 농도의 적정. 모든 농도의 IL-3에서 정전 용량 변화가 나타났습니다.
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아 각 IL-3 농도에 대한 커패시턴스 값. IL-3 농도를 높이면 커패시턴스 값이 점진적으로 증가합니다. ㄴ 각 IL-3 농도에 대한 커패시턴스 값의 차이. 값은 Excel 시트에 표시되었으며 IL-3의 검출 한계는 3pg/mL로 계산되었습니다. 3회 판독값을 3회 반복하여 값을 평균화했습니다.
Biofouling은 모든 종류의 바이오 센서에서 가장 큰 문제이며, 이는 감지 표면에서 대상의 위양성 식별로 이어집니다. BSA, 에탄올아민 및 PEG 기반 폴리머와 같은 차단제는 감지 표면의 생물학적 오염을 줄이는 일반적인 분자입니다. 이때, PEG-COOH를 차단제로서 사용하였으며, IL-3 항체가 없는 경우, 비면역 항체가 있는 경우, 대조군 단백질(IL-8)이 있는 경우의 3가지 대조군 실험을 통해 생물학적 파울링 효과를 확인하였다. 그림 6a에서 볼 수 있듯이 세 가지 대조군 실험 모두 정전용량 값을 높이는 데 실패하여 생물학적 오염 없이 IL-3의 특정 식별을 나타냅니다.
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아 IL-3의 특이적 검출. 대조군 분자는 IL-3의 특정 검출을 나타내는 정전용량 값의 증가를 나타내지 않았습니다. ㄴ 인간 혈청에서 IL-3의 스파이크. 인간 혈청의 스파이크는 IL-3 농도가 증가함에 따라 정전용량을 증가시켰습니다. 이 결과는 IL-3의 선택적 검출을 확인합니다. 3회 판독값을 3회 반복하여 값을 평균화했습니다.
다양한 농도의 IL-3를 인간 혈청에 첨가하고 실제 상황에서 IL-3를 확인하기 위해 동일한 실험 절차를 거쳤습니다. 그림 6b에 표시된 것처럼, 인간 혈청에 스파이크된 IL-3는 IL-3 농도가 증가함에 따라 커패시턴스 값이 증가했습니다. 이 결과는 anti-IL-3-modified 커패시턴스 전극에 의한 선택적 IL-3 식별을 확인시켜줍니다.
재현성을 고려할 때 감지면은 최소한의 오류 값으로 잘 작동합니다. 제작된 감지 표면 부착 나노 물질의 작동 수명은 데시케이터에 적절히 보관하면 3개월 동안 연장할 수 있습니다. 그러나 프로브를 부착한 후 2주 동안은 표면이 안정되어 19%의 안정도를 잃는 경향이 있었고, 3주차부터 안정도 상실이 가파르게 되었습니다. 현재 센서의 고성능을 입증하기 위해 현재 사용 가능한 센서와 비교 연구를 수행했으며 결과는 여러 경우에 비교 가능하고 더 잘 동작함을 나타냅니다(표 1).
패혈증은 생명을 위협하고 압도적인 면역 반응을 수반하며 극도로 위험하며 전신에 영향을 미칩니다. 이 연구는 정전용량 전극에서 패혈증 바이오마커(IL-3)의 식별을 입증했습니다. 제올라이트-철 나노 물질은 생체 분자가 감지 전극에 결합할 때 전류 흐름을 증가시키기 위해 석탄 파리 수정 정전 용량 전극에서 추출되었습니다. 제올라이트-철에 항IL-3 항체를 부착하기 위해 아민 변형을 수행하였다. IL-3 검출은 항체 변형 전극에서 수행되었으며 IL-3의 검출 한계인 3pg/mL에 도달했습니다. 추가 대조군 실험에서는 커패시턴스 값의 증가를 나타내지 못하여 IL-3의 특정 검출을 확인했으며 인간 혈청에서 스파이크된 IL-3을 사용한 선택적 실험은 커패시턴스의 명확한 증가를 나타냈습니다. 이 실험적 방법은 IL-3 수치를 정량화하고 패혈증 공격을 진단하는 데 도움이 됩니다.
모든 데이터는 제한 없이 완전히 사용할 수 있습니다.
인터루킨-3
피코그램
밀리리터
마이크로리터
어금니
전계 방출 투과 전자 현미경
전계 방출 주사 전자 현미경
에너지 분산 X선
타고난 반응 활성제
카르복실산
데옥시리보스 핵산
리보스 핵산
효소 결합 면역흡착 분석
(3-아미노프로필)-트리메톡시실란
수산화칼륨
폴리에틸렌 글리콜
나노물질
초록 Nanobiosensors는 화학적 및 생물학적 작용제를 감지하고 그 결과를 생물학적 활성 분자와 이화학적 검출기에 의해 신호 변환기 표면에 고정된 인식 요소 사이의 의미 있는 데이터로 변환하는 편리하고 실용적이며 민감한 분석기입니다. 빠르고 정확하며 신뢰할 수 있는 작동 특성으로 인해 나노바이오센서는 임상 및 비임상 응용, 병상 시험, 의료 섬유 산업, 환경 모니터링, 식품 안전 등에 널리 사용됩니다. 이러한 중요한 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다. 따라서 바이오센서 인터페이스의 설계는 나노바이오센서의 성능을 결정하는데
초록 본 논문에서는 전금속 메타물질 기반의 테라헤르츠(THz) 바이오센서를 이론적으로 조사하고 실험적으로 검증한다. 이 THz 메타물질 바이오센서는 레이저 드릴링 기술을 통해 제조된 스테인리스 스틸 소재를 사용합니다. 시뮬레이션 결과에 따르면 이 메타물질 센서의 최대 굴절률 감도와 성능 지수는 각각 294.95GHz/RIU 및 4.03입니다. 그런 다음 이 바이오센서의 유효성을 평가하기 위한 검출 물질로 소 혈청 알부민을 선택했습니다. 실험 결과에 따르면 감지 감도는 72.81GHz/(ng/mm2 ) 검출 한계는 0.035mg/m
