Платформа плазмонного включения, чувствительная к инсулину, на массивах наноструктур сантиметрового масштаба
https://doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-2-300-306
Аннотация
Мы представляем плазмонный биосенсорный анализ включения для обнаружения инсулина с помощью аптамерной ДНК, основанный на плазмонном взаимодействии двухслойных массивов нанодисков золота и серебра сантиметрового масштаба и наночастиц золота. Крупномасштабные наноструктуры были изготовлены методом лазерной интерференционной литографии. Детектирующий оптический сигнал - спектры экстинкции системы контролировались методом УФ-видимой спектрофотометрии. Трехмерное моделирование во временной области с конечной разностью использовалось для наблюдения за плазмонным взаимодействием сенсорной системы. Платформа демонстрирует исключительно большой сигнал включения за счет красного смещения на 120 нм пика локализованного поверхностного плазмонного резонанса, что приводит к пределу обнаружения 140 пМ. Наноструктуры локализованного поверхностного плазмонного резонанса сантиметрового масштаба в сочетании со схемой включения могут предложить многообещающую биосенсорную платформу «сенсор на кристалле».
Об авторе
Тхань Тхи Ван Нгуен
School of Materials Science and Engineering, Hanoi University of Science and Technology
Вьетнам
Вьетнам
Список литературы
1. Morris A. New test for diabetes insipidus. Nature Reviews Endocrinology, 2019, 15 (10), P. 564–565.
2. Mane K., Chaluvaraju K., Niranjan M., Zaranappa T., Manjuthej T. Review of Insulin and its Analogues in Diabetes Mellitus. J. of basic and clinical pharmacy, 2012, 3, P. 283–293.
3. Lian K., Feng H., Liu S., Wang K., Liu Q., Deng L., Wang G., Chen Y., Liu G. Insulin quantification towards early diagnosis of prediabetes/diabetes. Biosensors and Bioelectronics, 2022, 203, 114029.
4. Warnken T., Huber K., Feige K. Comparison of three different methods for the quantification of equine insulin. BMC Veterinary Research, 2016, 12 (1), 196.
5. Manley S.E., Stratton I.M., Clark P.M., Luzio S.D. Comparison of 11 Human Insulin Assays: Implications for Clinical Investigation and Research. Clinical chemistry, 2007, 53 (5), P. 922–932.
6. Tanaka T., Matsunaga T. Fully Automated Chemiluminescence Immunoassay of Insulin Using Antibody? Protein A? Bacterial Magnetic Particle Complexes. Analytical Chemistry, 2000, 72 (15), P. 3518–3522.
7. Ho J.A., Zeng S., Huang M., Kuo H. Development of liposomal immunosensor for the measurement of insulin with femtomole detection. Analytica Chimica Acta, 2006, 556 (1), P. 127–132.
8. Gillette M.A., Carr S.A. Quantitative analysis of peptides and proteins in biomedicine by targeted mass spectrometry. Nature Methods, 2013, 10 (1), P. 28–34.
9. Cho H., Kumar S., Yang D., Vaidyanathan S., Woo K., Garcia I., Shue H.J., Yoon Y., Ferreri K., Choo H. Surface-Enhanced Raman Spectroscopy-Based Label-Free Insulin Detection at Physiological Concentrations for Analysis of Islet Performance. ACS Sensors, 2018, 3 (1), P. 65–71.
10. Kimmel D.W., LeBlanc G., Meschievitz M.E., Cliffel D.E. Electrochemical Sensors and Biosensors. Analytical Chemistry, 2012, 84 (2), P. 685–707.
11. Soffe R., Nock V., Chase J.G. Towards Point-of-Care Insulin Detection. ACS Sensors, 2019, 4 (1), P. 3–19.
12. Mayer K.M., Hafner J.H. Localized Surface Plasmon Resonance Sensors. Chemical Reviews, 2011, 111 (6), P. 3828–3857.
13. Takeshima N., Sugawa K., Noguchi M., Tahara H., Jin S., Takase K., Otsuki J., Tamada K. Synthesis of Ag Nanoprisms with Precisely-tuned Localized Surface Plasmon Wavelengths by Sequential Irradiation of Light of Two Different Wavelengths. Chemistry Letter, 2020, 49 (3), P. 240–243.
14. Luo X., Zhu C., Saito M., Espulgar W.V., Dou X., Terada Y., Obara A., Uchiyama S., Tamiya E. Cauliflower-Like Nanostructured Localized Surface Plasmon Resonance Biosensor Chip for Cytokine Detection. Bulletin of the Chemical Society of Japan, 2020, 93 (9), P. 1121–1126.
15. Ortega M.A., Rodríguez-Comas J., Yavas O., Velasco-Mallorquí F., Balaguer-Trias J., Parra V., Novials A., Servitja J.M., Quidant R., Ramón-Azcón J. In Situ LSPR Sensing of Secreted Insulin in Organ-on-Chip. Biosensors, 2021, 11 (5), 138.
16. Hammond J.L., Bhalla N., Rafiee S.D., Estrela P. Localized Surface Plasmon Resonance as a Biosensing Platform for Developing Countries. Biosensors, 2014, 4 (2), P. 172–188.
17. Maphanga C., Manoto S., Ombinda-Lemboumba S., Ismail Y., Mthunzi-Kufa P. Localized surface plasmon resonance biosensing of Mycobacterium tuberculosis biomarker for TB diagnosis. Sensing and Bio-Sensing Research, 2023, 39, 100545.
18. Bonya´r A. Label-Free Nucleic Acid Biosensing Using Nanomaterial-Based Localized Surface Plasmon Resonance Imaging: A Review. ACS Applied Nano Materials, 2020, 3 (9), P. 8506–8521.
19. Nguyen T.T.V., Xie X., Xu J., Wu Y., Hong M., Liu X. Plasmonic bimetallic nanodisk arrays for DNA conformation sensing. Nanoscale, 2019, 11 (41), P. 19291–19296.
20. Szunerits S., Saada H., Pagneux Q. Boukherroub R. Plasmonic Approaches for the Detection of SARS-CoV-2 Viral Particles. Biosensors, 2022, 12 (7), 548.
21. Liu C.H., Hong M.H., Cheung H.W., Zhang F., Huang Z.Q., Tan L.S., Hor T.S. A. Bimetallic structure fabricated by laser interference lithography for tuning surface plasmon resonance. Optics Express, 2008, 16 (14), P. 10701–10709.
22. Xu L., Tan L.S., Hong M.H. Tuning of localized surface plasmon resonance of well-ordered Ag/Au bimetallic nanodot arrays by laser interference lithography and thermal annealing. Applied Optics, 2011, 50 (31), P. 74–79.
23. Nguyen T.T.V. Development of plasmonic nanostructures for biological sensing. Ph.D dissertation, National University of Singapore, 2013.
24. Tombelli S., Minunni M., Mascini M. Analytical applications of aptamers. Biosensors and Bioelectronics, 2005, 20 (12), P. 2424–2434.
25. Zhou J., Rossi J. Aptamers as targeted therapeutics: current potential and challenges. Nature Reviews Drug Discovery, 2017, 16 (3), P. 181–202.
26. Taghdisi S.M., Danesh N.M., Lavaee P., Sarreshtehdar Emrani A., Ramezani M., Abnous K. Aptamer Biosensor for Selective and Rapid Determination of Insulin. Analytical Letters, 2015, 48 (4), P. 672–681.
27. Connor A.C., Frederick K.A., Morgan E.J., McGown L.B. Insulin Capture by an Insulin-Linked Polymorphic Region G-Quadruplex DNA Oligonucleotide. J. of the American Chemical Society, 2006, 128 (15), P. 4986–4991.
28. Zhang X., Zhu S., Deng C., Zhang X. An aptamer based on-plate microarray for high-throughput insulin detection by MALDI-TOF MS. Chemical Communications, 2012, 48 (21), P. 2689–2691.
29. Malik R., Roy I. Stabilization of bovine insulin against agitation-induced aggregation using RNA aptamers. Int. J. of Pharmaceutics, 2013, 452 (1), P. 257–265.
30. Wu Y., Midinov B., White R.J. Electrochemical Aptamer-Based Sensor for Real-Time Monitoring of Insulin. ACS Sensors, 2019, 4 (2), P. 498–503.
31. Taib M., Tan L.L., Abd Karim N.H., Ta G.C., Heng L.Y., Khalid B. Reflectance aptasensor based on metal salphen label for rapid and facile determination of insulin. Talanta, 2020, 207, 120321.
32. Willets K.A., Duyne R.P.V. Localized Surface Plasmon Resonance Spectroscopy and Sensing. Annual Review of Physical Chemistry, 2007, 58 (1), P. 267–297.
33. Grabar K.C., Freeman R.G., Hommer M.B., Natan M.J. Preparation and Characterization of Au Colloid Monolayers. Analytical Chemistry, 1995, 67 (4), P. 735–743.
34. Liu J., Cao Z., Lu Y. Functional Nucleic Acid Sensors. Chemical Reviews, 2009, 109 (5), P. 1948–1998.
35. Shrivastava A. Methods for the determination of limit of detection and limit of quantitation of the analytical methods. Chronicles of Young Scientists, 2011, 2, P. 21–25.
Рецензия
Для цитирования:
Нгуен Т.Т. Платформа плазмонного включения, чувствительная к инсулину, на массивах наноструктур сантиметрового масштаба. Наносистемы: физика, химия, математика. 2024;15(2):300-306. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-2-300-306
For citation:
Nguyen T.T. A plasmonic turn-on insulin sensing platform on centimeter scale nanostructure arrays. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2024;15(2):300-306. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-2-300-306
Просмотров:
17
Послать статью по эл. почте 