Cảm biến sinh học

1Cảm biến sinh học Nhận biết các phân tử sinh học Spintronics Sinh học Y học • Ứng dụng: – Chuẩn đoán các bệnh về gen – Nhận biết biến dị hoặc mô tả định lượng của gen – Nhận biết tương tác kháng thể - kháng nguyên trong nhận dạng các vi sinh vật và vũ khí sinh học Bio-sensor Đầu dò probe DNA probe DNA Lai hóa (Kết cặp) Ánh sáng Observation Cảm biến sinh học dựa trên nguyên tắc huỳnh quang Mẫu bệnh DNA target Hạt nanô huỳnh quang Ảnh phân tích huỳnh quang 2Cảm biến sinh học dựa trên nguyên tắc từ Lai hóa-dò tìm đồng thời Đầu dò AND đơn AND cần dò Lai hóa ADN Hạt từ Label Ưu điểm: nhận biết từ trường của hạt từ chuyển thành tín hiệu điện; giá thành rẻ ; độ nhạy cao; hưởng ứng nhanh; dễ tích hợp và dễ tự động hóa; cùng một thời điểm phân tích được nhiều (100 tới 1000) mẫu sinh học Treptavidin Biotin Sensơ MR Cleaning Hbias Cảm biến từ - Lai hóa-dò tìm đồng thời 3Đầu dò AND đơn AND cần dò Lai hóa ADN Hạt từ Label Treptavidin Biotin Sensơ MR Cleaning Hbias Cảm biến từ - Dò tìm sau lai hóa Dò tìm sau lai hóa • Phương pháp: – Nhỏ các AND cần dò lên bề mặt sensơ đã gắn các AND cần dò – AND đã lai hóa được ủ với hạt từ tạo liên kết • Hạn chế: thời gian lai hóa dài (3-12h) do AND cần dò khuyếch tán để lai hóa với đầu dò AND Lai hóa-dò tìm đồng thời • Phương pháp: – Các AND cần dò được ủ với các hạt từ tạo liên kết trước khi cho lai hóa – Dùng từ trường điều khiển các hạt từ/AND vào vị trí đã gắn đầu dò AND • Ưu điểm: tăng tốc độ lai hóa (5-30 min) Cảm biến từ sinh học 4Hội tụ hạt từ Dùng dòng điện tạo từ trường để điều khiển chuyển động và tập trung các AND đã gắn hạt từ cần dò vào khu vực cảm biến
Tăng độ nhạy sinh học của phép thử và cảm biến. Cảm biến Dòng hội tụ hạt từ hình nón Cảm biến hình chữ U Dòng hội tụ hạt từ hình chữ U Cảm biến từ sinh học Cảm biến từ trường dựa trên Hiệu ứng Hall khi áp d
ng mt t trưng vuông góc lên mt bn làm bng kim loi hay ch t bán d n hay ch t d n đin (thanh Hall) đang có dòng đin chy qua. Lúc đó ngưi ta nhn đư c hiu đin th (hiu th Hall) sinh ra ti hai mt đi din ca thanh Hall. Dòng điện này chính là sự chuyển động của các điện tích chạy qua từ trường sẽ chịu lực Lorentz bị đẩy về một trong hai phía của thanh Hall, tùy theo điện tích chuyển động đó âm hay dương. Sự tập trung các điện tích về một phía tạo nên sự tích điện trái dầu ở 2 mặt của thanh Hall, gây ra hiệu điện thế Hall. 1: electron. 2: thanh Hall. 3: nam châm. 4: từ trường. 5: nguồn điện. Trên các hình B, C, D, chiều của nguồn điện và/hoặc từ trường được đổi ngược. 5d Hạt từ khôHạt từ ướt CẢM BIẾN SINH HỌC – spintronics Hbias Mô hình đơn gin trong vic s d
ng các nhãn t streptavidin đ dò tìm vùng lai hoá biotin-DNA trên chip 6Ứng dụng Biotin 7• Microbead • Streptavidin • Biotin • Oligonucleot ide Option 1 N HN H -N H N O N O O N H N HN N N Option 2 8-(CH 2 )6 - S÷ -(CH 2 )6 - S÷ -(CH 2 )6 - S÷ -(CH 2 )6 - S÷ -(CH 2 )6 - S÷ -(CH 2 )6 - S÷ -(CH 2 )6 - S÷ -(CH 2 )6 - S÷ -(CH 2 )6 - -(CH 2 )6 - S÷ -(CH 2 )6 - S÷ -(CH 2 )6 - S÷ -(CH 2 )6 - S÷ Tự lắp ráp đơn lớp (SAM) giữa Thiol với nucleotides 9Biotinylated target DNA Probe DNA Si Au SH Bi c-6 spacer Green Dye Magnetic particle Streptavidin Biotinylated Pseudomonas DNA Probe Pseudomonas DNA Si Au SH Bi C-6 spacer Red Dye Magnetic particle Streptavidin Red and green nanoparticles coated with pseudomonas and normal DNA