การศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน เล็ก สำรวจว่าการแยกนาโนเฟสมีผลต่อการวิเคราะห์ที่มีผลผูกพันใน aptasensors อย่างไรโดยใช้สเปกโทรสโกปีนาโนอินฟราเรดขั้นสูง (นาโน-IR)
เครดิตภาพ: รักพนักงาน/Shutterstock.com
Aptasensors ซึ่งใช้ aptamers เป็นองค์ประกอบการรับรู้กำลังได้รับแรงฉุดในการวินิจฉัยทางการแพทย์การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัยของอาหาร การทำความเข้าใจว่าเซ็นเซอร์เหล่านี้ทำงานได้อย่างไรที่ระดับนาโนสามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของพวกเขาได้อย่างไร
งานวิจัยนี้ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมีที่เกิดขึ้นเมื่อ aptasensors โต้ตอบกับโมเลกุลเป้าหมายซึ่งนำเสนอข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าสำหรับการปรับแต่งเทคโนโลยีการเพาะปลูกทางชีวภาพ
ทำไมการแยกนาโนเฟสจึงมีความสำคัญ
ประสิทธิภาพของ aptasensor ลงมาเพื่อให้วัสดุพื้นผิวมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลเป้าหมายได้ดีเพียงใด ที่ระดับนาโนการแยกเฟส – ซึ่งวัสดุที่แตกต่างกันแยกออกจากกันในภูมิภาคที่แตกต่างกัน – สามารถส่งผลกระทบต่อการตรวจจับเซ็นเซอร์และผูกกับการวิเคราะห์ได้ดีเพียงใด การศึกษาเน้นว่าการทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างขนาดเล็กเหล่านี้สามารถช่วยปรับปรุงการออกแบบและฟังก์ชั่นเซ็นเซอร์ได้อย่างไร
พื้นผิวทองคำโดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ที่มีแง่มุม Au (111) ที่ได้รับคำสั่งอย่างดีมักใช้ใน Aptasensors เนื่องจากคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ยอดเยี่ยมและความสะดวกในการปรับเปลี่ยน การรวมโพลีเมอร์เช่นโพลีเอทิลีนไกลคอล (PEG) เข้ากับระบบเหล่านี้จะแนะนำผลกระทบการแยกเฟสที่สามารถมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมการผูกมัด โดยการศึกษาปฏิสัมพันธ์ของวัสดุเหล่านี้นักวิจัยมุ่งมั่นที่จะปรับแต่งพื้นผิวเซ็นเซอร์เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการตรวจจับและความน่าเชื่อถือ
วิธีการศึกษาดำเนินการ
นักวิจัยใช้การรวมกันของสเปกโทรสโกปีนาโนอินฟราเรดและกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM-IR) เพื่อตรวจสอบการแยกเฟสนาโนและการวิเคราะห์รายละเอียด เทคนิคเหล่านี้ให้ภาพความละเอียดสูงและข้อมูลสเปกตรัมช่วยให้ทีมวิเคราะห์องค์ประกอบวัสดุที่ระดับนาโน
เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำพวกเขาทำให้ข้อมูลสเปกตรัมเป็นมาตรฐานการบัญชีสำหรับการเปลี่ยนแปลงในการโต้ตอบของทิป-พื้นผิวและความผันผวนของพลังงานเลเซอร์ โดยการมุ่งเน้นไปที่โหมดการสั่นสะเทือนที่เฉพาะเจาะจงเช่นการยืดฟอสเฟตแบบสมมาตร (νs (PO2)-) พวกเขาสามารถติดตามวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิว-เช่นการยึดติด PEG-การผูกโมเลกุลที่ได้รับผลกระทบ
เทคนิคเพิ่มเติมรวมถึงสเปกโทรสโกปีการดูดกลืนแสงอินฟราเรด (IRRAs) และสเปคตรัมอินฟราเรดการสะท้อนทั้งหมดที่ลดทอนลง (ATR-IR) ให้ข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับเคมีพื้นผิวและพฤติกรรมโมเลกุลของเซ็นเซอร์ ทีมยังควบคุมเงื่อนไขการวัดอย่างระมัดระวังเพื่อลดการรบกวนและให้แน่ใจว่าผลลัพธ์ที่สอดคล้องกัน
การค้นพบที่สำคัญ
Nano-IR spectroscopy เปิดเผยการเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดเจนในรูปแบบสเปกตรัมเมื่อวิเคราะห์ที่ถูกผูกไว้กับพื้นผิว aptasensor ซึ่งบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างใน aptamers การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ให้เบาะแสเกี่ยวกับวิธีการปรับรูปร่างของพวกเขาเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนเป้าหมาย
หนึ่งในประเด็นที่สำคัญที่สุดคือการแยกเฟสช่วยเพิ่มความไวของเซ็นเซอร์ ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าการเพิ่มประสิทธิภาพของอินเทอร์เฟซโพลีเมอร์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการเลือกและประสิทธิภาพการผูกมัด นักวิจัยยังใช้กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมของโหมดการแตะ (TM AFM) เพื่อศึกษาภูมิประเทศพื้นผิวยืนยันว่าการแปรผันของโครงสร้างส่งผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์
การศึกษาเน้นว่าการทำความเข้าใจพฤติกรรมของวัสดุระดับนาโนสามารถนำไปสู่การออกแบบเซ็นเซอร์ที่ดีขึ้นด้วยความจำเพาะที่มากขึ้นและการรบกวนน้อยลงจากโมเลกุลที่ไม่ใช่เป้าหมาย โดยการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพที่เกิดขึ้นในระหว่างการผูกมัดนักวิจัยสามารถปรับแต่งพื้นผิวเซ็นเซอร์เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือในการตรวจจับ
นอกเหนือจากการค้นพบเหล่านี้งานเปิดโอกาสสำหรับการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการแยกเฟสนาโนเพื่อปรับแต่งเทคโนโลยีเซ็นเซอร์สำหรับการใช้งานที่แตกต่างกันตั้งแต่การตรวจหาโรคไปจนถึงการวิเคราะห์สิ่งแวดล้อม
วารสารอ้างอิง
Samiseresht N. et al– (2025) การแยกเฟสนาโนและการวิเคราะห์ที่มีผลผูกพันใน aptasensors ที่ตรวจสอบโดย Nano-IR spectroscopy เล็ก– ดอย: 10.1002/smll.202409369