Phát hiện tế bào đơn lẻ bằng bộ dao động vi cơ học

Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena - Tập 19 Số 6 - Trang 2825-2828 - 2001
B. Ilic1, David A. Czaplewski1, Maxim Zalalutdinov1, H. G. Craighead2,1, Pavel Neužil3, Christine Campagnolo4, Carl A. Batt4
1School of Applied and Engineering Physics and Nanobiotechnology Center, Cornell University, 212 Clark Hall, Ithaca, New York 14853
2Houston Methodist
3Institute of Microelectronics, Singapore Science Park II, Singapore 117685
4Field of Microbiology and Nanobiotechnology Center, Cornell University, Ithaca, New York 14853

Tóm tắt

Khả năng phát hiện một lượng nhỏ các chất liệu, đặc biệt là vi khuẩn gây bệnh, rất quan trọng trong chẩn đoán y tế và theo dõi an toàn thực phẩm. Các hệ thống cơ học vi và nano được thiết kế có thể đóng vai trò như những máy phát hiện sinh học đa chức năng, nhạy cảm cao và đặc hiệu miễn dịch. Chúng tôi trình bày một cảm biến khối lượng dựa trên tần số cộng hưởng, được cấu thành từ các thanh cantilever silicon nitride chịu ứng suất thấp để phát hiện các sự kiện liên kết giữa tế bào Escherichia coli (E. coli) và kháng thể với độ nhạy phát hiện đạt đến mức một tế bào đơn lẻ. Các sự kiện liên kết liên quan đến tương tác giữa các kháng thể chống E. coli O157:H7 đã được cố định trên một thanh cantilever và kháng nguyên O157 có mặt trên bề mặt của E. coli O157:H7 gây bệnh. Sự tải trọng khối lượng bổ sung từ việc liên kết cụ thể của các tế bào E. coli đã được phát hiện bằng cách đo sự dịch chuyển tần số cộng hưởng của bộ dao động vi cơ học. Trong không khí, nơi xảy ra sự giảm chấn đáng kể, độ nhạy khối lượng của thiết bị cho thanh dài 15 μm và 25 μm lần lượt là 1.1 Hz/fg và 7.1 Hz/fg. Trong cả hai trường hợp, sử dụng nhiễu nhiệt và môi trường xung quanh như một cơ chế điều khiển, cảm biến rất hiệu quả trong việc phát hiện các cấu trúc đơn lớp kháng thể chống E. coli đã được cố định, cũng như các tế bào E. coli đơn lẻ. Kết quả của chúng tôi gợi ý rằng việc điều chỉnh kích thước của bộ dao động là một phương pháp khả thi để tăng cường độ nhạy của các cảm biến khối lượng cộng hưởng.

Từ khóa

#phát hiện tế bào đơn lẻ #cảm biến khối lượng #E. coli #vi khuẩn gây bệnh #dao động vi cơ học

Tài liệu tham khảo

1964, Science, 161, 1320

1982, Proc. IEEE, 70, 420, 10.1109/PROC.1982.12331

1999, Appl. Phys. Lett., 75, 920, 10.1063/1.124554

2000, Appl. Phys. Lett., 77, 450, 10.1063/1.127006

1964, Anal. Chem., 36, 1735, 10.1021/ac60215a012

1989, Analyst (Cambridge, U.K.), 114, 1173, 10.1039/an9891401173

1994, Appl. Phys. Lett., 64, 2894, 10.1063/1.111407

2000, Science, 288, 316, 10.1126/science.288.5464.316

1986, Phys. Rev. Lett., 56, 930, 10.1103/PhysRevLett.56.930

2000, Langmuir, 16, 4009, 10.1021/la991533s

1994, Chem. Phys. Lett., 217, 589, 10.1016/0009-2614(93)E1419-H

2001, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 98, 1560, 10.1073/pnas.98.4.1560

1999, J. Appl. Phys., 86, 2258, 10.1063/1.371039

1996, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 93, 3477, 10.1073/pnas.93.8.3477

1996, J. Vac. Sci. Technol. B, 14, 789, 10.1116/1.588714

2000, Appl. Phys. Lett., 77, 4061, 10.1063/1.1332402

1988, Appl. Phys. Lett., 53, 1045, 10.1063/1.100061

2000, Acta Mater., 48, 2843, 10.1016/S1359-6454(00)00088-4

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena

Tập 19 Số 6

2825-2828

Thông tin tác giả