Hybrid biosensing systems for the detection ofbiomolecules and disease biomarkers

Optik metayüzeyler, elektromagnetik dalgayı yönlendirmek ve kontrol etmek için kullanılan yapay yapılardır. Nanometre ölçeğine sınırlandırılan elektromanyetik alanı manipüle etme kabiliyeti sayesinde, metayüzeyler vücutta düşük konsantrasyondaki yer alan biyobelirteçlerin tespiti için optik hasta başı (POC) biyosensörleri olarak kullanılabilirler. Ayrıca floresan molekülleri ile plazmonik metayüzeylerin entegrasyonu, plazmonik ve floresan sinyallerini artırmak amacı ile kullanılabilir. Ancak bu sinyal artırımının elde edilebilmesi için, floresan molekülleri ile pazmonik metayüzey arasındaki nanometre ölçeğindeki mesafenin ve floresan ile plasmonik kaynakların spektral örtüşmesinin, floresanla arttırılan plazmonik ışıma elde edilmesi için optimize edilmesi gerekir. Bu şekilde, yüzeye hapsolan yüzey plazmonlarının ışıma olmadan enerji değişimi yapması ile floresan eşlenen plazmonik ışımanın sinyal artırımında bulunması durumlarının birbirinden ayrılmaları gerekmektedir. Bu çalışmada, floresan molekülleri (FITC) ile işaretlenen proteinler üç farklı ayırım mesafesine sahip yüzey modifikasyonlarının aracılığıyla metayüzeye bağlanırlar. Bu çalışma, düşük tespit sınırına sahip ve flüoresan molekülleri ile plazmonik duyarlılığı arttırılmış bir hibrit biyosensör sistemi tasarlamayı ve üretmeyi hedefledik. Çalışmada kullanılan metayüzey, polikarbonat tabanlı (DVD'ler) yüzey üzerine sırasıyla titanyum (10 nm), gümüş (30 nm) ve altın (15 nm) metallerinin fiziksel buharlaştırma yöntemi ile kaplanmasıyla üretildi. Ayrıca yüzey modifikasyonları, floresanlı molekül bağlanması için kısa mesafe, orta mesafe ve uzun mesafe modifikasyonları olacak şekilde seçildi. Yapılan değerlendirmeler sonucunda, avidin-FITC ile işaretlenen orta-mesafeli modifikasyon en yüksek plazmonik dalga boyu kaymasını sağladı. Bu şekilde, orta mesafe modifikasyonundan elde edilen sinyal, kısa mesafe modifikasyondan elde edilen sinyale kıyasla yaklaşık 4.4 kat sinyal artışı sağladı. Bu nedenle, Alzheimer hastalığı tespiti için orta-mesafeli modifikasyon üzerine Alzheimer biyobelirteçlerine spesifik antikorlar yerleştirildi. Sonuç olarak, bu çalışmada, floresan molekülleri kullanılarak, hem plazmonik biyosensörün analitik performansı arttırıldı, hem de plazmonik metaüzey üzerinde yeni düzenlemeler tasarlandı.