Ενεργοποίηση βιοαισθητήρων και εκτύπωση βιολογικού υλικού με laser.

Abstract

Η μεταφορά βιοϋλικών όπως οι πρωτεΐνες, τα νουκλεϊκά οξέα και τα ολιγονουκλεοτίδια έχει κυρίαρχο ρόλο στην ανάπτυξη μικροσυστοιχιών, βιοαισθητήρων και lab-on-chip διατάξεων. Αυτού του είδους οι διατάξεις παρουσιάζουν συνεχώς αυξανόμενο ενδιαφέρον μιας και χρησιμοποιούνται σε κλινικές και περιβαλλοντολογικές εφαρμογές. Σε αυτή την εργασία γίνεται χρήση της τεχνικής απευθείας μεταφοράς με LASER ( Laser Induced Forward Transfer) για την εναπόθεση μικροσυστοιχιών διαλύματος ολιγομερών και θυλακοειδών μεμβρανών. Τα πειράματα διεξήχθησαν με την τέταρτη αρμονική ενός Nd:YAG LASER (λ=266nm, τ=4ns). Σαν υποστρώματα για την εναπόθεση ολιγονουκλεοτιδίων χρησιμοποιήθηκαν τροποποιημένες επιφάνειες LTO/Si με σιλάνιο GOPTS και χρυσό αλλά και αισθητήρες χωρητικότητας. Η επιλογή των πρωτοκόλλων που εφαρμόστηκαν για την τροποποίηση των επιφανειών έγινε σε συνδυασμό με βιβλιογραφικές μελέτες και πειράματα στα οποία μελετήθηκαν οι βέλτιστες συνθήκες ακινητοποίησης. Τα πειράματα εναπόθεσης σε επίπεδες επιφάνειες GOPTS/LTO/Si και Au/LTO/Si έγιναν με σκοπό την επιλογή των κατάλληλων συνθηκών εναπόθεσης και ακινητοποίησης έτσι ώστε να ακολουθήσει στη συνέχεια η εναπόθεση σε αισθητήρες. Οι βιοαισθητήρες, στους οποίους έγινε εναπόθεση ολιγονουκλεοτιδίων, ως στόχο είχαν την ανίχνευση ασθενειών και γενετικών ανωμαλιών. Ως υποστρώματα για την εναπόθεση του διαλύματος θυλακοειδών μεμβρανών, χρησιμοποιήθηκαν εξ αρχής αμπερομετρικοί αισθητήρες. Ο λόγος που επιλέχθηκαν αμπερομετρικοί αισθητήρες, είναι η ιδιότητα που έχουν οι θυλακοειδής μεμβράνες να διεξάγουν την διαδικασία της φωτοσύνθεσης, μια διαδικασία μεταφοράς ρεύματος. Οι αισθητήρες στους οποίους έγινε εναπόθεση θυλακοειδών χρησιμοποιήθηκαν για την ανίχνευση φυτοφαρμάκων ευρέως γνωστών στη γεωργική παραγωγή. Βάση της ποιότητας των εναποτιθέμενων μικροσυστοιχιών βιουλικών αναδείχτηκε η δυνατότητα χρήσης του laser για εναπόθεση και ακινητοποίηση βιολογικών διαλυμάτων σε αισθητήρες. Η χρήση του laser εξασφάλισε την εναπόθεση των βιολογικών υλικών, τα οποία παρέμειναν βιοενεργά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εναπόθεσης.

The transfer of biomaterials such as proteins, nucleic acids and oligonucleotides have a dominant role in the development of microarrays, biosensors and lab-on-chip devices. Such devices are a growing interest for use in clinical and environmental applications. In this work is done using a technique called direct transport LASER (Laser Induced Forward Transfer) for microarray deposition solution oligomers and thylakoids membranes. The experiments were conducted with a fourth harmonic Nd: YAG LASER (l = 266nm, t = 4ns). As substrates for the deposition of oligonucleotides used modified surfaces LTO / Si in silane GOPTS and gold and capacity sensors. The choice of protocols applied for the modification of surfaces was combined with literature studies and experiments that studied the optimal conditions for immobilization. The deposition experiments on flat surfaces GOPTS / LTO / Si and Au / LTO / Si were to select appropriate storage conditions and restraining order to follow then the storage sensor. Biosensors, which was deposited oligonucleotides, were designed to detect diseases and genetic abnormalities. As substrates for the deposition of the solution thylakoids membranes used outset amperometric sensors. The reason we selected amperometric sensors is the property that have follicular membranes to carry out the process of photosynthesis, a process of transferring power. The sensors which were deposited thylakoids used for the detection of pesticides widely known in agricultural production. Basis of the quality of the deposited biomaterial microarrays became possible to use laser deposition and immobilization of biological solutions in sensors. The use of laser ensured the deposition of biological materials, which remained bioactive during the deposition process.