伊朗德黑兰马列卡什塔尔理工大学生物科学与生物技术系 *通讯作者:电子邮件地址:molaeirad@gmail.com (A. Molaei rad) 摘要 微悬臂 (MCL) 是一种经济高效、灵敏度高的生物检测装置。特定分析物在微悬臂表面的吸附会通过改变表面特性导致 MCL 弯曲。这些新型生物探针的设计方式是,微悬臂表面的一侧涂有可吸收特定分子的选择性受体。表面吸收目标后,微悬臂在纳牛顿力的作用下偏转,导致微悬臂弯曲。在以下工作中,我们提出了一种改进的微悬臂,通过将单胺氧化酶 (MAO) 固定为含黄素腺苷二核苷酸 (FAD) 的酶。该酶催化胺基的氧化脱氨,因此具有胺基官能团的化合物与酶之间的相互作用基于用单胺氧化酶修饰的微悬臂进行生物检测。在本研究中,MAO 通过交联剂固定在微悬臂表面的金表面单层上。随后,以犬尿胺溶液为底物。比较结果表明,该酶在固定状态下被激活以氧化胺基,而在甲基苯丙胺作为酶抑制剂存在下被抑制。由于所有过程都在室温下进行,因此基于修饰的微悬臂的生物探针设计对于生物检测具有重要意义。关键词:单胺氧化酶;微悬臂;固定化;生物检测;甲基苯丙胺。引言生物传感器是监测分子与固体表面上固定的生物受体之间分子相互作用的强大装置 [1]。随着微机电系统 (MEMS) 的发展,人们一直对设计低成本分析方法很感兴趣 [2]。其中,微悬臂是最简单的 MEMS,广泛应用于生物检测 [3]。基于微机械悬臂 (MC) 的传感器已被研究用于检测化学和生物物种 [4,5]。用于化学或生物传感的 MC 通常通过在悬臂的一侧涂覆对目标配体具有高亲和力的响应相来修改。由于配体在敏感表面上的结合而引起的表面应力变化被解析以进行检测。悬臂换能器在生物传感器、生物微机电系统 (Bio-MEMS)、蛋白质组学和基因组学中的潜在用途包括
Chen-Chi Chien 1,Jiaxin Jiang 2,Bin Gong 3 4 5,Tao Li 2,Angelo Gaitas 1 6 1。伊斯特尔和丹尼尔·玛格金神经病学系,伊坎医学院,美国纽约,纽约,纽约10029,美国。2。辛辛那提大学电气工程与计算机科学系,辛辛那提,俄亥俄州45221,美国。3。德克萨斯大学医学分公司病理学系,德克萨斯州加尔维斯顿,德克萨斯州77555,美国。 Sealy vector borte和人畜共患病疾病,德克萨斯大学医学分公司,德克萨斯州加尔维斯顿,德克萨斯州77555,美国。 4。 Biodefense和新兴传染病中心,德克萨斯大学医学分公司,德克萨斯州加尔维斯顿,德克萨斯州77555,美国。 5。 人类传染和免疫学院,德克萨斯大学医学分公司,德克萨斯州加尔维斯顿,德克萨斯州77555,美国。 6。 生物医学工程与成像研究所,莱昂和诺玛·赫斯科学与医学中心,纽约,纽约,纽约10029,美国。 关键字单细胞,质量测量,原子力显微镜,微流体,微型磁管摘要德克萨斯大学医学分公司病理学系,德克萨斯州加尔维斯顿,德克萨斯州77555,美国。Sealy vector borte和人畜共患病疾病,德克萨斯大学医学分公司,德克萨斯州加尔维斯顿,德克萨斯州77555,美国。4。Biodefense和新兴传染病中心,德克萨斯大学医学分公司,德克萨斯州加尔维斯顿,德克萨斯州77555,美国。5。人类传染和免疫学院,德克萨斯大学医学分公司,德克萨斯州加尔维斯顿,德克萨斯州77555,美国。 6。 生物医学工程与成像研究所,莱昂和诺玛·赫斯科学与医学中心,纽约,纽约,纽约10029,美国。 关键字单细胞,质量测量,原子力显微镜,微流体,微型磁管摘要人类传染和免疫学院,德克萨斯大学医学分公司,德克萨斯州加尔维斯顿,德克萨斯州77555,美国。6。生物医学工程与成像研究所,莱昂和诺玛·赫斯科学与医学中心,纽约,纽约,纽约10029,美国。关键字单细胞,质量测量,原子力显微镜,微流体,微型磁管摘要
Chen-Chi Chien 1、Jiaxin Jiang 2、Bin Gong 3 4 5、Tao Li 2、Angelo Gaitas 1 6 1. 纽约州纽约市伊坎医学院 Estelle and Daniel Maggin 神经病学系,邮编 10029。2. 辛辛那提大学电气工程与计算机科学系,邮编 45221。3. 德克萨斯大学医学分校病理学系,邮编 77555。德克萨斯大学医学分校西利媒介传播和人畜共患疾病中心,邮编 77555。4. 德克萨斯大学医学分校生物防御和新发传染病中心,邮编 77555。 5. 德克萨斯大学医学分校人类感染与免疫研究所,德克萨斯州加尔维斯顿 77555,美国。 6. 生物医学工程与成像研究所,Leon and Norma Hess 科学与医学中心,纽约州纽约市 10029,美国。 关键词 单细胞、质量测量、原子力显微镜、微流体、微悬臂 摘要
在本文中,我们提出了电磁驱动的微型管理器的计量和控制方法和技术。电磁驱动的悬臂属于微分辨率和质量变化调查的微分辨率机械系统(MEMS)。在所述的实验中,研究了具有综合洛伦兹电流环的硅悬臂。使用经过修改的光束偏转(OBD)系统对电磁驱动的悬臂进行了表征,其架构得到了优化,以提高其分辨率。使用参考悬臂校准OBD系统的灵敏度,其弹簧常数是通过热力学噪声分析进行了干预的。使用优化和校准的OBD系统用于产生电磁扭曲的悬臂的共振和双向静态差异。在理论分析和进一步的实验之后,可以获得等于5.28 mV/nm的设置灵敏度。关键字:光束旋转,热机械噪声,低频噪声,电磁驱动的悬臂,洛伦兹力。
金属添加剂制造中的摘要,移动的热源会导致温度和应变的空间和时间依赖性变化,从而导致部分变形。失真预测和优化的沉积参数可以提高生成的组件的尺寸精度。在这项研究中,通过实验验证了一种分析方法,用于建模覆盖高度和底物厚度的效果。此外,通过实验确定扫描模式与层高和底物厚度的函数的影响。分析模型基于凉爽的相位机理,并假定每个沉积层的恒定热收缩力的形成。与类似的实验条件相比,该模型可以准确预测实验校准后纵向悬臂失真。对于多层沉积,扫描模式对薄壁底物的失真影响最大。具有纵向扫描载体的优化沉积策略导致降低高达86%。结果强调了机械建模和扫描策略优化的潜力,以提高增材制造领域工业应用的形状准确性。
样品持有人的主要任务是将样品保持在稳定的位置。它也可以配备功能单元,例如加热器或液体腔室。扫描头用于固定悬臂并将其移到样品上。通常,压电驱动器用作精确的电动机,在X和Y方向上扫描样品。z方向上的运动通常也由压电电动机执行。1扫描头最重要的部分是尖端,该尖端位于小悬臂末端。悬臂大约只有头发宽(0.1毫米),通常由硅或氮化硅制成(Si 3 N 4)。尖端本身通常具有4-30 nm的半径(见图2 a)。四季度光电二极管用作从悬臂背面反射的激光的检测单元(见图2 b)。
接触模式 接触模式是 AFM 中最容易理解的模式,也是扫描电容模式 (SCM)、扫描扩展电阻模式 (SSRM) 等附加模式的基础。图 3 显示了一个典型的 AFM 悬臂。悬臂和尖端通常作为一个单元用硅制造而成。常见尺寸为悬臂长度约为 100µm,尖端半径 <10nm,弹簧常数从 10mN/m 到 100N/m。1 尖端本身可以具有各种涂层,以便能够测量其对某种相互作用的灵敏度 - 从用于导电性的金属到用于生物特异性的配体。通过监测所连接悬臂的自由端的位移来测量尖端和样品表面之间的任何相互作用。有几种方案可以完成该任务,包括光束反弹、电容传感器、干涉法。光束反射方案,即激光束从悬臂反射到分段光电探测器,可以说是最常见的方案,并且由于各种原因而建立。2 悬臂的固定端可以静态安装,也可以安装在小型致动器上,以实现动态成像模式。在操作过程中,悬臂/探针是经过改进的经典闭环反馈系统的一部分(见图 2)。
频率调制 (FM)。图 3a 中的框图描述了振幅和相位检测以及 FM 模式。在振幅和相位检测模式下,LiftMode 扫描期间没有反馈;即,使悬臂振荡的驱动信号具有恒定频率。通过绘制悬臂的相位或振幅与平面坐标的关系,可以生成 3-D EFM 图像。在 FM 模式下,悬臂振荡的相位是相对于高分辨率振荡器的驱动信号的相位来测量的。相位差用作反馈方案中的误差信号;即,驱动信号的频率被调制(图 3a 中的“频率控制线”),以使悬臂振荡相对于驱动信号保持恒定相位。然后绘制驱动信号频率的调制与平面坐标的关系,从而创建 3-D EFM 图像。
测量纳米级表面力的难点在于,要知道悬臂尖端在给定偏转下对样品的压力有多大。这需要知道悬臂的弹簧常数——它在力的作用下弯曲的程度。NPL 的解决方案是使用参考弹簧,可以将 AFM 的悬臂与它进行比较。直径为十分之一毫米的电容器具有下部固定板和上部板,上部板的作用类似于承载小重量的小弹簧。施加到其中一个板上的电流会导致这对板相对于固定板上下移动。通过测量板之间的泄漏电流并使用光学干涉仪监测位移,可以计算出弹簧常数,而无需了解电容器几何形状的细节。这将使 NPL 能够开发一项新服务,在泰丁顿提供光学校准,并使该技术在场外可用于校准 AFM 悬臂。