نانوفوتونیک برای تشخیص

پلاسمون های سطحی بر روی نانوذرات و سطوح

پلاسمونهای سطحی نوسانات بار جمعی هستند که در رابط میان رساناها و الکترونیک ها اتفاق می افتد. آنها می توانند اشکال مختلفی داشته باشند ، از انتشار آزادانه امواج چگالی الکترونی در امتداد سطوح فلزی گرفته تا نوسانات الکترونی بومی شده بر روی نانوذرات فلزی (NP) .   هنگامی که نور از طریق یک نانوذره فلزی عبور می کند ، لحظات دو قطبی را که در فرکانس مربوط به موج حادثه نوسان می کند ، القا می کند و در نتیجه اشعه ثانویه را از همه جهت پراکنده می کند. به این نوسانات جمعی الکترونهای هدایت آزاد ، رزونانس پلاسمون سطح موضعی (LSPR) گفته می شود. نور در NP باعث می شود تا الکترون های هدایت شونده به صورت جمعی با فرکانس رزونانس نوسان شوند که بستگی به اندازه ، شکل ، ترکیب ، فاصله بین ذرات و محیط نانوذرات دارد (خواص دی الکتریک) . در نتیجه این حالت های SPR ، نانوذرات آنقدر شدت می گیرند و پراکنده می شوند که NP های تک به راحتی با استفاده از میکروسکوپ میدان تاریک (پراکندگی نوری) مشاهده می شوند. NP های پلاسمونی یک منبع فوتون تقریبا نامحدود را برای مشاهده اتصال مولکولی برای مدت زمان طولانی تر فراهم می کنند ، هنگامی که مانند فلوروفورها چشمک نزنند و سفید نمی شوند .

سنجش رنگ سنجی مبتنی بر نانوذرات برای تشخیص موضوعی از تحقیقات فشرده بوده است ، که در آن می توان از LSPR برای تغییر DNA یا پروتئین ها با تغییر در شاخص محلی انکسار بر روی جذب مولکول هدف به سطح فلز استفاده کرد. با توجه به SPR شدید در رنگهای بسیار واضح و قابل مشاهده ، کلوئیدهای نانوذرات طلا به طور گسترده ای در تشخیص مولکولی مورد استفاده قرار گرفته اند. در واقع ، نانوذرات طلا (AuNPs) با ssDNA قادر به طور خاص هیبریداسیون به یک هدف مکمل برای تشخیص توالیهای اسید نوکلئیک خاص در نمونه های بیولوژیکی هستند که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند . روشهای دیگر از پلاسمونیک AuNPs به عنوان هسته / دانه ای استفاده می کنند که می تواند با تنوع گسترده ای از کارکردهای سطحی تهیه شود تا نانوپروب های بسیار انتخابی را برای تشخیص فراهم آورد  یا تصویربرداری پراکنده SPR یا طیف سنجی جذب SPR تولید شده از AuNP های آنتی بادی در مولکولی. تکنیک های بیوسنسور برای تشخیص سلولهای سرطانی اپیتلیال دهان و دندان در داخل بدن و in vitro و استفاده از AuNP های چند منظوره که شامل تحویل سیتوزولی و هدف قرار دادن ماهها در همان ذرات است که به عنوان سنسورهای داخل سلولی برای نظارت بر تنظیم مجدد اکتین در فیبروبلاستهای زندهاستفاده می شود. 

نانوذرات پلاسمونی نیز به عنوان برچسبهای بسیار شدید برای ایمونواسی  و حسگرهای بیوشیمیایی  استفاده شده اند. همچنین ، استفاده از ذرات تشدیدکننده پلاسمون پلاسمونی کلوئیدی (PRP) که با لیگاندهای استاندارد پوشیده شده اند به عنوان برچسب های هدف برای آزمایش های هیبریداسیون و ایمونوسیتولوژی درجا مورد استفاده قرار گرفته است . نکته مهم این است که کد Biobar مبتنی بر نانوذرات برای تشخیص پروتئین هایی که به پروب های میکرو ذره مغناطیسی متکی هستند با آنتی بادی هایی که بطور خاص هدف مورد علاقه و پروب های نانوذره ای که با DNA رمزگذاری شده اند ، اتصال یافته است که منحصر به فرد برای پروتئین مورد نظر است. آنتی بادی هایی که می توانند هدف اسیر شده توسط پروب های ریز ذرات را ساندویچ کنند . Haes و همکارانش گزارش داده اند که یک بیوسنسور نوری بر اساس طیف سنجی رزونانس پلاسمون سطح موضعی ایجاد شده برای نظارت بر تعامل بین آنتی ژن ، لیگاندهای انتشار-مشتق از آمیلوئید β (مشتق شده از آمیلوئید β) و آنتی بادی های ضد Anti-ADDL خاص ، که در تشخیص بیومارکر استفاده می شود برای بیماری آلزایمر