Nové biosenzory s povrchovými plasmony

Rok: 2012

Jiří Homola

Spolupráce: Karl-Franzens University, Graz, a Ústav hematologie a krevní transfuze, Praha

Optické biosenzory s povrchovými plasmony umožňují rychlou a citlivou detekci biologických látek s uplatněním v medicíně, monitorování životního prostředí, kontrole potravin nebo bezpečnosti. S rozmachem nanověd a nanotechnologií se miniaturizace plasmonických senzorů (až na úroveň jedné nanočástice) stala atraktivním cílem. V našem výzkumu jsme se proto zaměřili na studium různých typů plasmonických nanostruktur a jejich potenciálu pro vývoj vysoce citlivých plasmonických biosenzorů. Ve spolupráci s Karl-Franzens University v Grazu jsme studovali detekční schopnosti senzorů založených na dvou typech struktur - uspořádaném poli zlatých nanotyček a na souvislé velmi tenké vrstvě zlata [1]. Ukázali jsme, že přestože senzor založený na nanotyčkách je schopen generovat odezvu při podstatně nižším počtu zachycených molekul, výsledná analytická citlivost těchto senzorů je srovnatelná [1]. Dále jsme analyzovali a popsali vliv transportních jevů a vlastností molekulárních interakcí na detekční vlastnosti plasmonických nanosenzorů [12]. Plasmonické nanostruktury jsme využili pro konstrukci nových biosenzorů. Vyvinuli jsme, například, plasmonický biosenzor pro detekci karcinoembryonálního antigenu (carcinoembryonic antigen, CEA; zvýšené hladiny indikují rakovinu trávicího traktu, prsu či plic) [13] a receptoru pro vaskulární endotelový růstový faktor (vascular endothelial growth factor receptor, VEGFR; uplatňuje se u myelodysplastického syndromu a akutní myeloidní leukémie) [14]. S použitím funkcionalizovaných zlatých nanočástic, které zesilují odezvu plasmonického senzoru byl náš senzor schopen měřit extrémně nízké koncentrace CEA [13]. Dosažený detekční limit (100 pg/mL) byl o řád nižší než jsou typické fyziologické hodnoty u zdravých jedinců.

1.  Piliarik, M. - Šípová, H. - Kvasnička, P. - Galler, N. - Krenn, J. R. - Homola, J: High-resolution biosensor based on localized surface plasmons, Optics Express, 20, 672-680 (2012).
2. Kvasnička P. - Chadt, K. - Vala, M. - Bocková, M. - Homola,J.: Towards single-molecule detection with sensors based on propagating surface plasmons, Optics Letters, Sv. 37 (2012), s. 163-165.
3. Šípová, H. - Vrba, D. – Homola, J.: Analytical value of detecting an individual molecular binding event: the case of the SPR biosensor, Analytical Chemistry, Sv. 84, (2012), s. 30-33.
4. Špringer, T. - Homola, J.: Bio-functionalized gold nanoparticles for SPR biosensor-based detection of CEA in blood plasma, Analytical and Bioanalytical Chemistry, Sv. 404 (2012), s. 2869-2875.
5. Pimková, K. - Bocková, M. - Hegnerová, K. - Suttnar, J. - Čermák, J. - Homola, J. - Dyr, J. E.: Surface plasmon resonance biosensor for the detection of VEGFR-1 – a protein marker of myelodysplastic syndromes, Analytical and Bioanalytical Chemistry, Sv. 402 (2012), s. 381-387.