Publicação
Photonic Nearfield effects applied to real-time biosensing super resolution bioimaging
| Resumo: | O campo de estudos da cinética e hibridação do ADN é dominada por modelos e previsões teóricas e semi-empíricas orientadas para situações gerais e de observações em massa. Em muitos casos estes modelos são aplicáveis num contexto de biodeteção como é o caso do sensor de ADN em forma de gancho cujo sinal ótico é produzido em resposta a fases de desdobramento causadas por hibridação com um analito nucleótido complementar. Neste trabalho, desenvolvemos uma plataforma de biosensor avançada através da deposição de uma monocamada de grafeno que é depois funcionalizada com sensores de ADN em forma de gancho, que, por sua vez, estão ligados a um repórter fluorescente. Devido a interações “nearfield” com o grafeno, a fluorescência do repórter é diminuída conforme a sua proximidade à camada. Esta distância axial muda ao longo do tempo com base nos processos de hibridação com o analito. Ferramentas óticas de TIRF acopladas a uma camara sensível EM-CCD foram usadas para detetar estas flutuações de sinais num regime de deteção singular molecular. Estes sinais esporádicos permitiram a determinação da PSF do sistema ótico e consequente reconstrução de super resolução das imagens. A combinação destas técnicas óticas permitiu a extração do sinal fluorescente de moléculas individuais e consequente informação do mecanismo cinético do sensor, cujos tempos de desdobramento duraram 7s. Fenómenos cinéticos que levaram a fases intermédias da forma em gancho também foram identificadoss e causaram o dobro do tempo de desdobramento. Conversão do sinal fluorescente em distâncias fluoróforo-grafeno com base num modelo semi empírico mostraram a uma resolução nanométrica que o processo de desdobramento tem caraterísticas em escada com fases ativas e estáticas no processo cinético, que, em alguns casos podem ser atribuídos a fenómenos de nucleação. A plataforma de biodeteção e métodos óticos associados podem ser usado em trabalhos futuros que visam avaliar a cinética de moléculas de ADN em diferentes condições. |
|---|---|
| Autores principais: | Freitas, João Carlos Roberto de |
| Assunto: | Biodeteção Grafeno TIRF Sensores ADN em forma de gancho Moléculas individuais Cinética do ADN Biosensing Graphene TIRF DNA Hairpin Probes Single molecule DNA kinetics |
| Ano: | 2021 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | O campo de estudos da cinética e hibridação do ADN é dominada por modelos e previsões teóricas e semi-empíricas orientadas para situações gerais e de observações em massa. Em muitos casos estes modelos são aplicáveis num contexto de biodeteção como é o caso do sensor de ADN em forma de gancho cujo sinal ótico é produzido em resposta a fases de desdobramento causadas por hibridação com um analito nucleótido complementar. Neste trabalho, desenvolvemos uma plataforma de biosensor avançada através da deposição de uma monocamada de grafeno que é depois funcionalizada com sensores de ADN em forma de gancho, que, por sua vez, estão ligados a um repórter fluorescente. Devido a interações “nearfield” com o grafeno, a fluorescência do repórter é diminuída conforme a sua proximidade à camada. Esta distância axial muda ao longo do tempo com base nos processos de hibridação com o analito. Ferramentas óticas de TIRF acopladas a uma camara sensível EM-CCD foram usadas para detetar estas flutuações de sinais num regime de deteção singular molecular. Estes sinais esporádicos permitiram a determinação da PSF do sistema ótico e consequente reconstrução de super resolução das imagens. A combinação destas técnicas óticas permitiu a extração do sinal fluorescente de moléculas individuais e consequente informação do mecanismo cinético do sensor, cujos tempos de desdobramento duraram 7s. Fenómenos cinéticos que levaram a fases intermédias da forma em gancho também foram identificadoss e causaram o dobro do tempo de desdobramento. Conversão do sinal fluorescente em distâncias fluoróforo-grafeno com base num modelo semi empírico mostraram a uma resolução nanométrica que o processo de desdobramento tem caraterísticas em escada com fases ativas e estáticas no processo cinético, que, em alguns casos podem ser atribuídos a fenómenos de nucleação. A plataforma de biodeteção e métodos óticos associados podem ser usado em trabalhos futuros que visam avaliar a cinética de moléculas de ADN em diferentes condições. |
|---|