Los puntos cuánticos QD han encontrado tantas aplicaciones en los últimos años que ahora se pueden comprar con una variedad de estructuras y configuraciones compuestas. Algunas están disponibles suspendidas en un fluido biológicamente amigable, por lo que están bien preparadas para servir como biomarcadores para un soloetiquetado y seguimiento de moléculas. Pero supongamos que desea atrapar y mover una de estas etiquetas de nanopartículas individuales de la misma manera que otros biólogos podrían tomar muestras de tejido con una pinza.
Aprovechando las capacidades de las pinzas ópticas como el haz del nano-tractor, los investigadores de la Universidad de Melbourne, Australia, y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, China, desarrollaron una nanoantena de silicio para atrapar puntos cuánticos individuales suspendidos en una cámara microfluídicaEl grupo presentará su trabajo en Frontiers in Optics + Laser Science APS / DLS FIO + LS, celebrado del 17 al 21 de septiembre de 2017 en Washington, DC.
"Las pinzas ópticas convencionales, basadas en rayos láser fuertemente enfocados a pequeños puntos con lentes de microscopio, permiten que los materiales se manejen de manera precisa y sin contacto", dijo Kenneth Crozier, profesor de la Universidad de Melbourne y miembro de laequipo de investigación. "Sin embargo, la captura de objetos muy pequeños se vuelve difícil debido al hecho de que la fuerza de captura varía aproximadamente con el volumen de partículas y es pequeña en comparación con el efecto del movimiento browniano aleatorio".
Atrapar tales objetos pequeños en una construcción biológicamente útil se hace aún más difícil por los efectos térmicos potencialmente destructivos del uso de antenas metálicas para enfocar los campos de captura. "Aquí, demostramos la captura de un objeto muy pequeño es decir, un punto cuánticousando una nanoantenna completamente de silicio ", dijo Crozier." Pudimos ver literalmente puntos cuánticos individuales atrapados por nuestra nanoantenna y capturar películas que muestran su movimiento ".
Las nuevas nanoantenas, cada una de las cuales consiste en un anillo de silicio que rodea un par de cilindros de silicio, están hechas por litografía de haz de electrones y grabado iónico reactivo. La estructura concentra la luz infrarroja utilizada para atrapar los puntos cuánticos en el pequeño espacio de 50 nanómetros entrelos cilindros
Crozier y su grupo probaron su antena conectando una cámara microfluídica, llena de puntos cuánticos CdSe / ZnS suspendidos en una solución tampón, al chip de silicio. Esto se montó en un microscopio óptico donde la luz verde incidente estimuló la fluorescencia característica de los puntos cuánticosy una cámara CCD capturó la captura en acción.
"De las simulaciones que hicimos antes de los experimentos, esperábamos que funcionara, pero no estábamos seguros", dijo Crozier. "Así que fue muy emocionante ver los puntos cuánticos individuales atrapados cuando realmente realizamos los experimentos".Con una velocidad de fotogramas de 30 fotogramas por segundo, pudieron grabar la captura de un único punto cuántico fluorescente por una antena de silicio en su chip acoplado microfluídico.
"Usamos bajas concentraciones de partículas porque queríamos asegurarnos de que estábamos tratando con puntos cuánticos únicos", dijo Zhe "Kelvin" Xu, un estudiante de doctorado en la Universidad de Melbourne que realizó los experimentos ". Eso significa que generalmente tuvimosesperar un tiempo para cada evento de captura de puntos cuánticos, del orden de una hora. Y, por supuesto, esto significa que teníamos que estar muy atentos durante los experimentos para no perder estos eventos de captura ".
De hecho, las bajas concentraciones de puntos cuánticos que exigían tanta paciencia resaltan un problema más general para biosensar que su nuevo enfoque de captura podría ser capaz de resolver. Según Crozier, un problema clásico con los nanosensores que detectan sustancias a bajas concentraciones es que elEl área de detección pequeña limita la velocidad a la que se entregan las moléculas. Ahora, con el poder de la fuerza óptica, un uso potencial para las nanoantenas sería aumentar el flujo de moléculas u otros objetos sobre los nanosensores.
"Ser capaz de observar directamente el proceso de captura a través de nuestro microscopio nos hizo preguntarnos sobre cómo aplicar esto a otros nanomateriales", dijo Crozier. Mirando hacia aplicaciones futuras, el mundo de la nanosensibilidad aún tiene mucho por explorar ". Sería muy emocionanteatrapar una sola molécula biológica con nuestra antena y observar directamente este proceso de captura. Esto también podría proporcionar información útil que ayudaría a la aplicación del nanosensor ".
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Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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