Attomolar Protein Detection Using in-Hole Surface Plasmon Resonance

Ferreira, Josiel; Santos, Jacqueline Ferreira Leite; Rahman, Mohammad Mahbubur; Brolo, Alexandre G.; Gordon, Reuven; Sinton, David; Girotto, Emerson M.

doi:10.1021/ja807704v

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“…Neste intuito, tem se explorado o fenômeno LSPR através da fabricação de diferentes nanoestruturas metálicas. 54,[55][56][57][58][59][60] A miniaturização dos biossensores LSPR é possível por possibilitar que os substratos plasmônicos sejam integrados com sistemas microfluídicos e sistemas ópticos simples. 61 Neste sistema integrado, a superfície plasmônica pode ser modificada possibilitando a presença de vários pontos de detecção seletiva, além de permitir a construção de curvas de calibração in situ.…”

Section: Aplicação De Nanopartículas Plasmônicas Em Sensores Biológicosunclassified

“…A forma de propagação do LSPR nestas nanoestruturas pode ser explorada para melhorar o desempenho do biossensor, por exemplo, com o objetivo de melhorar a sensibilidade. Ferreira et al 59 estudaram o desempenho de biossensores utilizando arranjos de nanoburacos perfurados em filmes de ouro com 100 nm de espessura. Neste trabalho observaram uma melhora na sensibilidade que permitiu a detecção de proteínas em quantidades attomolares.…”

Section: Aplicação De Nanopartículas Plasmônicas Em Sensores Biológicosunclassified

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Ressonância de plasmon de superfície localizado e aplicação em biossensores e células solares

Santos¹,

Santos²,

Thesing³

et al. 2016

Quim. Nova

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LOCALIZED SURFACE PLASMON RESSONANCE APPLIED TO BIOSENSORS AND SOLAR CELLS. Within the last decades, the research on nanoparticles presenting localized surface plasmon resonance has increased constantly. In these materials, the interaction between electrons and incident light results in charge separation, enhancement of the electromagnetic field on the nanoparticles surface and in unique optical properties. Although many metals such as gold, silver, copper and aluminum present localized surface plasmon resonance within the visible range, gold and silver are the most commonly studied metals, due to the chemical inertia of gold and intense plasmon resonance from silver. In this review, we provide a description of the origin of localized surface plasmon resonance through the works developed by Mie, Maxwell and Maxwell-Garnett and a description of many examples of application of plasmonic nanoparticles on biosensors and solar cells, detailing the contribution of these plasmonic nanoparticles on the performance of these devices.Keywords: LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance; biosensor; solar cell. INTRODUÇÃONos últimos 20 anos o interesse por nanopartículas metálicas (NPs-M) tem aumentado constantemente devido a sua ampla variedade de aplicações.1-8 Vários grupos de pesquisa têm estudado desde nanopartículas isoladas de cerca de 1 nm até nanopartículas de centenas de nanômetros, assim como seus aglomerados, buscando entender seu comportamento óptico e catalítico. Adicionalmente, a literatura descreve a constante busca por metodologias de síntese cada vez mais simples, de baixo custo e com alta reprodutibilidade. O comportamento óptico de nanopartículas metálicas tem fascinado a humanidade há vários séculos através de obras de arte, mesmo antes que a palavra nanotecnologia fosse utilizada.9 Um dos exemplos mais conhecidos é a Taça de Lycurgus (século 4 d.C), que tem em sua composição nanopartículas de ouro (NPAu).10 No entanto, foi somente em 1857 que as NPs-M receberam maior atenção devido aos estudos de Michael Faraday sobre o efeito da interação da luz em uma solução coloidal de NPAu obtida através da redução do cloreto de ouro pelo fósforo.11,12 Deste então, o interesse nestas NPs tem aumentado e novas metodologias de síntese e caracterização têm sido desenvolvidas, possibilitando grande controle de tamanho e formato.13-15 A pesquisa nesta área foi enriquecida pela compreensão do efeito da ressonância de plasmon de superfície localizado (LSPR), que explica o comportamento óptico destes materiais. Mie foi o primeiro a elucidar a origem das cores nestas estruturas e sua teoria foi posteriormente complementada com os modelos de Maxwell-Garnett que explicavam a interação de NPs-M com o meio. Estes estudos proporcionaram uma ampla visão quanto as possíveis aplicações das NPs-M, sendo atualmente empregada no desenvolvimento de novos materiais como células solares, biossensores e catalisadores. Nesta revisão, serão abordados os embasamentos teóricos envolvidos no efeito LSPR de NPs-M, destacando a aplicação destas n...

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Section: Aplicação De Nanopartículas Plasmônicas Em Sensores Biológicosunclassified

Ressonância de plasmon de superfície localizado e aplicação em biossensores e células solares

Santos¹,

Santos²,

Thesing³

et al. 2016

Quim. Nova

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“…Homola et al also employed a SPR imaging platform for the detection of foodborn pathogens [22] utilizing an array of sensing channels prepared by microspotting various thiolated DNA probe solutions complementary to specific 16 S ribosomal RNAs sequences of selected pathogen targets. Furthermore, SPR sensors are readily amenable to incorporation into portable and/or sensing platforms for pathogen taking advantage of the developments in microfluidics and the fabrication of miniaturized optics [23][24]. An extensive list of label -free SPR based detection of pathogens can be found in Table 1.…”

Section: Surface Plasmon Resonance (Spr)mentioning

confidence: 99%

Bioaffinity detection of pathogens on surfaces

Wark

Lee

Kim

et al. 2010

Journal of Industrial and Engineering Chemistry

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The demand for improved technologies capable of rapidly detecting pathogens with high sensitivity and selectivity in complex environments continues to be a significant challenge that helps drive the development of new analytical techniques. Surface-based detection platforms are particularly attractive as multiple bioaffinity interactions between different targets and corresponding probe molecules can be monitored simultaneously in a single measurement. Furthermore, the possibilities for developing new signal transduction mechanisms alongside novel signal amplification strategies are much more varied. In this article, we describe some of the latest advances in the use of surface bioaffinity detection of pathogens. Three major sections will be discussed: (i) a brief overview on the choice of probe molecules such as antibodies, proteins and aptamers specific to pathogens and surface attachment chemistries to immobilize those probes onto various substrates, (ii) highlighting examples among the current generation of surface biosensors, and (iii) exploring emerging technologies that are highly promising and likely to form the basis of the next generation of pathogenic sensors.

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“…The SPR, being extremely sensitive to the surrounding environment, can then be used to detect minute changes in chemical and biological processes occurring directly at the film/sensor surface. [15][16][17][18][19][20][21] With a monochromatic laser source, one can quantify these processes by tracking variations in the reflection intensity, changes in the incidence angle, or changes in phase. 3 Further use of a broadband white light source instead of a monochromatic source then allows for tracking of these processes via a detectable change in the SPR wavelength.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Broadband wide-angle dispersion measurements: Instrumental setup, alignment, and pitfalls

Farhang

Abasahl

Dutta-Gupta

et al. 2013

Review of Scientific Instruments

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The construction, alignment, and performance of a setup for broadband wide-angle dispersion measurements, with emphasis on surface plasmon resonance (SPR) measurements, are presented in comprehensive detail. In contrast with most SPR instruments working with a monochromatic source, this setup takes advantage of a broadband/white light source and has full capability for automated angle vs. wavelength dispersion measurements for any arbitrary nanostructure array. A cylindrical prism is used rather than a triangular one in order to mitigate refraction induced effects and allow for such measurements. Although seemingly simple, this instrument requires use of many non-trivial methods in order to achieve proper alignment over all angles of incidence. Here we describe the alignment procedure for such a setup, the pitfalls introduced from the finite beam width incident onto the cylindrical prism, and deviations in the reflected/transmitted beam resulting from the finite thickness of the sample substrate. We address every one of these issues and provide experimental evidences on the success of this instrument and the alignment procedure used.

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Attomolar Protein Detection Using in-Hole Surface Plasmon Resonance

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Ressonância de plasmon de superfície localizado e aplicação em biossensores e células solares

Ressonância de plasmon de superfície localizado e aplicação em biossensores e células solares

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