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		光纖傳感器可以評估化學(xué)物質(zhì)如毒素和生物戰(zhàn)劑

　　月神分析（布萊克斯堡，弗吉尼亞州）也設(shè)法將其工程和生物化學(xué)人員開發(fā)光纖傳感器，可以評估化學(xué)物質(zhì)如毒素和生物戰(zhàn)劑。這個過程是通過蝕刻光柵的成纖維出現(xiàn)色彩變化，當(dāng)它是在分子的存在下被評估。然后，這些顏色的變化可能由下游的檢測器定量分析。

　　光纖傳感器在許多應(yīng)用中的成功的歷史，并可以用于診斷和治療應(yīng)用的某些臨床設(shè)置。他們獲得在各種環(huán)境中的生物，物理和化學(xué)測量提供一種替代方法。除了 ??體外診斷試劑的應(yīng)用，例如，以最小的修改和傳感器配置的纖維可以復(fù)用大量沿一個單一的光纖傳輸電纜，用于在體內(nèi)使用，以檢測各種不同的目標(biāo)分子。這些生化指標(biāo)已經(jīng)被檢測使用露娜技術(shù)。13

　　月神系統(tǒng)利用光學(xué)石油氣平臺，檢測折射指數(shù)變化。這些變化的結(jié)果，有選擇地捕獲的親和涂層施加到光纖從快速結(jié)合目標(biāo)分子。的的LPG技術(shù)是能夠檢測目標(biāo)分析物的極低濃度（1×10-12摩爾）。性Luna系統(tǒng)包括兩個主要元素：液化石油氣親和涂層的傳感元件和一個解調(diào)系統(tǒng)（參見圖1和2）。性Luna石油氣是一種散射取決于光柵周期（參見圖3）以預(yù)定的波長的光從光纖的損耗光譜的元素，該元素。光柵位于內(nèi)芯的纖維，它是由鍺玻璃。一旦暴露在紫外線，創(chuàng)建一個永久的和可衡量的屈光變化。此外，依賴于光散射的光纖的折射率和其周圍環(huán)境。

　　使用專門開發(fā)的親和涂層或可溶脹的聚合物，允許選擇性的量的變化的折射率的目標(biāo)分析物的存在時，操作石油氣生化傳感器。經(jīng)吸附，周圍石油氣區(qū)域符合譜移的散射光的波長相關(guān)性結(jié)合的物質(zhì)的量或質(zhì)量的變化的折射率。然后，這種變化是解調(diào)，以確定分析物濃度。的工作波長可以使用不同的光柵的周期性，液化石油氣傳感器可以被寫入在不同波長同時解調(diào)，使用標(biāo)準(zhǔn)的波分復(fù)用技術(shù)。

　　石油氣的移動設(shè)備被嵌入在一個直徑為125μm，這是1厘米長的一個感測區(qū)的光纖。該傳感器用于感測區(qū)的反射，所以在結(jié)束的光纖。石油氣根據(jù)不同的尺寸和高靈活性的器件，可以使用在一個流通池，或直接取樣配置，如真空采血管，或可以嵌入作為皮下設(shè)備。由于多個感測區(qū)域可以合并到一個單一的光學(xué)纖維，面板可以在一個單一的小體積的樣品進(jìn)行測試。這項(xiàng)技術(shù)并不基于吸收或確定頻譜內(nèi)容。因此，它不容易受到干擾通常存在于血清，尿液，或全血樣品的內(nèi)源性材料。

　　執(zhí)行一個測試，操作者放置一個樣品樣品中的隊(duì)列中，并啟動儀器。該樣本是由儀器訪問通過機(jī)器人處理程序和引入石油氣的傳感器，這是設(shè)在單次使用的墨盒。樣品處理時通過儀器平臺，包括孵化和洗滌步驟。的信號調(diào)節(jié)系統(tǒng)，然后詢問傳感器，并確定目標(biāo)的結(jié)合所引起的光學(xué)信號的變化。信號中的變化對應(yīng)的濃度。測試完成后，自包含的盒式磁帶將被丟棄，樣本容器進(jìn)行附加試驗(yàn)可以保留。

　　電流傳感器的格式已經(jīng)被設(shè)計(jì)和評價(jià)重復(fù)利用壽命約100測試蛋白質(zhì)組學(xué)。然而，下一代的傳感器將被設(shè)計(jì)為單次使用的一次性檢測多種分析物。月神光纖技術(shù)提供幾種方法在臨床上設(shè)置的生化測定。的適用性，液化石油氣和光纖傳感器復(fù)無數(shù)次的試驗(yàn)繼續(xù)擴(kuò)大，IVD機(jī)構(gòu)的不斷發(fā)展的趨勢是另一個例子。最初開發(fā)來衡量的物理性能，包括力，應(yīng)變，溫度，壓力，加速度，折射率，皮膚摩擦，粘度，工業(yè)部門和磁場，的月神傳感器最近過渡到臨床上。過渡到臨床的設(shè)置涉及到涂層石油氣傳感器有特別設(shè)計(jì)的親和涂料中，為了有選擇性吸收的目標(biāo)分子，并提供實(shí)時監(jiān)測疾病的病原體，包括單克隆抗體。

　　已經(jīng)使用液化石油氣系統(tǒng)測試的臨床應(yīng)用包括藥物發(fā)現(xiàn)，診斷應(yīng)用，護(hù)理點(diǎn)（POC）測試。其中最具創(chuàng)新性的應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)篩選組合化學(xué)庫，從而使研究人員能夠訪問大型陣列的候選藥物，并加快發(fā)現(xiàn)新的藥品。石油氣生物傳感器也被用于檢測人類免疫缺陷病毒（HIV）在滴度小于1毫微克/毫升的蛋白質(zhì)和其他蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)相互作用的研究。除了HIV蛋白的濃度，整體的病毒載量可從標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量。一旦已經(jīng)確定病毒的大小，病毒載量仍可能推斷從計(jì)算出的摩爾比。

　　在一組實(shí)驗(yàn)中，不同濃度的艾滋病毒的p24蛋白進(jìn)行定量，通過使用光纖涂覆到的生物傳感器的單克隆抗體，并通過繪制耦合的波長，這是關(guān)系到傳感器克中的分析物的濃度隨時間變化的（參見圖4）。在本質(zhì)上，這些測量值代表了傳感器的響應(yīng)隨時間變化的。波長為一個直接反應(yīng)指數(shù)或個別纖維輪廓和光柵周期的一個特點(diǎn)是結(jié)合質(zhì)量指數(shù)。對于這一系列試驗(yàn)中，在多個光纖中進(jìn)行測量，并一式三份進(jìn)行測試。目標(biāo)分析物基線采集之后，加入樣品，洗滌步驟中除去任何非特異性結(jié)合的物質(zhì)，并建立一個新的基線。波長中的差異是結(jié)合的分析物的濃度成正比。

　　擴(kuò)增傳感器的響應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)通過增加結(jié)合的分析物的質(zhì)量和使用額外的抗體形成夾層中（參見圖5）?？纱_定分析物的濃度，在五分鐘內(nèi)，這使得在POC的應(yīng)用中有用的技術(shù)。一個示例中顯示的Luna親和LPG傳感器艾滋病毒的p24蛋白的三種不同濃度的（參見圖6）的劑量響應(yīng)曲線。這些數(shù)據(jù)從一個矩陣評價(jià)實(shí)驗(yàn)表明：人血清樣加入到艾滋病毒的p24蛋白，比尖刺緩沖區(qū)。

　　石油氣傳感器也被用于監(jiān)測微生物的活性。對于這些測試，傳感器涂有抗β-半乳糖苷酶的抗體的親和純化的。傳感器暴露后的樣品，洗滌以除去未結(jié)合的物質(zhì)，波長的增加微生物的活性，是由結(jié)合的β-半乳糖苷酶的濃度（參見圖7和8）表示的。測試樣本包括β-半乳糖苷酶（10微克/毫升），以及陽性和陰性對照，表明兔抗β-半乳糖苷酶抗體（紅色條）和在纖維上的特異性兔IgG（紫色棒材）。產(chǎn)生的目標(biāo)分析物（β-半乳糖苷酶）為?0.6 nm的波長偏移，而陽性對照為?2.8 nm的波長偏移。該技術(shù)可擴(kuò)展到15利用特定的微生物成分，如膜抗原，包膜抗原，用于監(jiān)測革蘭氏陰性和革蘭氏陽性細(xì)菌的活性的抗體。

　　月神石油氣可用于在短期內(nèi)其他潛在的臨床應(yīng)用領(lǐng)域包括心導(dǎo)管檢查和胃腸道疾病。這些傳感器也可用于介入性心臟病學(xué)，以確定水平的因素，或蛋白質(zhì)，凝血級聯(lián)，它可以隨后的冠狀動脈閉塞或病理性出血的圍手術(shù)期的患者的風(fēng)險(xiǎn)評估。此外，目前診斷大腸癌的方法包括乙狀結(jié)腸鏡檢查，它利用光纖可視化在較低的腸道息肉癌變，或結(jié)腸鏡檢查，這是昂貴的，不舒服，很少受到保險(xiǎn)保障的。液化石油氣傳感器技術(shù)的使用纖維加上高親和力抗體可能允許在現(xiàn)場的疾病階段的分流。盡管目前的乙狀結(jié)腸鏡檢查程序，可能涉及的光纖，在不同的階段的疾病的某些受體表達(dá)特定的多根纖維可能被用于診斷，從而允許適當(dāng)?shù)暮妥罴训慕桓犊拱﹦?/span>

　　結(jié)腸鏡檢查是一種侵入性程序，較大的部分腸進(jìn)行評估，并進(jìn)行可能出現(xiàn)的并發(fā)癥，包括腸穿孔的風(fēng)險(xiǎn)。具有治療潛力的一個復(fù)用的光纖系統(tǒng)的效用，目前的技術(shù)可能會提供一個更可靠的替代。

　　雖然許多名人都大力推動光纖在電信行業(yè)使用，顯著這項(xiàng)技術(shù)擴(kuò)展到其他領(lǐng)域，包括生物醫(yī)學(xué)和臨床應(yīng)用卻知之甚少。月神平臺結(jié)合了親和吸附，使用數(shù)組的獨(dú)立元素，提供準(zhǔn)確的分析物的定量，靈敏度分之萬億美元的水平。此外，月神已將這一技術(shù)應(yīng)用到一個獨(dú)特的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕的生化檢測平臺適用于集中式（實(shí)驗(yàn)室）和分散（醫(yī)療點(diǎn)）的臨床設(shè)置。

　　當(dāng)前配置的進(jìn)一步發(fā)展，也??可能有潛在的應(yīng)用作為一種研究工具用于藥物發(fā)現(xiàn)放映。使用多價(jià)的光學(xué)傳感器的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)可擴(kuò)展到超過100個獨(dú)立的目標(biāo)信號，總的檢測周期的時間約5分鐘。

　　Luna和其他新興平臺也很明顯的是，將繼續(xù)擴(kuò)大其臨床效用。目前臨床上優(yōu)化和多重遺傳篩查和多病因的疾病的監(jiān)測和管理，以幫助電流檢測方式的替代平臺，適應(yīng)是值得考慮的。趨勢在所有方面的產(chǎn)品開發(fā)的化學(xué)家和工程師之間的互動更緊密的工作應(yīng)該使這一過渡順利。

　　參考

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