Рефлектометрическая интерференционная спектроскопия

Рефлектометрическая интерференционная спектроскопия (РИфС) — это физический метод, основанный на интерференции белого света на тонких пленках, который используется для исследования молекулярного взаимодействия.

Принцип

Основной принцип измерения соответствует принципу интерферометра Майкельсона .

Реализация

Слева: Схема хода лучей при многократном отражении от пограничных слоев. Справа: диаграмма результирующего спектра помех.

Белый свет направляется вертикально на многослойную систему из SiO ₂ , высокопреломляющего Ta ₂ O ₅ и дополнительного слоя SiO ₂ (этот дополнительный слой может быть химически модифицирован). Частичные лучи белого света отражаются на каждой фазовой границе, а затем преломляются (передаются). Эти отраженные частичные лучи накладываются друг на друга, что приводит к образованию интерференционного спектра, который обнаруживается с помощью спектрометра с диодной матрицей.
Путем химической модификации верхний слой SiO ₂ изменяется таким образом, чтобы обеспечить взаимодействие с целевыми молекулами. Это взаимодействие вызывает изменение толщины физического слоя d и показателя преломления n внутри этого слоя. Произведение обоих определяет оптическую толщину слоя: n • d.
Изменение оптической толщины приводит к модуляции интерференционного спектра. Мониторинг этого изменения с течением времени позволяет наблюдать за поведением связывания целевых молекул.

Приложение

Диаграмма кривой привязки

RIfS используется, в частности, в качестве метода обнаружения в химио- и биосенсорах .

Хемосенсоры особенно подходят для измерений в сложных условиях и в газовой фазе. В качестве чувствительных слоев в основном используются неселективные измерительные полимеры, которые сортируют аналиты по размеру (так называемый эффект молекулярного сита при использовании микропористых полимеров) или по полярности (например, функционализированные полидиметилсилоксаны ). При выполнении неселективных измерений измеряется суммарный сигнал нескольких аналитов, а это означает, что многомерный анализ данных, например нейронные сети для количественного анализа необходимо использовать . Однако также возможно использовать полимеры для выборочного измерения, так называемые полимеры с молекулярными отпечатками (MIP), которые обеспечивают элементы искусственного распознавания.

При использовании биосенсоров , на систему слоев наносятся полимеры такие как полиэтиленгликоли или декстраны , и на них иммобилизуются элементы распознавания биомолекул. По сути, в качестве элемента распознавания можно использовать любую молекулу (белки, такие как антитела , ДНК/РНК, такие как аптамеры , небольшие органические молекулы, такие как эстрон , а также липиды, такие как фосфолипидные мембраны).

RIfS, как и SPR , представляет собой метод без меток, который позволяет наблюдать взаимодействие между партнерами связывания с временным разрешением без использования флуоресценции или радиоактивных меток.

Литература

• Г. Гауглиц, А. Брехт, Г. Краус и В. Нам. Датчик. Действовал. Б-Хим. 11, 1993 г.
• A. Jung. Anal. Bioanal. Chem. 372 1, 2002
• Ф. Гезельхен, Б. Циммерманн, Ф. В. Герберг. Методы молекулярной биологии, 2005 г.
• Т. Нагель, Э. Эрентрейх-Форстер, М. Сингх и др. Датчики и исполнительные механизмы B-Chemical 129 2, 2008 г.
• П. Фехнер, Ф. Прёлль, М. Карлквист и Г. Пролл. Анальный. Биоанал. 1 ноября 2008 г.

Внешние ссылки

• Barolo.ipc.uni-tuebingen.de