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Expansión sustancial del rango de tamaño detectable en la detección de corriente iónica a través de poros mediante el uso de un circuito puente microfluídico

Hirotoshi Yasaki ^1,2, Takao Yasui ^1,2,3, Takeshi Yanagida ^4,5

⁰Department of Biomolecular Engineering, Graduate School of Engineering, Nagoya University , Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8603, Japan.

Journal of the American Chemical Society +

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8 de septiembre de 2017

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Resumen

Este estudio introduce un nuevo método para la detección de partículas diminutas utilizando la detección de corriente iónica. La técnica mejora significativamente la sensibilidad, permitiendo la detección de volúmenes de muestra mucho más pequeños de lo que era posible anteriormente.

Área De La Ciencia

La biofísica
Nanotecnología
Química analítica

Sus Antecedentes

Las mediciones de corriente iónica a través de nano- y microporos se utilizan para la detección de biomoléculas.
Los métodos convencionales tienen un volumen de partículas detectables limitado (1% del volumen de poros), lo que restringe el análisis de mezclas complejas.
Esta limitación dificulta la aplicación de detección basada en poros a diversas muestras de biomoléculas.

Objetivo Del Estudio

Desarrollar una nueva metodología para la detección de muestras con un volumen de partículas detectables significativamente reducido (0,01% del volumen de poros).
Para superar las limitaciones de las mediciones convencionales de corriente iónica para analizar muestras con un amplio rango de tamaño de partículas en suspensión.

Principales Métodos

Utilizó un circuito puente microfluídico para medir las corrientes transitorias generadas por diferencias de potencial.
Desarrolló una metodología racional para suprimir la corriente iónica de fondo desde el nivel de microamperios (μA) hasta el picoamperios (pA).
Se utilizó una estructura de poro largo a microescala (volumen: 5,6 × 10^4 aL) para una detección mejorada.

Principales Resultados

Detectó con éxito varias muestras que incluyen nanopartículas de poliestireno (4 aL), bacterias, células cancerosas y moléculas de ADN.
Logró una supresión sustancial de la corriente iónica de fondo, reduciendo el límite de volumen de partículas detectables.
Demostró la capacidad de detectar partículas en el 0,01% del volumen de los poros.

Conclusiones

El método propuesto amplía significativamente la aplicabilidad de los sistemas de detección de corriente iónica.
Esta técnica es adecuada para analizar muestras complejas de biomoléculas con una amplia gama de tamaños de partículas.
Supera las barreras tecnológicas anteriores en la detección basada en poros para diversas muestras biológicas.