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Fluorescence-Enhanced Microfluidic Biosensor Platform Based on Magnetic Beads with Highly Stable ZnO Nanorods for Biomarker Detection
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-04-27 , DOI: 10.1021/acsami.2c22352 Montri Meeseepong 1 , Gargi Ghosh 2 , Sajal Shrivastava 3 , Nae-Eung Lee 1, 2, 4, 5, 6
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-04-27 , DOI: 10.1021/acsami.2c22352 Montri Meeseepong 1 , Gargi Ghosh 2 , Sajal Shrivastava 3 , Nae-Eung Lee 1, 2, 4, 5, 6
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Existing affinity-based fluorescence biosensing systems for monitoring of biomarkers often utilize a fixed solid substrate immobilized with capture probes limiting their use in continuous or intermittent biomarker detection. Furthermore, there have been challenges of integrating fluorescence biosensors with a microfluidic chip and low-cost fluorescence detector. Herein, we demonstrated a highly efficient and movable fluorescence-enhanced affinity-based fluorescence biosensing platform that can overcome the current limitations by combining fluorescence enhancement and digital imaging. Fluorescence-enhanced movable magnetic beads (MBs) decorated with zinc oxide nanorods (MB-ZnO NRs) were used for digital fluorescence-imaging-based aptasensing of biomolecules with improved signal-to-noise ratio. High stability and homogeneous dispersion of photostable MB-ZnO NRs were obtained by grafting bilayered silanes onto the ZnO NRs. The ZnO NRs formed on MB significantly improved the fluorescence signal up to 2.35 times compared to the MB without ZnO NRs. Moreover, the integration of a microfluidic device for flow-based biosensing enabled continuous measurements of biomarkers in an electrolytic environment. The results showed that highly stable fluorescence-enhanced MB-ZnO NRs integrated with a microfluidic platform have significant potential for diagnostics, biological assays, and continuous or intermittent biomonitoring.
中文翻译：
基于高稳定性 ZnO 纳米棒磁珠的荧光增强微流控生物传感器平台用于生物标志物检测
现有的用于监测生物标志物的基于亲和力的荧光生物传感系统通常使用固定有捕获探针的固定固体基质，限制了它们在连续或间歇性生物标志物检测中的使用。此外，将荧光生物传感器与微流控芯片和低成本荧光检测器集成在一起也存在挑战。在此，我们展示了一种高效且可移动的基于荧光增强亲和力的荧光生物传感平台，该平台可以通过结合荧光增强和数字成像来克服当前的局限性。修饰有氧化锌纳米棒 (MB-ZnO NRs) 的荧光增强可移动磁珠 (MBs) 用于基于数字荧光成像的生物分子适体传感，具有更高的信噪比。通过将双层硅烷接枝到 ZnO NRs 上，获得了光稳定的 MB-ZnO NRs 的高稳定性和均匀分散。与没有 ZnO NRs 的 MB 相比，在 MB 上形成的 ZnO NRs 显着提高了荧光信号高达 2.35 倍。此外，集成用于基于流量的生物传感的微流体装置可以在电解环境中连续测量生物标志物。结果表明，与微流控平台集成的高度稳定的荧光增强 MB-ZnO NRs 在诊断、生物测定和连续或间歇生物监测方面具有巨大潜力。集成用于基于流量的生物传感的微流体设备，可以在电解环境中连续测量生物标志物。结果表明，与微流控平台集成的高度稳定的荧光增强 MB-ZnO NRs 在诊断、生物测定和连续或间歇生物监测方面具有巨大潜力。集成用于基于流量的生物传感的微流体设备，可以在电解环境中连续测量生物标志物。结果表明，与微流控平台集成的高度稳定的荧光增强 MB-ZnO NRs 在诊断、生物测定和连续或间歇生物监测方面具有巨大潜力。
更新日期：2023-04-27
中文翻译：
基于高稳定性 ZnO 纳米棒磁珠的荧光增强微流控生物传感器平台用于生物标志物检测
现有的用于监测生物标志物的基于亲和力的荧光生物传感系统通常使用固定有捕获探针的固定固体基质，限制了它们在连续或间歇性生物标志物检测中的使用。此外，将荧光生物传感器与微流控芯片和低成本荧光检测器集成在一起也存在挑战。在此，我们展示了一种高效且可移动的基于荧光增强亲和力的荧光生物传感平台，该平台可以通过结合荧光增强和数字成像来克服当前的局限性。修饰有氧化锌纳米棒 (MB-ZnO NRs) 的荧光增强可移动磁珠 (MBs) 用于基于数字荧光成像的生物分子适体传感，具有更高的信噪比。通过将双层硅烷接枝到 ZnO NRs 上，获得了光稳定的 MB-ZnO NRs 的高稳定性和均匀分散。与没有 ZnO NRs 的 MB 相比，在 MB 上形成的 ZnO NRs 显着提高了荧光信号高达 2.35 倍。此外，集成用于基于流量的生物传感的微流体装置可以在电解环境中连续测量生物标志物。结果表明，与微流控平台集成的高度稳定的荧光增强 MB-ZnO NRs 在诊断、生物测定和连续或间歇生物监测方面具有巨大潜力。集成用于基于流量的生物传感的微流体设备，可以在电解环境中连续测量生物标志物。结果表明，与微流控平台集成的高度稳定的荧光增强 MB-ZnO NRs 在诊断、生物测定和连续或间歇生物监测方面具有巨大潜力。集成用于基于流量的生物传感的微流体设备，可以在电解环境中连续测量生物标志物。结果表明，与微流控平台集成的高度稳定的荧光增强 MB-ZnO NRs 在诊断、生物测定和连续或间歇生物监测方面具有巨大潜力。
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