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Tecniche

Grating-Coupled Interferometry

Progettato attorno a una tecnologia proprietaria Grating-Coupled Interferometry (GCI) per fornire una migliore qualità dei dati dall'analisi dell'interazione biomolecolare label-free, il sistema Creoptix® WAVE si basa sull'interferometria della guida d'onda (Waveguide Interferometry) per ottenere una risoluzione superiore nel segnale e nel tempo rispetto alla risonanza plasmonica di superficie tradizionale (SPR). Ciò consente ai ricercatori di misurare rapidamente e accuratamente i rate cinetici, determinare le costanti di affinità e monitorare le concentrazioni di analiti anche a bassa abbondanza in campioni grezzi come i fluidi biologici. Con una flessibilità impareggiabile e un'elevata sensibilità, il sistema Creoptix ™ WAVE porta l'analisi label-free in un mondo di applicazioni completamente nuovo, rivoluzionando lo studio delle interazioni biomolecolari.

Un nuovo modo di “vedere” la luce

Il design brevettato di interferometria con accoppiamento a reticolo (Grating-Coupled Interferometry) sfrutta e migliora i vantaggi intrinseci dell'interferometria in guida d'onda (Waveguide Interferometry) per superare i livelli di sensibilità della risonanza plasmonica di superficie.

Nell'interferometria a guida d'onda, il campo evanescente penetra meno in profondità nel campione ed estende la lunghezza dell'interazione luce-campione per rapporti segnale-rumore migliorati (<0,01 pg / mm2). Tuttavia, il nostro schema di lettura GCI ha il vantaggio che l'interferogramma viene creato nel dominio del tempo e all'interno della guida d'onda, invece di essere proiettato su una telecamera CCD. La misurazione delle variazioni dell'indice di rifrazione sulla superficie del sensore come segnali di sfasamento dipendenti dal tempo fornisce quindi una lettura più robusta rispetto all'interferometria della guida d'onda classica o alla risonanza plasmonica di superficie, indipendentemente dalle variazioni di temperatura o dalle vibrazioni, traducendosi in una risoluzione superiore nel segnale e nel tempo.

Risonanza plasmonica di superficie

La Surface Plasmon Resonance è una tecnologia di biosensori ottici label-free che misura i cambiamenti nell'indice di rifrazione vicino alla superficie del sensore. I tradizionali sensori di risonanza plasmonica di superficie sono costituiti da una pellicola metallica conduttrice (generalmente oro) su cui è immobilizzato il ligando di interesse. Quando la luce polarizzata ad un angolo definito (l'angolo di incidenza) colpisce la pellicola metallica, eccita le oscillazioni collettive di elettroni liberi (plasmoni di superficie), con un campo elettromagnetico che si estende oltre la superficie metallica. Questa cosiddetta onda evanescente viene utilizzata per sondare l'indice di rifrazione vicino alla superficie del sensore. Quando il ligando immobilizzato lega un analita in soluzione, questo indice di rifrazione locale aumenta in proporzione diretta al numero di molecole legate al sensore, rendendo lo spostamento dell'indice di rifrazione equivalente a una variazione di massa. La lettura dello spostamento dell'indice di rifrazione avviene monitorando la variazione dell'angolo di incidenza e consente ai ricercatori di utilizzare la risonanza plasmonica di superficie per determinare le concentrazioni di analiti interagenti (affinità) o per studiare la cinetica di legame in tempo reale (tassi di associazione e dissociazione) senza la necessità di utilizzare specifici tag.

Figura 1 Le interazioni molecolari vengono rilevate come cambiamenti nell'indice di rifrazione all'interno di un campo evanescente (arancione) del plasmone di superficie mostrato come cali di energia a un angolo di incidenza specifico

Interferometria in guida d'onda - Waveguide Interferometry

Come la risonanza plasmonica di superficie, anche l'interferometria a guida d'onda misura i cambiamenti nell'indice di rifrazione sulla superficie del sensore. Tuttavia, a differenza della risonanza plasmonica di superficie tradizionale, la luce nell'interferometria in guida d'onda può viaggiare attraverso l'intera lunghezza del campione. Ciò consente a più eventi di contribuire al segnale complessivo, conferendo una sensibilità primaria intrinsecamente più elevata per l'analisi dell'interazione label-free, specialmente se abbinata a una lettura interferometrica per tradurre il cambiamento di fase in un modello di intensità. Un ulteriore vantaggio dell'interferometria in guida d'onda rispetto alla risonanza plasmonica di superficie è che il campo evanescente penetra meno in profondità nel campione, riducendo al minimo il disturbo causato dalle variazioni dell'indice di rifrazione di massa e aumentando il rapporto segnale-rumore.

Figura 2 Le interazioni molecolari vengono rilevate come cambiamenti nell'indice di rifrazione all'interno di un campo evanescente (arancione) che provocano uno spostamento di fase del raggio nella guida d'onda e quindi un'interferenza con un raggio di riferimento proiettato parallelamente a uno schermo.

Grating-Coupled Interferometry: una tecnologia proprietaria di Creoptix

L'interpretazione dei dati dell'interferometria della guida d'onda si basa sull'allineamento accurato del raggio di riferimento e del raggio di misura. Tuttavia, durante l'interferometria della guida d'onda classica, l'allineamento perfetto è estremamente impegnativo e sensibile agli effetti ambientali come sbalzi di temperatura o distorsioni meccaniche o vibrazioni. Con la nostra tecnologia proprietaria Grating-Coupled Interferometry, abbiamo sviluppato una soluzione per eliminare i problemi di allineamento comuni alle configurazioni classiche della guida d'onda, offrendo così la prima robusta ed efficiente implementazione dell'interferometria della guida d'onda sul mercato.

Figura 3 In Grating-Coupled Interferometry (GCI) il raggio di riferimento è anche accoppiato alla guida d'onda. Di conseguenza, si verificano interferenze all'interno della guida d'onda e viene creato un segnale di sfasamento robusto, dipendente dal tempo e ad alta risoluzione.

Un ulteriore vantaggio del sistema Creoptix WAVE è che offre una robustezza del campione grezzo normalmente ottenuta solo con saggi basati su piastra come la Bio-Layer Interferometry. Ciò è reso possibile grazie alla microfluidica priva di intasamenti, rendendo il sistema Creoptix ™ WAVE ideale per l'analisi dell'interazione biomolecolare senza etichetta in biofluidi complessi come siero, plasma o liquido cerebrospinale (CSF), tutti fattori importanti per le valutazioni delle farmacocinetiche. Facilitando una maggiore flessibilità nella scelta del campione, il sistema Creoptix ™ WAVE consente ai ricercatori di determinare con maggiore precisione la cinetica di legame in campioni fisiologicamente rilevanti per una migliore previsione dell'efficacia del farmaco.

Il design innovativo della cartuccia microfluidica brevettata WAVE supporta campioni grezzi, campioni patogeni, solventi aggressivi e particelle di grandi dimensioni fino a 1000 nm, consentendo analisi cinetiche affidabili. I chip WAVE possono essere sostituiti in pochi minuti con microfluidica fresca.

I chip WAVE sono compatibili con:

  • 100% siero, plasma e surnatante cellulare
  • Solventi non tradizionali, comprese alte percentuali di acetonitrile e DMSO
  • Detergenti viscosi e additivi per solubilizzare le proteine di membrana
  • Preparazioni di membrane cellulari, materiale parzialmente solubilizzato e non purificato
  • Particelle simili a virus (VLP), liposomi o nanodischi utilizzati come strutture di solubilizzazione
  • Grandi partner di legame: nanoparticelle e preparazioni di membrane grezze

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