بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
عنوان: ساخت و اصلاح سطح در حسگرهای زیستی نانومکانیکی
اسلاید 3 :
ساخت کانتیلورها
کانتیلورها سکوهای فنری در اندازههای نانو و میکرو میباشند که از یک انتها متصل و از انتهای دیگر آزادند.
اتصال ماده مورد اندازهگیری به گیرنده ویژه در سطح کانتیلور سبب خمیدگی یا تغییر فرکانس رزونانس در انتهای آزاد کانتیلور میگردد.
انعطاف پذیری ذاتی همراه با دسترسی به تکنیکهای طراحی شده برای نمایش خمیدگی، کانتیلورها را به ابزارهای قوی همه جانبه تبدیل کرده است.
اسلاید 4 :
ساخت کانتیلورها
کانتیلورها نوعاً از Silicon/Silicon nitride یا مواد پلیمری ساخته میشوند.
محدوده ابعاد کانتیلورها از دهها تا صدها میکرومتر طول و چند ده میکرومتر عرض و صدها نانومتر ضخامت میباشد.
کانتیلیورها میتوانند بصورت آرایههايی شامل ده تا هزاران کانتیلور باشند.
این ترکیبات جایگزین مناسبی برای تراشههای پروتئین و DNA رایج هستند.
اسلاید 5 :
کانتیلورهایی که بصورت تجاری و در اشکال مختلف در اندازههای قابل مقایسه با کانتیلورهای(Atomic Force Microscopy) AFM موجودند عبارتند از:
کانتیلورهای سیلیکون
کانتیلورهای نیترید سیلیکون
کانتیلورهای اکسید سیلیکون
اسلاید 6 :
کانتیلورها با استفاده از تکنولوژی پروسه فیلم نازک مقاوم ساخته میشوند.
با استفاده از این تکنولوژی کانتیلورهایی با مزایایی زیر فراهم میشوند:
ارزان با بازده بالا
امکان بازتولید خوب
برای اجتناب از خمیدگی ذاتی کانتیلور، لایه ساختاری بايد از اختلاف فشار آزاد باشد.
اسلاید 7 :
حساسیت کانتیلور به شدت تابع ثابت فنر میباشد.
هر چه ثابت فنر پایینتر باشد..
حساسیت اندازهگیری بر مبنای روش استاتیک در مایعات بالاتر است.
عامل کلیدی که شدیداً ثابت فنر کانتیلور را متأثر میکند، ضریب یانگ است.
این ضریب مستقیماً با خواص ماده کانتیلور ارتباط دارد.
کانتیلورهای ساخته شده از سیلیکون یا مواد مرتبط ضریب یانگ بالایی دارند.
کانتیلورهایی که از مواد نرمتر ساخته میشوند، برای اندازهگیری انحراف استاتیک بسیار حساس خواهند بود.
اسلاید 8 :
پلیمرها با ضریب یانگ خیلی کمتر از سیلیکون بعنوان ماده جایگزین برای ساخت کانتیلورها استفاده میشوند.
از میان پلیمرها، پلیمر SU-8 بسیار حساس است.
ثابت یانگ SU-8، حدود 40 برابر کمتر از سیلیکون است.
ویژگیهای روش استفاده از پلیمر در ساخت کانتیلورها:
ارزان
سریع
قابل اطمینان
اسلاید 9 :
اصلاح شکل و ابعاد کانتیلورها ثابت فنر را بهبود میبخشد.
هر چه کانتیلور طولانیتر و نازکتر باشد.
ثابت فنر کوچکتر و کارایی بهتر خواهد بود.
اسلاید 10 :
راهکارهای جدید ساخت در جهت افزایش پاسخ کانتیلور:
مینیاتوریزه کردن کانتیلور تا مقیاس نانو
ثابت فنر نانوکانتیلورها بزرگ است و برای آشکارسازی خمیدگی ناشی از جذب سطحی کانتیلور نامناسباند.
نانوکانتیلورها برای اندازه گیریهای دینامیک با حساسیت بسیار بالا بکار میروند.
اسلاید 11 :
انتظار میرود نانوکانتیلورها آشکارسازی جرمی با حساسیت بسیار بالا، فراهم کنند و نهایتاً به سطح تک مولکولی برسند.
بر ساختارهای نانو برای افزایش سطح فعال تمرکز میشود.
پوشش سطح با نانوذرات طلا مثالهایی از این جهت گیریاند.
این پوشش ثابت فنر را کاهش میدهد و میتواند پاسخ کانتیلور را با توان دوم افزایش دهد.
سطوح فعال وسیعتر نانوساختاری، تعداد سایتهای پیوندی برای آنالیت را افزایش میدهند.
اسلاید 12 :
همراهی سامانه قرائت با کانتیلور، سبب قابل حمل شدن مجموعه شده و کاهش در هزینه و افزایش در سرعت عمل را به همراه خواهد داشت.
با این تکنیکS/N (نسبت سیگنال به نویز) افزایش یافته و حساسیت به مداخلات بیرونی کم میشود.
این وضعیت امکان عملکرد مستقل از کنترلهای بیرونی را فراهم میکند.
اسلاید 13 :
با استفاده از کانتیلور رفرنس نیز میتوان نویز را در سیگنال خروجی کاهش داد.
در این حالت، حرکات کانتیلور آزمایشی در مقایسه با کانتیلور رفرنس بررسی میشود.
کانتیلور رفرنس تنها تحت تاثیر محرکهای خارجی ناخواسته به حرکت در میآید.
اسلاید 14 :
اصلاح و عاملدار کردن کانتیلورها
کلید استفاده از کانتیلورها برای آشکارسازی گزینشی مولکولها.
قدرت عاملدار کردن یک سطح کانتیلور است.
روش عاملدار کردن به صورتی است که مولکول هدف به طور اختصاصی به سطح عاملدار باند میشود.
حساسیت، بازتولید و آنالیز مستقیماً تحت تاثیر پذیرنده (Receptor) تثبیت شده بر کانتیلور است.
اسلاید 15 :
اصلاح و عاملدار کردن کانتیلورها
لایه پذیرنده میبایست دربرگیرنده خصوصیات زیر باشد:
نازک (برای جلوگیری از تغییرات در خواص مکانیکی کانتیلور)
یکنواخت (برای تولید فشار سطحی بزرگ و یکنواخت)
متراکم (برای پیشگیری از برهمکنش با بستر جامد زیرین)
از اجازه دسترسی توسط مولکول هدف برخوردار باشد.
پایدار و قوی باشد.
اسلاید 16 :
پذیرنده باید بطور کووالانسی روی سطح تثبیت شود.
مولکولهای پذیرنده باید از درجه آزادی کافی برای برهمکنش با لیگاند ویژه در محیط برخوردار باشند.
فعالیت پذیرنده میبایست از نظر زمانی دوام داشته باشد.
امکان بازتولید لایه حسگر (Reproducibility) وجود داشته باشد تا امکان استفاده مجدد فراهم شود.
اسلاید 17 :
فلزات نجیب اغلب بعنوان بستر جهت تثبیت لایهها یا بعنوان کاتالیست برای جذب سطحی گاز روی کانتیلور تثبیت میشوند.
تبخیر و پخش امکان کنترل دقیق ضخامت و توزیع لایه فلزی را فراهم میکند.
اسلاید 18 :
معمولاً سطح کانتیلور با یک لایه نازک از طلا پوشیده میشود.
این پوشش فرصتی عالی برای ایجاد تک لایه خود انباشته (SAM- Self Assembled Monolayer) از مواد تیولدار فراهم میکند.
طرف دیگر این ترکیب تیولدار متناسب با آنالیت یا پذیرنده انتخاب میشود.
گروه سولفور در زنجیر تیول تمایل زیادی به اتصال با سطح طلا دارد.
بنابراین تک لایه چگال و پایداری ایجاد میشود.
اسلاید 19 :
پوشش طلا موجب افزایش انعکاس سطح میشود.
سطح طلای خالص در تماس با هوا انرژی آزاد سطح بزرگی دارد.
در معرض آلکیل تیولها در فاز گاز پاسخ بزرگی نسبت به پیوند کووالان تیول- طلا نشان میدهد.
روشهایی برای تثبيت مستقیم مولکولهای زیستی بر SU-8 بدون نیاز به لایه طلا ایجاد شدهاند.
اسلاید 20 :
برای بهبود پاسخ کانتیلور در محیطهای آبی از سطوح با ساختارهای نانو و اصلاح با SAM استفاده میشود.
ایجاد ساختارهای نانو سبب افزایش سطح در دسترس برای SAM و پیوند آنالیت شده و مانع خروج پوشش از حالت یکنواختی است.
ایجاد خوشههای فلزی نانو روی یک طرف کانتیلور سبب افزایش بزرگی در انحراف ناشی از آنالیت میشود.
از نتایج مهم اصلاح با کلوئید و خوشه افزایش سطح است.
با افزایش سطح نانوساختاری، سطح و فاز پذیرنده در دسترس و در نتیجه پاسخها افزایش مییابد و حساسیت بالا میرود.
