CHƯƠNG 2 SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG GIỮA CÁC HẠT NANO QUANG
3.1. Nguyờn lý hoạt động của cảm biến
Trờn cơ sở cỏc kết quả đạt được sau khi khảo sỏt sự truyền năng lượng giữa cỏc hạt nano SiO2@FITC/phõn tử mầu FITC và hạt nano vàng, chỳng tụi đó xõy dựng nguyờn lý và chế tạo một loại cảm biến truyền năng lượng sử dụng hạt nano vàng làm acceptor và hạt nano SiO2@FITC làm donor cựng với phần thụ cảm sinh học là aptamer kết hợp với 1 sợi oligonucleotide bổ trợ sợi aptamer. (hỡnh 3.1)
Hạt nano SiO2@FITC ở đõy (đúng vai trũ donor) là cỏc hạt nano chứa vài trăm phõn tử mầu hữu cơ đó được dựng trong thớ nghiệm truyền năng lượng ở chương 2, vỡ thế độ chúi của một hạt nano SiO2@FITC cao gấp hàng trăm lần độ chúi của một phõn tử mầu hữu cơ được dựng làm chất đỏnh dấu sinh học. Tớn hiệu huỳnh quang của hạt nano silica cao giỳp cho việc phỏt hiện phõn tử đớch dễ dàng hơn (đơn giản chỉ cần thiết bị đo huỳnh quang thụng thường chứ khụng cần đến kớnh hiển vi huỳnh quang). Mặt khỏc, độ chúi cao của hạt SiO2@FITC donor giỳp làm giảm số lượng cặp donor-acceptor, do đú giảm được số lượng aptamer cần cú trong cảm biến làm độ nhạy của cảm biến được cải thiện. Phần thụ cảm sinh học của cảm biến là một cặp aptamer-sợi bổ trợ. Aptamer được gắn kết với cỏc hạt nano vàng tạo thành phức hệ hạt nano vàng-aptamer và hạt nano SiO2@FITC được gắn kết với sợi bổ trợ tạo thành phức hệ hạt nano SiO2@FITC-sợi bổ trợ.
Hỡnh 3.2.Nguyờn lý hoạt động của cảm biến
Cảm biến hoạt động theo nguyờn lý cạnh tranh (Hỡnh 3.2): cỏc phức hệ trờn được phõn tỏn trong nước tạo thành hai dung dịch phức hệ hạt nano vàng-aptamer (A) và hạt nano SiO2@FITC-sợi bổ trợ (B). Nồng độ của cỏc phức hệ được chọn sao cho khi trộn hai dung dịch A+B thỡ khụng cú sự truyền năng lượng giữa hạt nano SiO2@FITC và hạt nano vàng do khoảng cỏch giữa chỳng trong dung dịch lớn hơn khoảng cỏch truyền năng lượng (Hỡnh 3.2 a). Sự truyền năng lượng chỉ xảy ra khi cú sự bắt cặp của sợi aptamer với sợi bổ trợ làm cho khoảng cỏch của cỏc hạt nano SiO2@FITC và nano vàng gần lại, dẫn đến sự truyền năng lượng từ hạt nano SiO2@FITC sang hạt vàng làm suy giảm huỳnh quang của hạt SiO2@FITC (Hỡnh 3.2 b). Nếu trong dung dịch A (phức hệ vàng-aptamer) cú khỏng nguyờn hoặc phõn tử đớch thỡ khỏng nguyờn hoặc phõn tử đớch sẽ bắt cặp với phức hệ vàng@aptamer, chiếm vị trớ axit nucleotide đặc hiệu của aptamer. Do đú khi trộn hai dung dịch A+B, sợi bổ trợ khụng thể bắt cặp với aptamer, làm cho hạt vàng khụng thể tới gần hạt SiO2@FITC, ngăn cản sự truyền năng lượng từ hạt SiO2@FITC sang hạt vàng và huỳnh quang của hạt SiO2@FITC khụng bị dập tắt (Hỡnh 3.2 c). Ngược lại nếu trong mẫu cần phõn tớch khụng cú khỏng nguyờn hoặc phõn tử đớch thỡ sẽ cú sự bắt cặp
b c
giữa aptamer và sợi bổ trợ, dẫn đến sự suy giảm huỳnh quang của hạt SiO2@FITC do truyền năng lượng sang hạt vàng. Tỉ lệ suy giảm huỳnh quang của hạt silica trong dung dịch A+B tỉ lệ nghịch với lượng khỏng nguyờn hoặc phõn tử đớch cú trong mẫu phõn tớch.