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Spatial Analysis of Nanofluidic-Embedded Biosensors for Wash-Free Single-Nucleotide Difference Discrimination
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2018-02-13 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssensors.7b00667 Jean Cacheux 1, 2 , Marie Brut 1 , Aurélien Bancaud 1 , Pierre Cordelier 2 , Thierry Leïchlé 1
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2018-02-13 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssensors.7b00667 Jean Cacheux 1, 2 , Marie Brut 1 , Aurélien Bancaud 1 , Pierre Cordelier 2 , Thierry Leïchlé 1
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In this work, we demonstrate that the analysis of spatially resolved nanofluidic-embedded biosensors permits the fast and direct discrimination of single-nucleotide difference (SND) within oligonucleotide sequences in a single step interaction. We design a sensor with a linear dimension much larger than the channel depth in order to ensure that the reaction over the whole sensor is limited by the convection rate. Thus, the targets are fully collected, inducing a nonuniform spatial hybridization profile. We also use the nanoscale height of the channel, which enables us to minimize the amount of labeled molecules flowing over the sensor and hence to reduce the fluorescence background, to carry out real-time hybridization detection by fluorescence microscopy. Taken together, these design rules allow us to show that the spatial hybridization profile depends on the duplex affinity, and we speculate that the on and off-rate constants can be inferred during target injection, which is not possible in local analysis where the dissociation step through rinsing must be conducted. We finally manage to discriminate a GT mismatch on a microRNA sequence by optimizing the interaction temperature and the probe design after a few minutes of interaction in a single step protocol. This work may be applied to any biosensing transduction scheme with spatial resolution, e.g., surface plasmon resonance imaging, integrated into nanofluidic channels for applications where high oligonucleotide sequence selectivity and short analysis times are required.
中文翻译：
用于免洗单核苷酸差异区分的纳米流体嵌入式生物传感器的空间分析
在这项工作中，我们证明了对空间分辨的纳米流体嵌入式生物传感器的分析允许在一步相互作用中快速而直接地区分寡核苷酸序列内的单核苷酸差异（SND）。我们设计的传感器的线性尺寸比通道深度大得多，以确保整个传感器的反应受到对流速率的限制。因此，靶被完全收集，从而引起不均匀的空间杂交谱。我们还使用通道的纳米级高度，这使我们能够最小化流过传感器的标记分子的数量，从而减少荧光背景，从而通过荧光显微镜进行实时杂交检测。在一起 这些设计规则使我们能够显示空间杂交谱取决于双链体亲和力，并且我们推测可以在靶标注入过程中推断出打开和关闭速率常数，这在必须通过冲洗解离步骤的局部分析中是不可能的进行。我们最终通过在单步协议中进行几分钟的相互作用后优化相互作用温度和探针设计，从而设法识别出microRNA序列上的GT错配。这项工作可以应用于任何具有空间分辨率的生物传感转导方案，例如表面等离振子共振成像，并已集成到纳米流体通道中，用于需要高寡核苷酸序列选择性和短分析时间的应用。并且我们推测可以在目标注射过程中推断出开和关常数，这在必须通过冲洗解离步骤的局部分析中是不可能的。我们最终通过在单步协议中进行几分钟的相互作用后优化相互作用温度和探针设计，从而设法识别出microRNA序列上的GT错配。这项工作可以应用于任何具有空间分辨率的生物传感转导方案，例如表面等离振子共振成像，并已集成到纳米流体通道中，用于需要高寡核苷酸序列选择性和短分析时间的应用。并且我们推测可以在目标注射过程中推断出开和关常数，这在必须通过冲洗解离步骤的局部分析中是不可能的。我们最终通过在单步协议中进行几分钟的相互作用后优化相互作用温度和探针设计，从而设法识别出microRNA序列上的GT错配。这项工作可以应用于任何具有空间分辨率的生物传感转导方案，例如表面等离振子共振成像，并已集成到纳米流体通道中，用于需要高寡核苷酸序列选择性和短分析时间的应用。我们最终通过在单步协议中进行几分钟的相互作用后优化相互作用温度和探针设计，从而设法识别出microRNA序列上的GT错配。这项工作可以应用于任何具有空间分辨率的生物传感转导方案，例如表面等离振子共振成像，并已集成到纳米流体通道中，用于需要高寡核苷酸序列选择性和短分析时间的应用。我们最终通过在单步协议中进行几分钟的相互作用后优化相互作用温度和探针设计，从而设法识别出microRNA序列上的GT错配。这项工作可应用于具有空间分辨率的任何生物传感转导方案，例如表面等离振子共振成像，并已集成到纳米流体通道中，用于需要高寡核苷酸序列选择性和短分析时间的应用。
更新日期：2018-02-13
中文翻译：
用于免洗单核苷酸差异区分的纳米流体嵌入式生物传感器的空间分析
在这项工作中，我们证明了对空间分辨的纳米流体嵌入式生物传感器的分析允许在一步相互作用中快速而直接地区分寡核苷酸序列内的单核苷酸差异（SND）。我们设计的传感器的线性尺寸比通道深度大得多，以确保整个传感器的反应受到对流速率的限制。因此，靶被完全收集，从而引起不均匀的空间杂交谱。我们还使用通道的纳米级高度，这使我们能够最小化流过传感器的标记分子的数量，从而减少荧光背景，从而通过荧光显微镜进行实时杂交检测。在一起 这些设计规则使我们能够显示空间杂交谱取决于双链体亲和力，并且我们推测可以在靶标注入过程中推断出打开和关闭速率常数，这在必须通过冲洗解离步骤的局部分析中是不可能的进行。我们最终通过在单步协议中进行几分钟的相互作用后优化相互作用温度和探针设计，从而设法识别出microRNA序列上的GT错配。这项工作可以应用于任何具有空间分辨率的生物传感转导方案，例如表面等离振子共振成像，并已集成到纳米流体通道中，用于需要高寡核苷酸序列选择性和短分析时间的应用。并且我们推测可以在目标注射过程中推断出开和关常数，这在必须通过冲洗解离步骤的局部分析中是不可能的。我们最终通过在单步协议中进行几分钟的相互作用后优化相互作用温度和探针设计，从而设法识别出microRNA序列上的GT错配。这项工作可以应用于任何具有空间分辨率的生物传感转导方案，例如表面等离振子共振成像，并已集成到纳米流体通道中，用于需要高寡核苷酸序列选择性和短分析时间的应用。并且我们推测可以在目标注射过程中推断出开和关常数，这在必须通过冲洗解离步骤的局部分析中是不可能的。我们最终通过在单步协议中进行几分钟的相互作用后优化相互作用温度和探针设计，从而设法识别出microRNA序列上的GT错配。这项工作可以应用于任何具有空间分辨率的生物传感转导方案，例如表面等离振子共振成像，并已集成到纳米流体通道中，用于需要高寡核苷酸序列选择性和短分析时间的应用。我们最终通过在单步协议中进行几分钟的相互作用后优化相互作用温度和探针设计，从而设法识别出microRNA序列上的GT错配。这项工作可以应用于任何具有空间分辨率的生物传感转导方案，例如表面等离振子共振成像，并已集成到纳米流体通道中，用于需要高寡核苷酸序列选择性和短分析时间的应用。我们最终通过在单步协议中进行几分钟的相互作用后优化相互作用温度和探针设计，从而设法识别出microRNA序列上的GT错配。这项工作可应用于具有空间分辨率的任何生物传感转导方案，例如表面等离振子共振成像，并已集成到纳米流体通道中，用于需要高寡核苷酸序列选择性和短分析时间的应用。
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