Deteksi molekul kecil dengan sensitivitas tinggi dari racun siano mikrosistin-LR menggunakan biosensor terahertz-aptamer

Kami mendemonstrasikan deteksi cepat dan sangat sensitif dari molekul kecil, toksin microcystin-LR (MC-LR) menggunakan aptasensor berdasarkan teknik emisi terahertz (THz) bernama mikroskop kimia terahertz (TCM). Komponen utama dari TCM adalah pelat penginderaan, yang terdiri dari lapisan silikon tipis yang diendapkan pada substrat safir, dengan SiO2 alami.₂ lapisan yang terbentuk di atas lapisan Si. Aptamer DNA dihubungkan ke permukaan atas teroksidasi dari lapisan silikon dengan reaksi satu langkah (klik kimia) antara aptamer berlabel DBCO dan kelompok azido yang mengikat permukaan. Menggunakan perhitungan teori fungsi kepadatan (DFT), jumlah situs aktif di permukaan diperkirakan 3,8 × 10¹³ cm². Imobilisasi aptamer dan pengikatan MC-LR telah dioptimalkan dengan menyesuaikan konsentrasi aptamer dan komposisi buffer pengikat. Ketika MC-LR berikatan dengan DNA aptamer, hal itu menyebabkan perubahan potensial kimia pada permukaan pelat penginderaan, yang menyebabkan perubahan amplitudo sinyal THz. Dibandingkan dengan metode bio-sensing lainnya seperti resonansi plasmon permukaan (SPR), TCM adalah uji cepat yang dapat diselesaikan dalam 15 menit (inkubasi 10 menit dan akuisisi data 5 menit). Selain itu, hasil kami menunjukkan bahwa TCM berbasis aptamer dapat mendeteksi MC-LR dengan batas deteksi yang sangat baik 50 ng L¹, yang 20 kali lebih sensitif dibandingkan dengan pengukuran SPR MC-LR.