Complementary Metal-Oxide-Semiconductor-Based Sensing Platform for Trapping, Imaging, and Chemical Characterization of Biological Samples
Notice bibliographique
Résumé
Complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) imaging sensors provide the unique opportunity for combining lensless imaging with new modalities that enable sample handling and chemical characterization. In this study, we present a new CMOS-based sensing platform for trapping, imaging, and chemical characterization of samples via SERS (CMOS-TrICC). The SERS substrate is fabricated directly on a CMOS imaging sensor by depositing a thin metallic layer on top of the CMOS microlenses. SERS activity is based on square unit cell patterned, closely spaced, micrometer-sized microlenses on the surface of the imaging sensor. Morphological analysis of the surface revealed an intracavity depth of approximately 700 nm and height-dependent width ranging from a minimum of just a few nm between two lenses to a maximum of 1400 nm, with a flat valley exhibiting approximately 300 nm width at the bottom between four lenses. These morphological features concentrate electromagnetic fields into SERS hot spots and at the same time help trap nanometer-sized particles in the wells created by the microlenses. The strongest plasmonic effect is expected in the gaps between the microlenses. Simulations were used to map the distribution of the electromagnetic field enhancement on the SERS substrate surface and at a distance above it. The performance of the SERS substrate and its dependence on the silver layer thickness were examined using 4-aminotheophenol and rhodamine 6G with the experimental enhancement factor measured to be 5.0 × 104. We demonstrated the use of this substrate for parallel trapping of 100 nm nanospheres and extracellular vesicles (EVs) in the gaps between the microlenses and SERS characterization of these particles in the hot spots. SERS intensities are 2 orders of magnitude higher in the nanogaps between the microlenses (intracavity area) than on top of the microlenses, and for polystyrene, they exhibited signature peaks centered at 1000 and 1600 cm–1. SERS spectra of small EVs collected from intracavity areas where EVs were trapped show peaks known to arise from their main biochemical constituents, such as lipids, proteins, and nucleic acids. While the surface of the CMOS imaging sensor became SERS active by the addition of the metallic layer, the imaging capability is maintained and provides the opportunity for direct on-chip lensless imaging with spatial resolution limited by the pixel size, opening new directions for integrated (bio)sensing devices.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».