Quantitativer SERS-Nachweis von Harnsäure durch Bildung präziser plasmonischer Nanoverbindungen in Aggregaten von Goldnanopartikeln und Cucurbit[n]uril

Zusammenfassung

Ein Host-Gast-Komplex aus Cucurbit[7]uril und Harnsäure wurde in einer wässrigen Lösung gebildet, bevor eine kleine Menge in die Au NP-Lösung für die quantitative oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) mit einem modularen Spektrometer gegeben wurde.

Zusammenfassung

Diese Arbeit beschreibt eine schnelle und hochempfindliche Methode zum quantitativen Nachweis eines wichtigen Biomarkers, Harnsäure (UA), mittels oberflächenverstärkter Raman-Spektroskopie (SERS) mit einer niedrigen Nachweisgrenze von ~0,2 μM für mehrere charakteristische Peaks im Fingerabdruckbereich unter Verwendung eines modularen Spektrometers. Dieses Biosensorschema wird durch die Wirt-Gast-Komplexierung zwischen einem Makrozyklus, Kürbis[7]uril (CB7) und UA und der anschließenden Bildung präziser plasmonischer Nanoverbindungen innerhalb der selbstorganisierten Au NP: CB7-Nanoaggregate vermittelt. Eine einfache Au NP-Synthese der gewünschten Größen für SERS-Substrate wurde ebenfalls auf der Grundlage des klassischen Citratreduktionsansatzes mit der Option durchgeführt, mit einem im Labor gebauten automatisierten Synthesizer erleichtert zu werden. Dieses Protokoll kann leicht auf den Multiplex-Nachweis von Biomarkern in Körperflüssigkeiten für klinische Anwendungen erweitert werden.

Einleitung

Harnsäure, das Endprodukt des Stoffwechsels von Purinnukleotiden, ist ein wichtiger Biomarker in Blutserum und Urin für die Diagnose von Krankheiten wie Gicht, Präeklampsie, Nierenerkrankungen, Bluthochdruck, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Diabetes 1,2,3,4,5. Zu den aktuellen Methoden für den Harnsäurenachweis gehören kolorimetrische enzymatische Assays, Hochleistungsflüssigkeitschromatographie und Kapillarelektrophorese, die zeitaufwendig und teuer sind^und eine ausgeklügelte Proben....

Protokoll

1. Synthese von Au-NPs

1. Synthese von Au-Samen nach der konventionellen Turkevich-Methode²⁶
   1. Bereiten Sie 10 ml 25 mM HAuCl_4-Lösung vor, indem Sie 98,5 mg HAuCl₄ auflösen. 3H₂O Vorläufer mit 10 ml entionisiertem Wasser in einer Glasdurchstechflasche.
      HINWEIS: Übertragen Sie eine kleine Menge HAuCl 4-Vorläufer in ein Wiegeboot und verwenden Sie einen Kunststoffspatel anstelle eines metallischen Spatels, um die Kristalle auszuwiegen, da der HAuCl_4-Vorläufer Metalllaborgeräte korrodiert. Der Wiegeschritt sollte so schnell wie möglich durchgeführt werden, da_{HAuCl 4 hygros....}

Ergebnisse

In der vorgestellten Au-NP-Synthese zeigen die UV-Vis-Spektren eine Verschiebung der LSPR-Peaks von 521 nm auf 529 nm nach 10 Wachstumsschritten (Abbildung 4 A,B), während die DLS-Daten eine enge Größenverteilung zeigen, da die Größe der Au NPs von 25,9 nm auf 42,8 nm zunimmt (Abbildung 4C,D). Die durchschnittlichen Größen von G0, G5 und G10, die anhand von TEM-Bildern gemessen werden (Abbildung 4E).......

Diskussion

Das im Protokoll beschriebene automatisierte Syntheseverfahren ermöglicht es, Au NPs zunehmender Größe reproduzierbar zu synthetisieren. Obwohl es einige Elemente gibt, die noch manuell durchgeführt werden müssen, wie die schnelle Zugabe von Natriumcitrat während der Saatgutsynthese und die regelmäßige Überprüfung, um sicherzustellen, dass der PEEK-Schlauch sicher ist, ermöglicht diese Methode Au NPs großer Größe (bis zu 40 nm), die normalerweise mehrere manuelle Injektionen von HAuCl₄ und Natriumcitrat erford.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
40 nm Gold-Nanopartikel	NanoComposix	AUCN40-100M	NanoXact, 0,05 mg/ml, blank (Citrat)
Zentrifugenröhrchen	Corning Falcon	14-432-22	50 mL Volumen
Cucurbit[7]uril	Im Labor hergestellt		siehe Ref. 19
Gold(III)-chlorid-Trihydrat	Sigma aldrich	520918	≥ 99,9 % Spurenmetallbasis
Luer-Lock-Einmalspritze	Cole-Parmer	WZ-07945-15	3 mL Volumen
Luer-to-MicroTight Adapter	LuerTight	P-662	360 μ m Außendurchmesser Schlauch zur Luer-Spritze
PEEK-Schlauch	IDEX	1572	360 μ m Außendurchmesser, 150 μ m Innendurchmesser
PEEK-Schlauchschneider	IDEX	WZ-02013-30	Kapillar-Polymerchromatographie-Schlauchschneider für 360 & Mikro; m bis 1/32" OD Schlauch
Raman-Spektrometer	Ocean Optics	QE pro
Natriumcitrat tribasisches Dihydrat	Sigma aldrich	S4641	ACS Reagenz, ≥ 99,0%
Sonicator
Standardsonde	Digi-Sense	WZ-08516-55	Typ-K
Spritzenpumpe	Aladdin	ALADDIN2-220	2 Spritzen, maximales Spritzenvolumen 60 mL
Thermoelement-Thermometer	Digi-Sense	WZ-20250-91	Thermoelement-Thermometer mit einem Eingang und NIST-rückführbarer
Kalibrierung ThermoMixer	Eppendorf	5382000031	mit einem Eppendorf SmartBlock für 50 mL Röhrchen
Harnsäure	Sigma aldrich	U2625	≥ 99%, kristallin