Name: Beobachtung und Analyse der Oberfläche-enhanced Raman-Streuung zu blinken (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-11T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 52 s
Description: Erfahren Sie die Analyse von blitzendem oberflächenverstärktem Raman-Streuen zur Untersuchung einzelner Moleküle auf Silberoberflächen. Diese Methode ermöglicht die gleichzeitige Beobachtung mehrerer Blitzpunkte und liefert wertvolle Daten über molekulares Verhalten an fest-flüssigen Grenzflächen.

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Der Autor dankt Prof. Y. Ozaki (Kwansei Gakuin University) und Dr. T. Itoh (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) für ihre fruchtbare Diskussionen dieser Arbeit. Diese Arbeit wurde vom Ministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie (Nr. 16 K 05671) von KAKENHI (Beihilfe für wissenschaftliche Forschung C) unterstützt.

1. die Probenvorbereitung
<ol><li>
Vorbereitung von kolloidalem Silber-Nanopartikeln 20<ol>
<li>Um kolloidales Silber-Nanopartikeln zu fabrizieren, lösen Sie 0,030 g Silbernitrat und 0,030 g Trinatrium Citrat Dihydrat in 150 mL Wasser in einen 200-mL Rundboden-Kolben.</li>
		<li>Kombinieren Sie die Flasche mit einem Reflux (Dimroth) Kondensator.</li>
		<li>Rühren Sie die Lösung in die Flasche mit einem magnetischen Rührer und rühren. Dann Hitze rühren Lösung in die Küvette in einem Ölbad bei 150 ° C für 60 min. Hinweis: Die Lösung leuchtet gelb, dann milchig grau.</li>
		<li>Kühlen Sie die Federung bei Raumtemperatur ab, und halten Sie die Aufhängung in die Küvette mit Alu-Folie im Kühlschrank abgedeckt. Hinweis: Das Protokoll kann an dieser Stelle angehalten werden. Verwenden Sie die kolloidale Nanopartikel nach Lagerung im Kühlschrank, innerhalb eines Monats.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Vorbereitung der Probe für mehrfarbige blinkende emission 11<ol>
<li>Um einen Objektträger bereit, eine Glasplatte mit Seife per hand waschen und mit Wasser abspülen.</li>
		<li>Die Glasplatte 0,1 % Poly-L-Lysin wässriger Lösung hinzu, und entfernen Sie die Lösung mit einem Gebläse.</li>
		<li>Die Glasplatte Silber kolloidalen Suspension hinzu, und entfernen Sie die Aufhängung mit einem Gebläse.</li>
		<li>Fügen Sie einen Dropdown-Bereich auf der Glasplatte mit einem flüssigen Blocker Stift.</li>
		<li>Tropfen Sie destilliertes Wasser auf der Glasplatte, und bedecken Sie es mit einem anderen Glasplatte auf einen Objektträger zu schaffen und verhindern, dass Wasser verdunstet.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Vorbereitung der Probe für monotone farbigen blinkenden SERS 7 , 8 , 9 , 10<ol>
<li>Um einen Objektträger bereit, eine Glasplatte mit Seife per hand waschen und mit Wasser abspülen.</li>
		<li>Mischen Sie silberne kolloidale Suspension mit Thiacyanine oder Thiacarbocyanine Farbstoff (25 oder 4 µM, beziehungsweise) und eine wässrige Lösung von NaCl (10 mM) in einem Volumenverhältnis von 2:1:1.</li>
		<li>Fallen Sie die Probe-Suspension auf der Glasplatte, und entfernen Sie die Aufhängung mit einem Gebläse.</li>
		<li>Fügen Sie einen Dropdown-Bereich auf der Glasplatte mit einem flüssigen Blocker Stift.</li>
		<li>Legen Sie eine wässrige Lösung von NaCl (1 M) auf der Glasplatte, die Silber-Nanopartikel zu immobilisieren, und bedecken Sie es mit einem anderen Glasplatte zum Erstellen einer Mikroskop-Gleitplatte und verhindern, dass die Lösung verdunstet.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Beobachtung von Silber-Nanopartikeln zu blinken
<ol><li>
Beleuchtung der Probe
	<ol>
<li>Legen Sie die Probe Glasplatte mit Protokoll 1,2 oder 1,3 auf der Bühne von einem inversen Mikroskop zubereitet.</li>
		<li>Beleuchten Sie die Probe Glasplatte mit weißem Licht durch ein Dunkelfeld Kondensor und Fokus auf verschiedenen farbigen Flecken (blau, grün, gelb und rot) auf der Glasplatte mit einem Objektiv (60 X).</li>
		<li>Beleuchten Sie die Probe Glasplatte mit eine abgeschwächte Strahl, geliefert in einem Winkel von 30° im Verhältnis zu der Oberfläche der Probe aus einem Diodenlaser gepumpten Festkörperlaser (DPSS) Dauerstrich-(cw) durch ein Interferenzfilter.</li>
		<li>Laser-Beleuchtung verwenden, um die silberne Nanoaggregates als eintönig farbige Flecken in einer gleichfarbigen Umgebung zu beobachten, verschieben Sie der Laserbereich Beleuchtung in den Mittelpunkt der Ansicht, und konzentrieren Sie sich auf die Flecken auf der Glasplatte durch Anpassen der Bühne in Z-Richtung.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Beobachtung von blinken
	<ol>
<li>Fügen Sie einen lang-Pass-Filter nach der Objektivlinse und beleuchten Sie die Probe Glasplatte mit einem DPSS cw-Laserstrahl in einem Winkel von 30° gegenüber der Probenoberfläche durch ein Interferenzfilter geliefert.</li>
		<li>Finden Sie das Blinken Flecken, wie in Abbildung 1 dargestellt (siehe auch Abbildung S1 in das ergänzende Material) von der Bühne in x- und y-Richtung verschieben.</li>
		<li>Videoaufnahme der blinkenden Spots mit der inversen Mikroskop, gekoppelt mit einer gekühlten kostenlos – Coupled Digitalgerät (CCD) Kamera, die eine zeitlichen Auflösung von 61-120 ms hat, für 20 Minuten.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Analyse der SERS blinkt
<ol><li>
Ableitung der zeitliche Verlauf von video
	<ol>
<li>In der Software steuert, dass die CCD-Kamera, die video-Datei zu öffnen.</li>
		<li>Wenn die blinkende Flecken und dunklen Bereich auswählen möchten, ziehen Sie Bereiche, die separat Regionen mit und ohne Flecken im Videobild zu decken.</li>
		<li>Um die blinkende Flecken und dunkle Bereiche im Video Signal Intensität Zeitprofile abgeleitet, wählen Sie Zeitliche Analyse Analyse, und klicken Sie auf berechnen im Fenster Zeitliche Analyse .</li>
		<li>Speichern Sie die Daten als Textdatei.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Analyse der das Zeitprofil
	<ol>
<li>Glätten Sie einen Überblick über den zeitlichen Verlauf durch Subtraktion der zeitliche Verlauf von den dunklen Bereich und/oder Armatur mit eine Polynomfunktion, wie in den Abbildungen 2A und 2 bdargestellt.</li>
		<li>Bewerten Sie eine gemittelte Baseline-Intensität, die besteht aus ca. 2000 Punkte ichbaseund einer Standardabweichung von Baseline Intensitäten, σ, wie in den Figuren 2 und 2Ddargestellt.</li>
		<li>Dunklen Ereignissen mit größerer Intensität als ein Schwellenwert von ichbase + 3σ unterscheiden Sie hellen Ereignisse, und notieren Sie die Dauer der jeweiligen Veranstaltung. In Abbildung 3, z. B. Aufzeichnen der Veranstaltung von 0 bis 3.5476 s als das dunkle Ereignis (mit einer Laufzeit von t = 3.5476 s), und notieren Sie das Event vom 3.5476 bis 4.0981 s als helles Ereignis (mit einer Laufzeit von t = 0.5505 s). Wiederholen Sie Vorgang, wie in Tabelle 1dargestellt.</li>
		<li>Die Anzahl der hellen und dunklen Ereignisse für jede Dauer ausgedrückt in die erste und zweite Zeile der Tabelle 2.</li>
		<li>Addieren Sie die Anzahl der Ereignisse für jede Dauer, außer bei Veranstaltungen kürzer als Dauer t. Ausgedrückt in den zweiten und dritten Zeilen der Tabelle 2Summe zum Beispiel die Anzahl der Ereignisse für jede Dauer (außer bei Veranstaltungen für t = 0.0612 s) als 41 + 18 + 9 +...; Das Ergebnis ist gleich die Summe für t = 0.1223 s, d. h. 103.</li>
		<li>Unterteilen Sie die Summierungen von jeder Dauer und normalisieren sie. Wie in Tabelle 2angegeben, z. B. Teilen Sie die Summe für die Dauer t = 0.0612 s durch die Dauer 0.0612 s. Das Ergebnis ist 3,351.5791. Teilen Sie das Ergebnis dann durch die Summe der Ergebnisse in die vierte Zeile in Tabelle 2. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung wird abgeleitet, um 0.64494 zu sein.</li>
		<li>Die Wahrscheinlichkeitsverteilungen für die hellen Ereignisse Pauf(t) gegen ihre Dauer t in einem Logarithmus-Logarithmus Graphen Plotten, und Log10Ppassenauf(t) durch Log10 (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56729/56729eq1.jpg">), die Kraft Gesetz Exponent αauf für eine bestimmte Stelle blinkt abzuleiten. Wenn Pauf(t), durch ausgestattet ist <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56729/56729eq1.jpg"> , der Anpassungslinie weicht von den Parzellen bei kleinen Werten von Pauf(t), wie gezeigt durch die gestrichelte Linie in Abbildung 4A.</li>
		<li>Die Wahrscheinlichkeitsverteilungen für dunklen Ereignisse Paus(t) gegen ihre Dauer t in einem Logarithmus-Logarithmus Graphen Plotten, und Log10Paus(t) von Log10(passen <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56729/56729eq3.jpg"> , die Kraft Gesetzes Exponent αaus und die Trunkierung Zeit τ aus der gleichen blinken vor Ort abzuleiten. Wenn Paus(t), durch ausgestattet ist <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56729/56729eq3.jpg"> , die angepasste Kurve weicht von den Parzellen bei kleinen Werten von Paus(t).</li>
		<li>Wiederholen Sie 3.2.1 zu 3.2.8 für die anderen blinkende Punkte im Video.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Qian, X. M., Nie, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-molecule+and+single-nanoparticle+SERS%3A+from+fundamental+mechanisms+to+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Single-molecule and single-nanoparticle SERS: from fundamental mechanisms to biomedical applications.</a> Chem. Soc. Rev. 37, 912-920 (2008).</li>
<li>Pieczonka, N. P. W., Aroca, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single+molecule+analysis+by+surfaced-enhanced+Raman+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Single molecule analysis by surfaced-enhanced Raman scattering.</a> Chem. Soc. Rev. 37, 946-954 (2008).</li>
<li>Kneipp, J., Kneipp, H., Kneipp, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SERS+-a+single-molecule+and+nanoscale+tool+for+bioanalytics%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">SERS -a single-molecule and nanoscale tool for bioanalytics.</a> Chem. Soc. Rev. 37, 1052-1060 (2008).</li>
<li>Kitahama, Y., Ozaki, Y. Analysis of blinking SERS by a power law with an exponential function. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKitahama%2C+Y+%22Frontiers+of+Surface-Enhanced+Raman+Scattering%3A+Single-Nanoparticles+and+Single+Cells%22">Frontiers of Surface-Enhanced Raman Scattering: Single-Nanoparticles and Single Cells</a>. , Wiley. Chichester. Chapter 6 (2014).</li>
<li>Kitahama, Y. Truncated Power Law Analysis of Blinking SERS. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/bk-2016-1245.ot001">Frontiers of Plasmon Enhanced Spectroscopy Volume 1 (ACS Symposium series Vol. 1245)</a>. , American Chemical Society. Washington DC. Chapter 4 (2016).</li>
<li>Bizzarri, A. R., Cannistraro, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((L%C3%A9vy+Statistics+of+Vibrational+Mode+Fluctuations+of+Single+Molecules+from+Surface-Enhanced+Raman+Scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Lévy Statistics of Vibrational Mode Fluctuations of Single Molecules from Surface-Enhanced Raman Scattering.</a> Phys. Rev. Lett. 94, 068303(2005).</li>
<li>Kitahama, Y., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Power-law+analysis+of+surface-plasmon-enhanced+electromagnetic+field+dependence+of+blinking+SERS+of+thiacyanine+or+thiacarbocyanine+adsorbed+on+single+silver+nanoaggregates%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Power-law analysis of surface-plasmon-enhanced electromagnetic field dependence of blinking SERS of thiacyanine or thiacarbocyanine adsorbed on single silver nanoaggregates.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 7439-7448 (2011).</li>
<li>Kitahama, Y., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+excitation+laser+intensity+dependence+of+blinking+SERRS+of+thiacarbocyanine+adsorbed+on+single+silver+nanoaggregates+by+using+a+power+law+with+an+exponential+function%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Analysis of excitation laser intensity dependence of blinking SERRS of thiacarbocyanine adsorbed on single silver nanoaggregates by using a power law with an exponential function.</a> Chem. Commun. 47, 3888-3890 (2011).</li>
<li>Kitahama, Y., Enogaki, A., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp312530j">Truncated power law analysis of blinking SERS of thiacyanine molecules adsorbed on single silver nanoaggregates by excitation at various wavelengths.</a> J. Phys. Chem. C. 117, 9397-9403 (2013).</li>
<li>Kitahama, Y., Araki, D., Yamamoto, Y. S., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Different+behaviour+of+molecules+in+dark+SERS+state+on+colloidal+Ag+nanoparticles+estimated+by+truncated+power+law+analysis+of+blinking+SERS%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Different behaviour of molecules in dark SERS state on colloidal Ag nanoparticles estimated by truncated power law analysis of blinking SERS.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 21204-21210 (2015).</li>
<li>Kitahama, Y., Nagahiro, T., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jrs.5079/abstract">Analysis of blinking from multicoloured SERS-active Ag colloidal nanoaggregates with poly-L-lysine via truncated power law.</a> J. Raman. Spectrosc. 48, 570-577 (2017).</li>
<li>Habuchi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-Molecule+Surface+Enhanced+Resonance+Raman+Spectroscopy+of+the+Enhanced+Green+Fluorescent+Protein%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Single-Molecule Surface Enhanced Resonance Raman Spectroscopy of the Enhanced Green Fluorescent Protein.</a> J. Am. Chem. Soc. 125, 8446-8447 (2003).</li>
<li>Weiss, A., Haran, G. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp0126863">Time-Dependent Single-Molecule Raman Scattering as a Probe of Surface Dynamics.</a> J. Phys. Chem. B. 105, 12348-12354 (2001).</li>
<li>Emory, S. R., Jensen, R. A., Wenda, T., Han, M., Nie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Re-examining+the+origins+of+spectral+blinking+in+single-molecule+and+single-nanoparticle+SERS%5BTitle%5D)+AND+%22Faraday+Discuss%22%5BJournal%5D)">Re-examining the origins of spectral blinking in single-molecule and single-nanoparticle SERS.</a> Faraday Discuss. 132, 249-259 (2006).</li>
<li>Itoh, T., Iga, M., Tamaru, H., Yoshida, K., Biju, V., Ishikawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+evaluation+of+blinking+in+surface+enhanced+resonance+Raman+scattering+and+fluorescence+by+electromagnetic+mechanism%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Quantitative evaluation of blinking in surface enhanced resonance Raman scattering and fluorescence by electromagnetic mechanism.</a> J. Chem. Phys. 136, 024703(2012).</li>
<li>Willets, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Super-resolution+imaging+of+SERS+hot+spots%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Super-resolution imaging of SERS hot spots.</a> Chem. Soc. Rev. 43, 3854-3864 (2014).</li>
<li>Dieringer, J. A., Lettan, R. B., Scheidt, K. A., Van Duyne, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Frequency+Domain+Existence+Proof+of+Single-Molecule+Surface-Enhanced+Raman+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">A Frequency Domain Existence Proof of Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Spectroscopy.</a> J. Am. Chem. Soc. 129, 16249-16256 (2007).</li>
<li>Cichos, F., von Borczyskowski, C., Orrit, M. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359029407000726">Power-law intermittency of single emitters.</a> Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 12, 272-284 (2007).</li>
<li>Tang, J., Marcus, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+fluorescence+blinking+in+semiconductor+nanocrystal+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of fluorescence blinking in semiconductor nanocrystal quantum dots.</a> J. Chem. Phys. 123, 054704(2005).</li>
<li>Lee, P. C., Meisel, D. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/j100214a025?src=recsys">Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols.</a> J. Phys. Chem. 86, 3391-3395 (1982).</li>
<li>Krichevsky, O., Bonnet, G. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/65/2/203/meta">Fluorescence correlation spectroscopy: the technique and its applications.</a> Rep. Prog. Phys. 65, 251-297 (2002).</li>
<li>Hess, S. T., Huang, S., Heikal, A. A., Webb, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+and+Chemical+Applications+of+Fluorescence+Correlation+Spectroscopy%3A+A+Review%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Biological and Chemical Applications of Fluorescence Correlation Spectroscopy: A Review.</a> Biochemistry. 41, 697-705 (2002).</li>
</ol>

Der Autor hat nichts preisgeben.

Von der Kreuzung Silber Nanoaggregate wird SERS ausgegeben. Wir müssen also bereiten Sie Nanoaggregates anstatt kolloidale Nanopartikel, die mit Citrat Anionen bedeckt sind. Silber Aggregate werden durch das Einsalzen, Effekt, der durch die Zugabe von Poly-L-Lysin, die NH -3+ und ist der Ursprung der SERS, geformt oder Na+ Kationen aus NaCl, wie in Abbildung S2 des zusätzlichen Materials dargestellt. Darüber hinaus wird zur Beleuchtung der vielen Stellen in den weiten Ber...

Oberfläche-enhanced Raman-Streuung (SERS) ist hochsensiblen Raman-Spektroskopie von einer edlen Metall-Oberfläche. Da das Raman-Spektrum detaillierte Informationen über molekulare Struktur basierend auf den scharfen Peak-Positionen durch die Schwingungs-Modi von funktionellen Gruppen in den Molekülen liefert kann die Informationen eines einzelnen Moleküls auf einer Metalloberfläche untersucht werden Verwendung von SERS1,2,3. Aus einem silbernen Nanoaggregate mit einem adsorptiv Einzelmolekül-Ebene wird ein Blinksignal1,2,3,4,5,6, beobachtet. 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16und das Spektrum schwankt1,2,3,4,5,6,7,8, 9,10,11,12,13,14. Blinken kann durch ein einzelnes Molekül induziert werden, die nach dem Zufallsprinzip innerhalb und außerhalb eine verbesserte elektromagnetischen (EM) Feld an einer Kreuzung nanometergroßen Silber Nanoaggregate bewegt. Daher gilt das Blinken einfache Beweise für die Einzelmolekül-Erkennung, verglichen mit einer Technik, die mit einer Poisson-Verteilung von SERS Intensität und eine Bi-Analyt2,3,17. Die detaillierten Mechanismen des blinkenden und schwankenden Spektrums, das molekulare Verhalten auf der Ag-Oberfläche stark abhängen kann, sind jedoch nach wie vor umstritten.
In früheren Studien wurde blinken SERS analysiert mithilfe der Autokorrelationsfunktion, die die Diffusionskoeffizienten und Konzentration der Moleküle, die eine verbesserte EM Feld12,13,14 zunehmenden berechnen können . Darüber hinaus hat der zeitliche Verlauf der Signal-15eine normalisierte Standardabweichung Punktzahl, die Instabilität in die Gesamtintensität darstellt, abgeleitet. Jedoch können diese analytische Ansätze auf das Verhalten von wenigen Molekülen beruhen. Im Gegensatz dazu kann in eine super-Resolution Imaging blinkender SERS, Einzelmolekül-Verhalten in einem erweiterten EM-Feld identifizierten16sein. Allerdings können diese Techniken solche Parameter nur in einer erweiterten EM-Feld erhalten. Das zufällige Verhalten eines einzelnen Moleküls in einem weiten Bereich (z. B. in SERS blinkt) kann als ein Potenzgesetz, anstatt eine durchschnittliche4,5,6,7,8 dargestellt werden ,9,10,11, ähnlich wie blinkende Fluoreszenz aus einem einzigen Halbleiter Quantum Dot (QD)18,19. Durch den Einsatz einer Kraft Gesetz Analyse4,5,6,7,8,9,10,11, molekulare Verhalten kann im hellen Zustand (in der erweiterten EM-Feld) und dunklen Zustand10geschätzt werden; Das heißt, kann das Verhalten des Moleküls Silber vollflächig geschätzt werden.
Für diese Technik sind Silber kolloidales Nanoaggregates verwendeten4,5,6,7,8,9,10,11. Diese Nanoaggregates zeigen verschiedene lokalisierte Oberflächen Plasmon-Resonanz (LSPR)-Bands, die stark verbesserte elektromagnetische Felder beeinflussen, wenn sie aufgeregt bei bestimmten Wellenlängen sind. So erhalten Sie sofort SERS-Active Silber Nanopartikel in kolloidalen Suspension und einige Daten vorhanden sind. Bei einfachen Nanostrukturen, die bestimmte Größen, Formen und Arrangements haben, kann die LSPR Abhängigkeit des SERS blinken andere Abhängigkeiten7verbergen; nämlich, wenn das gut oder schlecht Nanostruktur, LSPR verwendet wird, werden die Parameter konstant, und die anderen Abhängigkeiten werden daher ausgeblendet werden. Kraft Gesetzes Analyse wurde verwendet, um verschiedene Abhängigkeiten von der blinkenden SERS aus Silber kolloidales Nanoaggregates4,5,6,7,8, zu entdecken 9 , 10 , 11.

<table><tbody><tr><td>Silbernitrat, 99,8%</td><td>Wako</td><td>194-00832</td><td></td></tr><tr><td>Trinatriumcitrat-Dihydrat, 99. %</td><td>Wako</td><td>191-01785</td><td></td></tr><tr><td>Poly-L-Lysin wässrige Lösung, 0,1%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P8920</td><td></td></tr><tr><td>3,3'-Disulfopropylthiacyanin-Triethylamin</td><td>Hayashibara Biochemical Laboratories</td><td>NK-2703</td><td>eine Art Thiacyanin-Farbstoffe</td></tr><tr><td>3,3'-Diethyl-5,5'-dichlor-9-methylthiacarbocyanin, Jodsalz</td>, <td>Hayashibara Biochemical Laboratories</td>, <td>SMP-9</td>, <td>eine Art von Thiacarobocyanin-Farbstoffen</td></tr><tr><td>: Natriumchlorid, 99,5%Wako</td><td></td> <td>191-01665</td><td></td></tr><tr><td>Dimroth-Kondensator</td>, <td>Iwaki</td><td>61-9722-22</td>, <td>bezogen von AS ONE</td></tr><tr><td>Magnetrührer</td><td>Corning</td><td>DC-420D</td><td></td></tr><tr><td>Ölbad</td><td>Advantech</td><td>OS-220</td><td></td></tr><tr><td>Glasplatte</td><td>Matsunami</td><td>S-1112</td><td>Objektträger</td></tr><tr><td>Gebläse</td><td>Hozan</td><td>Z-288</td><td>Luftstaubwedel</td></tr><tr><td>Liquid Blocker</td><td>Stift Daido Sangyo</td><td></td><td>LIQUID BLOCKER (Super Pap Pen). Gebrauchsfertiger Hydrophobe-Barrierestift für immunhistochemische Anwendungen</td></tr><tr><td>Inverses Mikroskop</td><td>Olympus</td><td>IX-70</td><td></td></tr><tr><td>Objektiv</td><td>Olympus</td><td>LCPlanFl 60-fach;</td><td>NA 0,7</td></tr><tr><td>Dunkelfeld-Kondensor</td><td>Olympus</td><td>U-DCD</td><td>NA 0.8&ndash; 0.92</td></tr><tr><td>Gekühlte digitale CCD-Kamera</td><td>Hamamatsu</td><td>ORCA-AG</td><td>gesteuert durch Software Aqua Cosmos</td></tr><tr><td>Software für die gekühlte digitale CCD-Kamera</td><td>Hamamatsu</td><td>AquaCosmos</td><td>auch zur Ableitung der Zeitprofile aus den blinkenden Flecken im Video&nbsp;</td></tr><tr><td>Farb-CCD-Kamera</td><td>ELMO</td><td>TNC-C920</td><td>wird für die Analyse nicht verwendet</td></tr><tr><td>DPSS-Laser</td><td>RGB-Lasersystem</td><td>NovaPro532-75</td><td>&lambda; = 532 nm; 60 mW (entspricht einer Leistungsdichte von 600 W/cm2)</td></tr><tr><td>Störfilter</td><td>Semrock</td><td>LL01-532-12.5</td><td></td></tr><tr><td>Langpassfilter</td><td>Semrock</td><td>BLP01-532R-25</td><td></td></tr><tr><td>Software zur Unterscheidung und Zählung der Hell-/Dunkelereignisse</td><td>Hausmädchen</td><td></td><td>programmiert mit C++</td></tr><tr><td>Software für den Einbau nach einem Potenzgesetz</td><td>LightStone</td><td>Origin6.1</td><td></td></tr></tbody></table>

beobachtung und analyse der oberfläche-enhanced raman-streuung zu blinken

Observation and Analysis of Blinking Surface-enhanced Raman Scattering

Aus einem einzigen Molekül an eine silberne Nanoaggregate-Kreuzung wird blinkend Oberfläche-enhanced Raman-Streuung (SERS) beobachtet. Hier ist ein Protokoll zum Vorbereiten der SERS-Active präsentiert Silber Nanoaggregate, eine Video von bestimmten blinkenden Stellen im mikroskopischen Bild aufzeichnen und analysieren die blinkenden Statistiken. In dieser Analyse reproduziert ein Potenzgesetz Wahrscheinlichkeitsverteilungen für helle Veranstaltungen im Verhältnis zu ihrer Dauer. Die Wahrscheinlichkeitsverteilungen für dunklen Ereignisse sind durch ein Potenzgesetz mit einer Exponentialfunktion ausgestattet. Die Parameter des Kraft Gesetzes darstellen molekulare Verhalten in hellen und dunklen Staaten. Die Random-Walk-Modell und die Geschwindigkeit des Moleküls über die gesamte Silberoberfläche können geschätzt werden. Es ist schwer zu schätzen, auch bei Verwendung von Durchschnittswerten, Autokorrelation Funktionen und Höchstauflösung SERS Imaging. In Zukunft sollte Kraft Gesetz Analysen mit spectral imaging, kombiniert werden, da die Ursprünge des blinken von dieser Analysemethode allein nicht bestätigt werden können.

Aus der silbernen Nanoaggregates mit Poly-L-Lysin ausgearbeiteten Protokoll 1.2 sind mehrfarbige blinkende Spots von SERS und Oberfläche verbessert Fluoreszenz beobachtet, wie in Abbildung 111gezeigt. Im Gegensatz dazu wurden eintönige farbige blinkende Flecken von SERS mit der Farbstoffmoleküle ausgearbeiteten Protokoll 1.37,8,9,<s...

Dieses Protokoll beschreibt die Analyse der blinkende Oberfläche-enhanced Raman Streuung durch die Irrfahrt eines einzelnen Moleküls auf einer silbernen Oberfläche mittels macht Gesetze.

Beobachtung und Analyse der Oberfläche-enhanced Raman-Streuung zu blinken

From a single molecule at a silver nanoaggregate junction, blinking surface-enhanced Raman scattering (SERS) is observed. Here, a protocol is presented on ...

Das übergeordnete Ziel dieser Analyse der durch Blinkende Oberfläche verstärkten Raman-Streuung ist es, das Verhalten einzelner Moleküle auf Metall-Nanopartikeloberflächen zu untersuchen. Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen in der Grenzflächen- und Korallenforschung über das Arbeitsverhalten von Fest-Flüssig-Grenzflächen zu beantworten. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass viele Daten gesammelt werden können, da etwa ein Dutzend blinkende Flecken gleichzeitig in einem Video beobachtet werden können. Um diesen Vorgang zu starten, waschen Sie zwei Glasobjektträger mit Flüssigwaschmittel und Leitungswasser.Spülen Sie die Objektträger mit destilliertem Wasser ab und lassen Sie sie an der Luft trocknen. Tragen Sie anschließend eine wässrige Lösung von 0,1 % Poly-L-Lysin auf einen trockenen Objektträger auf. Lassen Sie die Lösung zwei bis drei Sekunden lang auf dem Objektträger ruhen.Verwenden Sie dann ein Druckluftgebläse, um die überschüssige Lösung zu entfernen und den Objektträger zu trocknen. Tragen Sie anschließend eine Suspension aus kolloidalen Silbernanopartikeln auf den Objektträger auf. Lassen Sie die Aufhängung zwei bis drei Sekunden einwirken.Trocknen Sie die Rutsche mit Druckluft. Verwenden Sie dann einen hydrophoben Barrierestift, um einen 26 Millimeter x 26 Millimeter großen Bereich auf dem Objektträger vollständig zu umschließen. Lassen Sie die Barriere trocknen.Lassen Sie destilliertes Wasser auf die Rutsche fallen, um den geschlossenen Bereich zu füllen. Decken Sie den Objektträger mit dem zweiten sauberen, trockenen Glasobjektträger ab, um Wasserverdunstung zu verhindern. Platzieren Sie die Objektträgerbaugruppe auf dem Probentisch des inversen Mikroskops.Beleuchten Sie den Objektträger mit weißem Licht durch einen Dunkelfeldkondensator. Fokussieren Sie sich auf Flecken verschiedener Farben, indem Sie von einer 2-fach-Objektivlinse zu einer 60-fach-Objektivlinse wechseln. Verwenden Sie als Nächstes einen diodengepumpten Festkörper-Dauerstrichlaser mit 532 Nanometern, einen Bandpass-Interferenzfilter und eine Linse, um die Probe mit einem abgeschwächten Strahl in einem Winkel von 30 Grad relativ zur Probenoberfläche zu beleuchten.Verschieben Sie die Laserbeleuchtung in die Mitte der Ansicht und passen Sie die z-Richtung des Probentisches leicht an, um den Fokus auf die Spots zu verfeinern. Betrachten Sie die Aggregate als monotone Flecken vor einem einheitlichen Hintergrund. Schalten Sie als Nächstes den Laser aus und setzen Sie einen Filter mit langer Durchlasskante nach der Objektivlinse ein.Beleuchten Sie die Probe mit dem Laser in einem Winkel von 30 Grad relativ zur Probenoberfläche durch den Interferenzfilter und die externe Linse. Bewegen Sie die Bühne in x- und y-Richtung, um die blinkenden Punkte zu finden. Verwenden Sie dann eine tiefkühle digitale CCD-Kamera mit einer Bildzeit von 61 bis 120 Millisekunden, um ein 20-minütiges Video der Spots aufzunehmen.Um die Analyse zu starten, öffnen Sie das aufgenommene Video in der CCD-Kamerasoftware. Klicken und ziehen Sie, um Bereiche mit und ohne blinkende Punkte auszuwählen. Führen Sie eine zeitliche Analyse durch, um ein Signalintensitäts-Zeitprofil für die Flecken und dunklen Bereiche abzuleiten.Erstellen Sie auf diese Weise Profile für alle blinkenden Flecken und dunklen Bereiche von Interesse. Generieren Sie dann Wahrscheinlichkeitsverteilungen für helle und dunkle Ereignisse relativ zu ihrer Dauer. Mehrfarbige blinkende Flecken wurden von SERS von Silber-Nano-Aggregaten beobachtet, die mit Poly-L-Lysin-beschichteten Objektträgern hergestellt wurden.Das Blinksignal wird auf den Random Walk einzelner Moleküle an Silber-Nano-Aggregatverbindungen zurückgeführt. Die Signale des einzelnen Nanoaggregats zeigten im Gegensatz zur blinkenden Fluoreszenz eines Quantenpunkts im Laufe der Zeit unterschiedliche Intensitäten. Der Schwellenwert für helle Ereignisse wurde auf drei Standardabweichungen über der Ausgangsintensität festgelegt, und die Dauer von hellen und dunklen Ereignissen wurde für jeden Punkt bestimmt.Die Wahrscheinlichkeitsverteilung heller Ereignisse wurde gegen die Ereignisdauer als Linie und ein logarithmisches Diagramm dargestellt, während die Wahrscheinlichkeitsverteilung dunkler Ereignisse gegen die Dauer als Kurve dargestellt wurde. Da die Dauer dunkler Ereignisse im Allgemeinen länger war als die hellen geraden Dauern, waren die Potenzgesetz-Exponenten für helle Ereignisse tendenziell kleiner als die für dunkle Ereignisse. Kürzere Trunkierungszeiten für dunkle Ereignisse deuteten auf einen schnelleren molekularen Random Walk, eine höhere Energiebarriere von einem nicht-emittiven Zustand in einen emittierenden Zustand oder eine Kombination aus beidem hin.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie blinkende SERS-Phänomene beobachten und analysieren können.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Chemistry

Chemie

Wir diskutieren den Bau und Betrieb einer komplexen nichtlinearen optischen System, das ultraschnelle all-optische Schaltelemente verwendet zu isolieren Raman von Fluoreszenz-Signalen. Mit diesem System sind wir in der Lage, erfolgreich getrennt Raman-und Fluoreszenz-Signale nutzen Pulsenergien und mittleren Leistungen, die biologisch unbedenklich bleiben.

Ablehnung des Fluorescence Resonance Hintergrund in und Spontane Raman Mikrospektroskopie

Quelle: Espinoza, R., et al. Zweifarbige, zweifarbige Raman-Streubildgebung des Gehirns von Mäusen für die Gewebediagnostik. J. Vis. exp. (2022).  Das Video zeigt die zweifarbige Bildgebung der stimulierten Raman-Streuung (SRS) von Hirngewebeschnitten von Mäusen. Zwei synchronisierte Laserstrahlen werden auf den Gewebeschnitt gerichtet, um molekulare Schwingungen anzuregen, was zu einer relativen Intensitätsänderung der Strahlen führt. Lipide und Proteine im Gewebe werden mit Hilfe...

Zweifarbige stimulierte Raman-Streubildgebung von Hirngewebe von Mäusen

Wir beschreiben die Herstellung und Charakterisierung nanobiologischer Systeme, indem wir nanostrukturierte Substrate mit immobilisierten Proteinen und Aptameren verbinden. Die relevanten experimentellen Schritte, die die lithographische Herstellung nanostrukturierter Substrate, die Biofunktionalisierung und die charakterisierte oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) umfassen, werden berichtet. Die SERS-Detektion von oberflächenimmobilisierten Proteinen und die Untersuchung der...

Oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie Detektion von Biomolekülen Mit EBL Fabricated nanostrukturierte Substrate

Wir beschreiben die Konstruktion eines schnellen continuous-Hohlleiter-stimuliert-Brillouin-Streuung (CW-SBS)-Spektrometers. Das Spektrometer beschäftigt einphasiger Diodenlaser und eine atomare Dampf Notchfilter Transmissionsspektren trübe/nicht-trübe Proben mit hoher Spektralauflösung zu erwerben Geschwindigkeiten bis zu 100fach schneller als die der vorhandenen CW-SBS-Spektrometer. Diese Verbesserung ermöglicht High-Speed-Brillouin Materialanalyse.<br...

High-Speed-Dauerstrich-stimulierten Brillouin-Streuung Spektrometer für Materialanalyse

In diesem Manuskript wird die Implementierung eines stimulierten Raman-Streumikroskops (SRS) beschrieben, das durch die Integration eines SRS-Experimentalaufbaus mit einem Laser-Scanning-Mikroskop gewonnen wurde. Das SRS-Mikroskop basiert auf zwei Femtosekunden (fs) Laserquellen, einem Ti-Sapphire (Ti:Sa) und einem synchronisierten optischen parametrischen Oszillator (OPO).

Implementierung eines nichtlinearen Mikroskops auf Basis der stimulierten Raman-Streuung

Die stimulierte Raman-Streumikroskopie (SRS) ermöglicht eine selektive, markierungsfreie Abbildung bestimmter chemischer Bestandteile und wurde effektiv zur Abbildung von Lipidmolekülen in vivo eingesetzt. Hier geben wir eine kurze Einführung in das Prinzip der SRS-Mikroskopie und beschreiben Methoden zu deren Einsatz bei der bildgebenden Lipidspeicherung bei Caenorhabditis elegans.

Markierungsfreie Bildgebung der Lipidspeicherdynamik in Caenorhabditis elegans mit stimulierter Raman-Streumikroskopie

Die stimulierte Raman-Streuung (SRS) ist eine leistungsstarke, zerstörungsfreie und markierungsfreie Bildgebungstechnik. Eine aufkommende Anwendung ist die stimulierte Raman-Histologie, bei der die zweifarbige SRS-Bildgebung an den Protein- und Lipid-Raman-Übergängen verwendet wird, um Pseudo-Hämatoxylin- und Eosin-Bilder zu erzeugen. Hier demonstrieren wir ein Protokoll für die zweifarbige SRS-Bildgebung in Echtzeit für die Gewebediagnose.

Echtzeit-, zweifarbige stimulierte Raman-Streubildgebung des Mausgehirns für die Gewebediagnose

Wir präsentieren ein Protokoll zur Aufnahme chemischer Bilder mit breitbandig stimulierter Raman-Streuung (SRS) -Mikroskopie. Basierend auf einem SRS-Mikroskop, das mit differentieller Mehrkanal-Lock-in-Detektion arbeitet, beschreibt das Protokoll die Probenvorbereitung, die Anpassung der SRS-Vorrichtung und die Chemometrie, um verschiedene Bestandteile chemisch heterogener Proben zu entwirren.

Chemische Multiplex-Bildgebung auf Basis einer breitbandstimulierten Raman-Streumikroskopie

Ein Weitfeld-Fourier-Transformationsmikroskop, das auf einem kompakten und ultrastabilen bibrechenden Interferometer basiert, ermöglicht die parallele Erfassung von Spektren für alle Pixel eines 2D-Detektors. Der Zeitdomänenansatz ermöglicht die Entschränkung von Photolumineszenz- und Raman-Signalen und ermöglicht eine schnelle Raman-Abbildung (~5 ms/Pixel) mit einer räumlichen Auflösung von ~1 μm und einer spektralen Auflösung von 23 cm-1 .

Ein multimodales Weitfeld-Fourier-Transformations-Ramanmikroskop

Hier präsentieren wir ein Protokoll zur Analyse einzelner kleiner extrazellulärer Vesikel (sEVs) mittels label-freier, oberflächenverstärkter Raman-Spektroskopie (SERS), was minimalinvasive Krankheitsdiagnostik und Bewertung von sEVs als therapeutische Verabreichungsmittel ermöglicht.

Erforschung der Anwendung oberflächenverstärkter Raman-Streuung-basierter Biosensierung einzelner sEVs in der Krankheitsdiagnose und -therapie

Erfahren Sie die Analyse von blitzendem oberflächenverstärktem Raman-Streuen zur Untersuchung einzelner Moleküle auf Silberoberflächen. Diese Methode ermöglicht die gleichzeitige Beobachtung mehrerer Blitzpunkte und liefert wertvolle Daten über molekulares Verhalten an fest-flüssigen Grenzflächen.

Beobachtung und Analyse der Oberfläche-enhanced Raman-Streuung zu blinken

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