Name: Herstellung eines Polydimethylsiloxan (PDMS)-basierten flexiblen oberflächenverstärkten Raman-Streusubstrats (SERS) für die hochempfindliche Detektion (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-11-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 3 min 33 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung flexibler SERS-Substrate aus PDMS mit einfach synthetisierten Silbernanopartikeln für die hochempfindliche Detektion von R6G und Thiram. Diese umweltfreundliche Methode ermöglicht präzise Analysen ohne komplexe Experimentierbedingungen.

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Die Forschung wird von der National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61974004 und 61931018) sowie dem National Key R&D Program of China (Grant No. 2021YFB3200100) unterstützt. Die Studie würdigt das Elektronenmikroskopie-Labor der Universität Peking für den Zugang zu Elektronenmikroskopen. Darüber hinaus bedankt sich die Forschung bei Ying Cui und der School of Earth and Space Science der Peking University für ihre Unterstützung bei Raman-Messungen.

1. Synthese von Nanopartikeln
<ol><li>Herstellung von Silbernitratlösung<ol><li>Mit einer Präzisionswaage werden 0,0017 g Silbernitrat in AR-Qualität (AgNO3, siehe Materialtabelle) abgemessen und zu 10 ml deionisiertem Wasser (DI) gegeben. Rühren Sie die Mischung um, um eine 10-3 mol/LAgNO3-Lösung zu erhalten.</li>
	</ol></li>
	<li>Herstellung des Silber-Ammoniak-Komplexes<ol><li>Nehmen Sie 1 ml Ammoniakwasser in AR-Qualität (NH3. H2O, siehe Werkstofftabelle) mit einer Spritze aufrufen und unter Rühren tropfenweise in die Silbernitratlösung geben. Stoppen Sie die tropfenweise Zugabe, wenn die Lösung klar wird.</li>
	</ol></li>
	<li>Herstellung der Glukoselösung<ol><li>Mit einer präzisen Waage 0,36 g Glukosepulver in AR-Qualität (siehe Materialtabelle) abmessen und zu 10 ml DI-Wasser hinzufügen. Rühren Sie die Mischung gründlich um, um eine 0,2 M Glukoselösung zu erhalten.</li>
	</ol></li>
	<li>Synthese von Silbernanopartikeln (AgNPs)<ol><li>Mit einer Pipettenpistole werden 30 μl des Silber-Ammoniak-Komplexes (hergestellt in Schritt 1.2) in Abständen von 30 Minuten zu der Glukoselösung (hergestellt in Schritt 1.3) gegeben. Wiederholen Sie diesen Vorgang 4-6 Mal unter Rühren, bis die Lösung gelb wird.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Vorbereitung von flexiblen Substraten
<ol><li>Vorbereitung des PDMS-Substrats<ol><li>Um das PDMS-Substrat zu synthetisieren, nehmen Sie etwa 5 g PDMS-A-Lösung und fügen Sie B-Lösung (aus einem handelsüblichen Kit, siehe Materialtabelle) in einem Verhältnis von 1:10 hinzu.</li>
		<li>Rühren Sie um und mischen Sie die PDMS-A- und -B-Lösungen gründlich.</li>
		<li>Das gemischte PDMS in eine quadratische Form geben und anschließend im 80 °C heißen Backofen 2 h backen.</li>
		<li>Nachdem Sie das PDMS durch den obigen Prozess ausgehärtet haben, schneiden Sie das PDMS mit einem Skalpell entlang des dunklen Gitters der Petrischale und erstellen Sie kleine PDMS-Würfel mit Abmessungen von ca. 1 cm x 1 cm.</li>
	</ol></li>
	<li>Modifikation der Oberfläche<ol><li>Unterziehen Sie die oben genannten kleinen PDMS-Stücke einer Plasmabehandlung. Verwenden Sie einen tragbaren Plasmaprozessor (siehe Materialtabelle) und bewegen Sie ihn ca. 5-10 cm über der PDMS-Oberfläche hin und her, um eine Oberflächenplasmabehandlung durchzuführen.</li>
		<li>Verwenden Sie den Plasmaprozessor, um die Oberfläche zu modifizieren, indem Sie die Bildung von Hydroxylgruppen auf der PDMS-Oberfläche induzieren und sie hydrophil machen27.</li>
	</ol></li>
	<li>Modifikation mit APTES<ol><li>Bereiten Sie eine 10%ige APTES-Lösung vor (siehe Materialtabelle).</li>
		<li>Das in Schritt 2.2 erhaltene oberflächenmodifizierte PDMS wird in die APTES-Lösung getaucht und 10 h einwirken gelassen. Dadurch kann APTES an die Hydroxylgruppen auf der PDMS-Oberfläche binden.</li>
	</ol></li>
	<li>Selbstorganisation von AgNPs<ol><li>Das in Schritt 2.3 erhaltene PDMS-Substrat wird 10 h lang in die in Schritt 1.4 synthetisierte AgNPs-Lösung getaucht. Dadurch werden die AgNPs selbst auf dem PDMS-Substrat zusammengebaut, wodurch das endgültige flexible SERS-Detektionssubstrat entsteht.</li>
	</ol></li>
</ol>

Herstellung eines flexiblen Substrats für die SERS-Detektion von R6G und Thiram

<ol><li>Zheng, F., Ke, W., Shi, L., Liu, H., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+Au-Ag+janus+nanoparticle+engineered+ratiometric+surface-enhanced+Raman+scattering+aptasensor+for+ochratoxin+A+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Plasmonic Au-Ag janus nanoparticle engineered ratiometric surface-enhanced Raman scattering aptasensor for ochratoxin A detection.</a> Analytical Chemistry. 91 (18), 11812-11820 (2019).</li>
<li>Zhou, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size-tunable+gold+aerogels%3A+a+durable+and+misfocus-tolerant+3D+substrate+for+multiplex+SERS+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Optical+Materials%22%5BJournal%5D)">Size-tunable gold aerogels: a durable and misfocus-tolerant 3D substrate for multiplex SERS detection.</a> Advanced Optical Materials. 9 (17), 2100352(2021).</li>
<li>Fan, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+oxide+and+shape-controlled+silver+nanoparticle+hybrids+for+ultrasensitive+single-particle+surface-enhanced+Raman+scattering+%28SERS%29+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Graphene oxide and shape-controlled silver nanoparticle hybrids for ultrasensitive single-particle surface-enhanced Raman scattering (SERS) sensing.</a> Nanoscale. 6 (9), 4843-4851 (2014).</li>
<li>Xu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene-veiled+gold+substrate+for+surface-enhanced+Raman+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Graphene-veiled gold substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy.</a> Advanced Materials. 25 (6), 928-933 (2013).</li>
<li>Li, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene-coated+Si+nanowires+as+substrates+for+surface-enhanced+Raman+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Graphene-coated Si nanowires as substrates for surface-enhanced Raman scattering.</a> Applied Surface Science. 541, 0169-4332 (2021).</li>
<li>Chin, C. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+sensitivity+enhancement+of+multi-shaped+silver-nanoparticle-decorated+hydrophilic+PVDF-based+SERS+substrates+using+solvating+pretreatment%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators%3A+B.+Chemistry%22%5BJournal%5D)">High sensitivity enhancement of multi-shaped silver-nanoparticle-decorated hydrophilic PVDF-based SERS substrates using solvating pretreatment.</a> Sensors and Actuators: B. Chemistry. 347, 130614(2021).</li>
<li>Volpe, G., Noack, M., Acimovic, S. S., Reinhardt, C., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-field+mapping+of+plasmonic+antennas+by+multiphoton+absorption+in+poly%28methyl+methacrylate%29%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Near-field mapping of plasmonic antennas by multiphoton absorption in poly(methyl methacrylate).</a> Nano Letters. 12 (9), 4864-4868 (2012).</li>
<li>Novikov, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fractal+shaped+periodic+metal+nanostructures+atop+dielectric-metal+substrates+for+SERS+applications%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Photonics%22%5BJournal%5D)">Fractal shaped periodic metal nanostructures atop dielectric-metal substrates for SERS applications.</a> ACS Photonics. 7 (7), 1708-1715 (2020).</li>
<li>Li, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((300+mm+wafer-level%2C+ultra-dense+arrays+of+Au-capped+nanopillars+with+sub-10+nm+gaps+as+reliable+SERS+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">300 mm wafer-level, ultra-dense arrays of Au-capped nanopillars with sub-10 nm gaps as reliable SERS substrates.</a> Nanoscale. 6 (21), 12391-12396 (2014).</li>
<li>Mecker, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+melamine+detection+in+multiple+sample+matrices+with+a+portable+Raman+instrument+using+surface-enhanced+Raman+spectroscopy-active+gold+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Analytica+Chimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Selective melamine detection in multiple sample matrices with a portable Raman instrument using surface-enhanced Raman spectroscopy-active gold nanoparticles.</a> Analytica Chimica Acta. 733, 48-55 (2012).</li>
<li>Shao, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PLLA+nanofibrous+paper-based+plasmonic+substrate+with+tailored+hydrophilicity+for+focusing+SERS+detection%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">PLLA nanofibrous paper-based plasmonic substrate with tailored hydrophilicity for focusing SERS detection.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 7, 5391-5399 (2015).</li>
<li>Chen, Y. M., Ge, F. Y., Guang, S. Y., Cai, Z. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost+and+large-scale+flexible+SERS-cotton+fabric+as+a+wipe+substrate+for+surface+trace+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Low-cost and large-scale flexible SERS-cotton fabric as a wipe substrate for surface trace analysis.</a> Applied Surface Science. 436, 111-116 (2018).</li>
<li>Yang, L., Zhen, S. J., Li, Y. F., Huang, C. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silver+nanoparticles+deposited+on+graphene+oxide+for+ultrasensitive+surface-enhanced+Raman+scattering+immunoassay+of+cancer+biomarker%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Silver nanoparticles deposited on graphene oxide for ultrasensitive surface-enhanced Raman scattering immunoassay of cancer biomarker.</a> Nanoscale. 10, 11942-11947 (2018).</li>
<li>Creedon, N. C., Lovera, P., Furey, A., O'Riordan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transparent+polymer-based+SERS+substrates+templated+by+a+soda+can%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators%2C+B%22%5BJournal%5D)">Transparent polymer-based SERS substrates templated by a soda can.</a> Sensors and Actuators, B. 259, 64-74 (2018).</li>
<li>Shiohara, A., Langer, J., Polavarapu, L., Marzan, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution+processed+polydimethylsiloxane%2Fgold+nanostar+flexible+substrates+for+plasmonic+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Solution processed polydimethylsiloxane/gold nanostar flexible substrates for plasmonic sensing.</a> Nanoscale. 6, 9817-9823 (2014).</li>
<li>Guo, H. Y., Jiang, D., Li, H. B., Xu, S. P., Xu, W. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+efficient+construction+of+silver+nanosphere+dimers+on+poly+%28dimethylsiloxane%29+sheets+for+surface-enhanced+Raman+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Highly efficient construction of silver nanosphere dimers on poly (dimethylsiloxane) sheets for surface-enhanced Raman scattering.</a> Journal of Physical Chemistry C. 117, 564-570 (2013).</li>
<li>Park, S., Lee, J., Ku, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transparent+and+flexible+surface-enhanced+Raman+scattering+%28SERS%29+sensors+based+on+gold+nanostar+arrays+embedded+in+silicon+rubber+film%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Transparent and flexible surface-enhanced Raman scattering (SERS) sensors based on gold nanostar arrays embedded in silicon rubber film.</a> ACS Applied Materials Interfaces. 9, 44088-44095 (2017).</li>
<li>Li, L. M., Chin, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+fabrication+of+a+flexible+and+transparent+Ag+nanocubes%40+PDMS+film+as+a+SERS+substrate+with+high+performance%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+%26+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Rapid fabrication of a flexible and transparent Ag nanocubes@ PDMS film as a SERS substrate with high performance.</a> ACS Applied Materials & Interfaces. 12 (33), 37538-37548 (2020).</li>
<li>Yang, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+detection+using+two-dimensional+shell-isolated+nanoparticle+film%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Raman+Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">Quantitative detection using two-dimensional shell-isolated nanoparticle film.</a> Journal of Raman Spectroscopy. 48, 919-924 (2017).</li>
<li>Fortuni, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+synthesis+of+Au-shelled+Ag+nanoparticles+on+PDMS+for+flexible%2C+long-life%2C+and+broad+spectrum-sensitive+SERS+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">In situ synthesis of Au-shelled Ag nanoparticles on PDMS for flexible, long-life, and broad spectrum-sensitive SERS substrates.</a> Chemical Communications. 53 (82), 11298-11301 (2017).</li>
<li>Wu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graphene+oxide+scroll+meshes+prepared+by+molecular+combing+for+transparent+and+flexible+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials+Technologies%22%5BJournal%5D)">Graphene oxide scroll meshes prepared by molecular combing for transparent and flexible electrodes.</a> Advanced Materials Technologies. 2 (2), 1600231(2017).</li>
<li>Li, Z. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silver+nanowire-templated+molecular+nanopatterning+and+nanoparticle+assembly+for+surface-enhanced+Raman+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry-A+European+Journal%22%5BJournal%5D)">Silver nanowire-templated molecular nanopatterning and nanoparticle assembly for surface-enhanced Raman scattering.</a> Chemistry-A European Journal. 25 (45), 10561-10565 (2019).</li>
<li>Zhan, H. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transfer+printing+for+preparing+nanostructured+PDMS+film+as+flexible+SERS+active+substrate%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Part+B%3A+Engineering%22%5BJournal%5D)">Transfer printing for preparing nanostructured PDMS film as flexible SERS active substrate.</a> Composites Part B: Engineering. 84, 222-227 (2016).</li>
<li>West, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Searching+for+better+plasmonic+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Laser+%26+Photonics+Reviews%22%5BJournal%5D)">Searching for better plasmonic materials.</a> Laser & Photonics Reviews. 4, 795-808 (2010).</li>
<li>Anastassiades, M., Lehotay, S. J., Štajnbaher, d, Schenck, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+and+easy+multiresidue+method+employing+acetonitrile+extraction%2Fpartitioning+and+%26%2334%3Bdispersive+solid-phase+extraction%26%2334%3B+for+the+determination+of+pesticide+residues+in+produce%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+AOAC+International%22%5BJournal%5D)">Fast and easy multiresidue method employing acetonitrile extraction/partitioning and &#34;dispersive solid-phase extraction&#34; for the determination of pesticide residues in produce.</a> Journal of AOAC International. 86 (2), 412-431 (2003).</li>
<li>A green chemistry synthesis of Ag nanoparticles and their concentrated distribution on PDMS elastomer film for more sensitive SERS detection. Zhu, J., et al. 2017 19th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS), , (2017).</li>
<li>Damalas, C. A., Eleftherohorinos, I. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pesticide+exposure%2C+safety+issues%2C+and+risk+assessment+indicators%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Environmental+Research+and+Public+Health%22%5BJournal%5D)">Pesticide exposure, safety issues, and risk assessment indicators.</a> International Journal of Environmental Research and Public Health. 8 (5), 1402-1419 (2011).</li>
<li>Zannotti, M., Rossi, A., Giovannetti, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SERS+activity+of+silver+nanosphere%2C+triangular+nanoplates%2C+hexagonal+nanoplates+and+quasi-spherical+nanoparticles%3A+effect+of+shape+and+morphology%5BTitle%5D)+AND+%22Coatings%22%5BJournal%5D)">SERS activity of silver nanosphere, triangular nanoplates, hexagonal nanoplates and quasi-spherical nanoparticles: effect of shape and morphology.</a> Coatings. 10, 288(2020).</li>
<li>Zhu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+fabrication+of+ultrasensitive+and+uniform+surface-enhanced+Raman+scattering+substrates+for+the+trace+detection+of+pesticides%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomaterials%22%5BJournal%5D)">Large-scale fabrication of ultrasensitive and uniform surface-enhanced Raman scattering substrates for the trace detection of pesticides.</a> Nanomaterials. 8 (7), 520(2018).</li>
<li>Lu, H., Zhu, L., Zhang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mixing+assisted+%26%2334%3Bhot+spots%26%2334%3B+occupying+SERS+strategy+for+highly+sensitive+in+situ+study%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Mixing assisted &#34;hot spots&#34; occupying SERS strategy for highly sensitive in situ study.</a> Analytical Chemistry. 90 (7), 4535-4543 (2018).</li>
<li>Mao, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+surface-enhanced+Raman+scattering+sensors+based+on+nanopillar+forests+realized+by+an+oxygen-plasma-stripping-of-photoresist+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Microfluidic surface-enhanced Raman scattering sensors based on nanopillar forests realized by an oxygen-plasma-stripping-of-photoresist technique.</a> Small. 10 (1), 127-134 (2014).</li>
<li>Zhang, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small+and+sharp+triangular+silver+nanoplates+synthesized+utilizing+tiny+triangular+nuclei+and+their+excellent+SERS+activity+for+selective+detection+of+Thiram+residue+in+soil%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Small and sharp triangular silver nanoplates synthesized utilizing tiny triangular nuclei and their excellent SERS activity for selective detection of Thiram residue in soil.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 9, 17387-17398 (2017).</li>
<li>Zhu, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+dithiocarbamate+pesticides+with+a+spongelike+surface-enhanced+raman+scattering+substrate+made+of+reduced+graphene+oxide-wrapped+silver+nanocubes%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Detection of dithiocarbamate pesticides with a spongelike surface-enhanced raman scattering substrate made of reduced graphene oxide-wrapped silver nanocubes.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 9, 39618-39625 (2017).</li>
<li>Zhu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+sensitive+and+label-free+determination+of+thiram+residue+using+surface-enhanced+Raman+spectroscopy+%28SERS%29+coupled+with+paper-based+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Methods%22%5BJournal%5D)">Highly sensitive and label-free determination of thiram residue using surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) coupled with paper-based microfluidics.</a> Analytical Methods. 9, 6186-6193 (2017).</li>
<li>Yu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold-nanorod-coated+capillaries+for+the+SERS-based+detection+of+Thiram%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Nano+Materials%22%5BJournal%5D)">Gold-nanorod-coated capillaries for the SERS-based detection of Thiram.</a> ACS Applied Nano Materials. 2 (1), 598-606 (2019).</li>
<li>Zhang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+and+non-invasive+surface-enhanced+Raman+spectroscopy+%28SERS%29+detection+of+chlorpyrifos+in+fruits+using+disposable+paper-based+substrates+charged+with+gold+nanoparticle%2Fhalloysite+nanotube+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Mikrochim+Acta%22%5BJournal%5D)">Rapid and non-invasive surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) detection of chlorpyrifos in fruits using disposable paper-based substrates charged with gold nanoparticle/halloysite nanotube composites.</a> Mikrochim Acta. 189, 189-197 (2022).</li>
<li>Lee, C. H., Tian, L., Singamaneni, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paper-based+SERS+swab+for+rapid+trace+detection+on+real-world+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Paper-based SERS swab for rapid trace detection on real-world surfaces.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 2, 3429-3435 (2010).</li>
<li>Cheng, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drug+preconcentration+and+direct+quantification+in+biofluids+using+3D-printed+paper+cartridge%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+and+Bioelectronics%22%5BJournal%5D)">Drug preconcentration and direct quantification in biofluids using 3D-printed paper cartridge.</a> Biosensors and Bioelectronics. 189, 113266-113277 (2021).</li>
</ol>

Die Autoren erklären, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

In dieser Studie wurde ein flexibles SERS-Substrat eingeführt, das AgNPs durch chemische Modifikation an PDMS bindet und eine hervorragende Leistung erzielt. Bei der Partikelsynthese, insbesondere bei der Silber-Ammoniak-Komplexsynthese (Schritt 1.2), spielt die Farbe der Lösung eine entscheidende Rolle. Die Zugabe von zu viel Ammoniakwasser kann die Qualität der AgNP-Synthese beeinträchtigen und möglicherweise zu erfolglosen Nachweisergebnissen führen. Während des Syntheseprozesses sollte auf die Substratmodifikation (S...

Die oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS) als eine Art der Raman-Streuung bietet die Vorteile einer hohen Empfindlichkeit und schonender Detektionsbedingungen und kann sogar die Detektion einzelner Moleküle erreichen 1,2,3,4. Metallnanostrukturen, wie Gold und Silber, werden typischerweise als SERS-Substrate verwendet, um die Detektion von Substanzen zu ermöglichen 5,6. Die Verbesserung der elektromagnetischen Kopplung auf nanostrukturierten Oberflächen spielt eine wichtige Rolle in SERS-Anwendungen. Metallische Nanostrukturen mit unterschiedlichen Größen, Formen, Abständen zwischen den Partikeln und Zusammensetzungen können sich zu zahlreichen "Hotspots" zusammenschließen, die aufgrund lokalisierter Oberflächenplasmonenresonanzen intensive elektromagnetische Felder erzeugen 7,8. In vielen Studien wurden Metallnanopartikel mit unterschiedlichen Morphologien als SERS-Substrate entwickelt, was ihre Wirksamkeit bei der Erzielung einer SERS-Verbesserung belegt 9,10.
Flexible SERS-Substrate finden breite Anwendungen, wobei Nanostrukturen in der Lage sind, SERS-Effekte zu erzeugen, die auf flexiblen Substraten abgeschieden werden, um die direkte Detektion auf gekrümmten Oberflächen zu erleichtern. Flexible SERS-Substrate werden zum Detektieren und Sammeln von Analyten auf unregelmäßigen, nicht-planaren oder gekrümmten Oberflächen eingesetzt. Zu den üblichen flexiblen SERS-Substraten gehören Fasern, Polymerfilme und Graphenoxidfilme11, 12, 13, 14. Unter ihnen ist Polydimethylsiloxan (PDMS) eines der am weitesten verbreiteten Polymermaterialien und bietet Vorteile wie hohe Transparenz, hohe Zugfestigkeit, chemische Stabilität, Ungiftigkeit und Haftung15,16,17. PDMS hat einen geringen Raman-Querschnitt, so dass sein Einfluss auf das Raman-Signal vernachlässigbar ist18. Da das PDMS-Prepolymer in flüssiger Form vorliegt, kann es durch Hitze oder Licht ausgehärtet werden, was ein hohes Maß an Kontrollierbarkeit und Komfort bietet. PDMS-basierte SERS-Substrate sind relativ verbreitete flexible SERS-Substrate, die in früheren Studien verwendet wurden, um verschiedene Metallnanopartikel zum Nachweis verschiedener biochemischer Substanzen mit vorbildlicher Leistung einzubetten19,20.
Bei der Herstellung von SERS-Substraten ist die Herstellung von Nanogap-Strukturen von entscheidender Bedeutung. Die physikalische Abscheidungstechnologie bietet Vorteile wie hohe Skalierbarkeit, Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit, erfordert jedoch in der Regel gute Vakuumbedingungen und spezielle Ausrüstung, was ihre praktischen Anwendungen einschränkt21. Darüber hinaus ist die Herstellung von Nanostrukturen im Bereich von wenigen Nanometern mit herkömmlichen Abscheidungstechniken nach wie vor eine Herausforderung22. Folglich können Nanopartikel, die durch chemische Methoden synthetisiert werden, durch verschiedene Wechselwirkungen an flexiblen transparenten Filmen adsorbiert werden, was die Selbstorganisation metallischer Strukturen auf der Nanoskala erleichtert. Um eine erfolgreiche Adsorption zu gewährleisten, können Wechselwirkungen durch physikalische oder chemische Modifikation der Filmoberfläche eingestellt werden, um ihre Oberflächenhydrophiliezu verändern 23. Silbernanopartikel weisen im Vergleich zu Goldnanopartikeln eine bessere SERS-Leistung auf, aber ihre Instabilität, insbesondere ihre Anfälligkeit für Oxidation an der Luft, führt zu einer raschen Abnahme des SERS-Verstärkungsfaktors (EF), was sich auf die Substratleistung auswirkt24. Daher ist es wichtig, eine stabile Partikelmethode zu entwickeln.
Das Vorhandensein von Pestizidrückständen hat große Aufmerksamkeit erregt, was zu einem dringenden Bedarf an robusten Methoden führt, die in der Lage sind, verschiedene Klassen gefährlicher Chemikalien in Lebensmitteln vor Ort schnell zu erkennen und zu identifizieren25,26. Flexible SERS-Substrate bieten einzigartige Vorteile in der Praxis, insbesondere im Bereich der Lebensmittelsicherheit. In diesem Artikel wird eine Methode zur Herstellung eines flexiblen SERS-Substrats vorgestellt, indem synthetisierte glukosebeschichtete Silbernanopartikel (AgNPs) auf ein PDMS-Substrat geklebt werden (Abbildung 1). Das Vorhandensein von Glukose schützt die AgNPs und mildert die Silberoxidation in der Luft. Das Substrat weist eine ausgezeichnete Detektionsleistung auf und ist in der Lage, Rhodamin 6G (R6G) bis zu einer Tiefe von 10-10 M und Pestizid Thiram bis zu 10-8 M mit guter Gleichmäßigkeit zu detektieren. Darüber hinaus kann das flexible Substrat für die Detektion durch Bindung und Probenahme eingesetzt werden, mit zahlreichen potenziellen Anwendungsszenarien.

<table><tbody><tr><td>Ammoniak (NH3.H2O, 25%)</td><td>Beijing Chemical Works</td><td></td><td></td></tr><tr><td>APTES (98%)</td><td>Beyotime</td><td>ST1087</td><td></td></tr><tr><td>BD-20AC Labor Chrona Treater</td><td>Electro-Technic Products Inc.</td><td>12051A</td><td></td></tr><tr><td>D-Glukose</td> Beijing <td>Chemical Works</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Umwelt-Rasterelektronenmikroskop (ESEM)</td><td>FEI</td><td>QUANTA 250</td><td></td></tr><tr><td>Raman-Mikroskop</td><td>Horiba JY</td><td>LabRAM HR</td> Evolution <td></td></tr><tr><td>Rhodamin 6G</td><td>Beijing Chemical Works</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Silikonelastomer-Basis und Silikonelastomer-Härter</td><td>Dow Corning Unternehmen</td><td>SYLGARD 184</td><td></td></tr><tr><td>Silbernitrat</td> Beijing <td>Chemical Works</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Thiram (C6H12N2S2, 99,9%)</td><td>Beijing Chemical Works</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

herstellung eines polydimethylsiloxan (pdms)-basierten flexiblen oberflächenverstärkten raman-streusubstrats (sers) für die hochempfindliche detektion

Fabrication of polydimethylsiloxane (PDMS)-Based Flexible Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) Substrate for Ultrasensitive Detection

In diesem Artikel wird eine Herstellungsmethode für ein flexibles Substrat vorgestellt, das für die oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS) entwickelt wurde. Silbernanopartikel (AgNPs) wurden durch eine Komplexierungsreaktion mit Silbernitrat (AgNO3) und Ammoniak synthetisiert, gefolgt von einer Reduktion mit Glukose. Die resultierenden AgNPs wiesen eine gleichmäßige Größenverteilung von 20 nm bis 50 nm auf. Anschließend wurde 3-Aminopropyltriethoxysilan (APTES) verwendet, um ein PDMS-Substrat zu modifizieren, das mit Sauerstoffplasma oberflächenbehandelt worden war. Dieser Prozess erleichterte die Selbstorganisation von AgNPs auf dem Substrat. Eine systematische Evaluierung des Einflusses verschiedener experimenteller Bedingungen auf die Substratleistung führte zur Entwicklung eines SERS-Substrats mit exzellenter Leistung und einem Enhanced Factor (EF). Mit diesem Substrat wurden beeindruckende Nachweisgrenzen von 10-10 M für R6G (Rhodamin 6G) und 10-8 M für Thiram erreicht. Das Substrat wurde erfolgreich zum Nachweis von Pflanzenschutzmittelrückständen auf Äpfeln eingesetzt und lieferte sehr zufriedenstellende Ergebnisse. Das flexible SERS-Substrat weist ein großes Potenzial für reale Anwendungen auf, einschließlich der Detektion in komplexen Szenarien.

In dieser Studie wurde ein flexibles SERS-Substrat entwickelt, das aus synthetischen AgNPs besteht, die in Glukose eingewickelt und unter Verwendung von APTES auf PDMS selbstorganisiert sind, um eine hervorragende Detektionsleistung für praktische Pestizidnachweisanwendungen zu erzielen. Die Nachweisgrenzen für R6G und Thiram wurden beide bei 10-10 M bzw. 10-8 M erreicht, mit einem Verstärkungsfaktor (EF) von 1 x 10 5. Darüber hinaus zeigte das Substrat eine Gleichmäßigkeit.
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Dieses Protokoll beschreibt ein Herstellungsverfahren für ein flexibles Substrat für die oberflächenverstärkte Raman-Streuung. Diese Methode wurde beim erfolgreichen Nachweis niedriger Konzentrationen von R6G und Thiram eingesetzt.

Herstellung eines Polydimethylsiloxan (PDMS)-basierten flexiblen oberflächenverstärkten Raman-Streusubstrats (SERS) für die hochempfindliche Detektion

This article presents a fabrication method for a flexible substrate designed for Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS). Silver nanoparticles (AgNPs) ...

Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung flexibler SERS-Substrate und deren Anwendung auf tatsächliche Detektionsszenarien. Das von diesem Protokoll angebotene flexible SERS-Substrat ist umweltfreundlich und erzielt eine gute Detektionsleistung. Die Silbernanopartikel können leicht durch einfache Gefäße synthetisiert werden und erfordern keine komplizierten experimentellen Bedingungen und Umgebungen.In unserem Labor wollen wir uns auf die Erforschung der Silbernanopartikel konzentrieren, die durch das in dieser Studie verwendete Gefäß synthetisiert werden. Wir werden Methoden untersuchen, um ihre SERS-Detektionsfähigkeiten zu verbessern und ihre einzigartigen Eigenschaften und Eigenschaften zu nutzen, um leistungsfähigere SERS-Detektionssubstrate zu entwickeln.

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Eine hochempfindliche photonischen Mikrosensor wurde für elektrische Feld Detektion entwickelt. Der Sensor nutzt die optischen Moden eines dielektrischen Kugel. Änderungen in der externen elektrischen Feld stören die Kugel Morphologie, die zu Verschiebungen in seiner optischen Modi. Die elektrische Feldstärke wird durch die Überwachung dieser optischen Verschiebungen gemessen.

Entwicklung von Whispering Gallery-Modus polymeren Mikro-optische Electric Field Sensoren

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

Die Erzeugung von Mikrofluidik-Doppelemulsionen umfasst typischerweise Geräte mit strukturierter Benetzbarkeit oder speziell angefertigte Glaskomponenten. Hier beschreiben wir die Herstellung und Prüfung eines Doppelemulsionsgenerators aus Polydimethylsiloxan (PDMS), der keine Oberflächenbehandlung oder komplizierte Herstellungsprozesse erfordert und in der Lage ist, Doppelemulsionen bis zu 14 μm herzustellen.

Doppelemulsion Erstellung Mit einem Polydimethylsiloxan (PDMS) Co-Axial Flow Fokus Geräte-

Ein Verfahren zur Herstellung und Durchführung der filterbasierten oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie (SERS) Assay zum Nachweis von chemischen Verunreinigungen (dh Pestizid Ferbam und Antibiotikum Ampicillin) dargestellt.

Ein Filter-basierten oberflächenverstärkter Raman-spektroskopische Assay zum schnellen Nachweis von chemischen Verunreinigungen

Nanopartikel-basierte optische Sonden wurden als Vehikel für den Nachweis von Antigenen mittels Raman- und UV-Vis-Spektroskopie entwickelt. Hier beschreiben wir ein Protokoll zur Vorbereitung solcher Sonden für einen UV-Vis/Raman-Spektroskopie-Immunoassay, um zukünftige Multiplexing-Fähigkeiten zu integrieren.

Herstellung eines UV-Vis und Raman-Spektroskopie Immunoassay-Plattform

Die ultraschnelle Laserablation in Flüssigkeiten ist eine präzise und vielseitige Technik zur Synthese von Nanomaterialien (Nanopartikel [NPs] und Nanostrukturen [NSs]) in Flüssig-Luft-Umgebungen. Die laserabgetragenen Nanomaterialien können mit Raman-aktiven Molekülen funktionalisiert werden, um das Raman-Signal von Analyten zu verstärken, die auf oder in der Nähe der NSs/NPs platziert werden.

Ultraschnelle laserabgetragene Nanopartikel und Nanostrukturen für oberflächenverstärkte Raman-Streu-basierte Sensoranwendungen

Das Protokoll beschreibt, wie elektrochemische Ereignisse an einzelnen Nanopartikeln mit Hilfe von oberflächenverstärkter Raman-Streuspektroskopie und Bildgebung überwacht werden können.

Verfolgung der Elektrochemie an einzelnen Nanopartikeln mit oberflächenverstärkter Raman-Streuspektroskopie und -Mikroskopie

Dieses Protokoll stellt ein verbessertes Entformungsverfahren für die Doppelgusstechnik von Polydimethylsiloxan (PDMS) dar, indem Silikonöl als nicht-adhäsive Barriere zwischen den PDMS-Schichten eingeführt wird. Im Gegensatz zu Plasma- oder chemischen Methoden zur Oberflächenmodifikation erfordert dieser Ansatz keine spezielle oder kostspielige Ausrüstung, was ihn zu einer zugänglicheren und kostengünstigeren Alternative macht.

Verbesserter Doppelguss von Polydimethylsiloxan (PDMS) durch Silikonölbehandlung für die Replikation dicht gepackter Mikrostrukturen

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

Dieses Protokoll stellt eine lichtinduzierte Methode zur Herstellung glitschiger dreidimensionaler Strukturen durch sequentielle digitale Strukturierung und Transplantation auf silanbeschichteten nanoporösen Oberflächen vor. Dieser Ansatz ermöglicht die räumlich kontrollierte Bildung von rutschigen Bereichen, was eine strukturierte Flüssigkeitsabweisung und die quantitative Analyse der Grenzflächengleitfähigkeit ermöglicht, mit Anwendungen in der Flüssigkeitsmanipulation und Oberflächentechnik.

Lichtinduzierte Strukturierung und Veredelung für rutschige Oberflächen auf Basis silanbeschichteter nanoporöser Strukturen

Erfahren Sie die Herstellung flexibler SERS-Substrate aus PDMS mit einfach synthetisierten Silbernanopartikeln für die hochempfindliche Detektion von R6G und Thiram. Diese umweltfreundliche Methode ermöglicht präzise Analysen ohne komplexe Experimentierbedingungen.

Herstellung eines Polydimethylsiloxan (PDMS)-basierten flexiblen oberflächenverstärkten Raman-Streusubstrats (SERS) für die hochempfindliche Detektion (Video) | JoVE Journal

Herstellung eines Polydimethylsiloxan (PDMS)-basierten flexiblen oberflächenverstärkten Raman-Streusubstrats (SERS) für die hochempfindliche Detektion

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