Mediciones de dispersión Raman mejoradas en superficie de una sola molécula habilitadas por nanoantenas de origami de ADN plasmónico

Nuestra investigación tiene como objetivo desarrollar nuevas herramientas para detectar moléculas individuales mediante dispersión o fuente Raman mejorada en superficie. Esta es la única técnica que proporciona una huella química de una molécula y es lo suficientemente sensible como para detectar moléculas individuales. De esta manera, se puede obtener información mecanicista detallada sobre las reacciones químicas.

Las nanoestructuras de origami de ADN se han utilizado para posicionar con precisión tanto las nanopartículas plasmónicas como las moléculas objetivo. Y esto es necesario porque la dispersión Raman mejorada se origina a partir de un pequeño volumen nanométrico entre las nanopartículas que llamamos puntos calientes. Y ahora hemos creado una nueva nanoantena de origami de ADN plasmónico, exactamente para este propósito.

El principal desafío es colocar moléculas objetivo en tales puntos calientes entre dos nanopartículas y recopilar datos Raman de exactamente una estructura de nanoantena. Para recopilar grandes cantidades de datos y una correlación eficiente entre la microscopía de fuerza atómica, se debe realizar una espectroscopia Raman. Las nanoantenas de origami de ADN plasmónico permiten una producción reproducible de un gran número de dímeros plasmónicos en los que la molécula objetivo se coloca con precisión entre las nanopartículas en el punto caliente.

Y a través de una correlación de los datos de AFM y Raman, ahora podemos asegurarnos de que solo se detecte una molécula. Ahora podemos rastrear moléculas individuales como moléculas de colorante o proteínas en tiempo real, y su comportamiento en los puntos calientes y sus reacciones a los cambios químicos en el medio ambiente. Por ejemplo, el cambio del estado de giro de moléculas humanas individuales fue monitoreado recientemente.

En el futuro, nuestro objetivo es monitorear las reacciones químicas a nivel molecular único y estudiar sus mecanismos de reacción. Además, podemos utilizar esta tecnología para detectar biomoléculas médicamente relevantes con una sensibilidad muy alta.