Name: Fabricación de sustrato de dispersión Raman mejorada en superficie flexible (SERS) basado en polidimetilsiloxano (PDMS) para detección ultrasensible (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-11-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 3 min 33 s
Description: Aprende a fabricar sustratos SERS flexibles basados en PDMS para detección ultrasensible de compuestos como R6G y Thiram mediante nanopartículas de plata sintetizadas en recipientes simples.

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La investigación cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Subvención n.º 61974004 y 61931018), así como del Programa Nacional de Investigación y Desarrollo Clave de China (subvención n.º 2021YFB3200100). El estudio reconoce al Laboratorio de Microscopía Electrónica de la Universidad de Pekín por proporcionar acceso a los microscopios electrónicos. Además, la investigación se extiende gracias a Ying Cui y a la Escuela de Ciencias de la Tierra y el Espacio de la Universidad de Pekín por su ayuda en las mediciones Raman.

1. Síntesis de nanopartículas
<ol><li>Preparación de la solución de nitrato de plata<ol><li>Con una balanza de pesaje de precisión, mida 0,0017 g de nitrato de plata de grado AR (AgNO3, consulte la Tabla de materiales) y agréguelo a 10 ml de agua desionizada (DI). Revuelva la mezcla para crear una solución de AgNO 3 de 10-3 mol/L.</li>
	</ol></li>
	<li>Preparación del complejo plata-amoníaco<ol><li>Tome 1 ml de agua con amoníaco de grado AR (NH3. H2O, ver Tabla de Materiales) usando una jeringa, y agréguelo gota a gota en la solución de nitrato de plata mientras revuelve. Detenga la adición gota a gota cuando la solución se aclare.</li>
	</ol></li>
	<li>Preparación de la solución de glucosa<ol><li>Con una balanza de pesaje precisa, mida 0,36 g de glucosa en polvo de grado AR (consulte la Tabla de materiales) y agréguelo a 10 ml de agua desionizada. Revuelva bien la mezcla para crear una solución de glucosa 0,2 M.</li>
	</ol></li>
	<li>Síntesis de nanopartículas de plata (AgNPs)<ol><li>Utilizar una pistola de pipetas para añadir 30 μL del complejo plata-amoníaco (preparado en el paso 1.2) a la solución de glucosa (preparada en el paso 1.3) a intervalos de 30 min. Repita este proceso de 4 a 6 veces mientras revuelve hasta que la solución se vuelva amarilla.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Preparación de sustratos flexibles
<ol><li>Preparación del sustrato PDMS<ol><li>Para sintetizar el sustrato de PDMS, tome aproximadamente 5 g de solución de PDMS A y agregue la solución B (de un kit disponible comercialmente, consulte la Tabla de materiales) en una proporción de 1:10.</li>
		<li>Revuelva y mezcle bien las soluciones PDMS A y B.</li>
		<li>Transfiera el PDMS mezclado a un plato cuadrado y luego hornee en un horno a 80 ° C durante 2 h.</li>
		<li>Después de curar a través del proceso anterior, use un bisturí para cortar el PDMS a lo largo de la rejilla oscura de la placa de Petri, creando pequeños cubos de PDMS con dimensiones de aproximadamente 1 cm x 1 cm.</li>
	</ol></li>
	<li>Modificación de la superficie<ol><li>Someter las piezas pequeñas de PDMS antes mencionadas a un tratamiento con plasma. Utilice un procesador de plasma portátil (consulte la Tabla de materiales) y muévalo hacia adelante y hacia atrás aproximadamente 5-10 cm por encima de la superficie del PDMS para realizar el tratamiento de plasma de superficie.</li>
		<li>Utilice el procesador de plasma para modificar la superficie, induciendo la formación de grupos hidroxilo en la superficie del PDMS, volviéndola hidrófila27.</li>
	</ol></li>
	<li>Modificación con APTES<ol><li>Prepare una solución APTES al 10% (ver Tabla de Materiales).</li>
		<li>Sumerja el PDMS modificado en la superficie obtenido en el paso 2.2 en la solución APTES y déjelo reposar durante 10 h. Esto permite que APTES se una a los grupos hidroxilo en la superficie del PDMS.</li>
	</ol></li>
	<li>Autoensamblaje de AgNPs<ol><li>Sumergir el sustrato de PDMS obtenido en el paso 2.3 en la solución de AgNPs sintetizada en el paso 1.4 durante 10 h. Esto autoensambla los AgNP en el sustrato PDMS, creando el sustrato de detección SERS flexible final.</li>
	</ol></li>
</ol>

Fabricación de sustrato flexible para la detección SERS de R6G y 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>

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

En este estudio, se introdujo un sustrato SERS flexible, que unió AgNPs a PDMS a través de la modificación química y logró un excelente rendimiento. Durante la síntesis de partículas, específicamente en la síntesis del complejo de plata y amoníaco (paso 1.2), el color de la solución juega un papel crucial. La adición de demasiada agua de amoníaco gota a gota puede afectar negativamente a la calidad de la síntesis de AgNPs, lo que puede dar lugar a resultados de detección infructuosos. Se debe prestar atención a la modifi...

La dispersión Raman mejorada en superficie (SERS), como un tipo de dispersión Raman, ofrece las ventajas de una alta sensibilidad y condiciones de detección suaves, e incluso puede lograr la detección de una sola molécula 1,2,3,4. Las nanoestructuras metálicas, como el oro y la plata, se utilizan normalmente como sustratos SERS para permitir la detección de sustancias 5,6. La mejora del acoplamiento electromagnético en superficies nanoestructuradas desempeña un papel importante en las aplicaciones SERS. Las nanoestructuras metálicas con diferentes tamaños, formas, distancias entre partículas y composiciones pueden agregarse para crear numerosos "puntos calientes" que generan intensos campos electromagnéticos debido a las resonancias de plasmones superficiales localizadas 7,8. Muchos estudios han desarrollado nanopartículas metálicas con diferentes morfologías como sustratos de SERS, demostrando su efectividad para lograr el aumento de SERS 9,10.
Los sustratos SERS flexibles encuentran amplias aplicaciones, con nanoestructuras capaces de producir efectos SERS depositadas sobre sustratos flexibles para facilitar la detección directa en superficies curvas. Los sustratos flexibles SERS se emplean para detectar y recolectar analitos en superficies irregulares, no planas o curvas. Los sustratos SERS flexibles comunes incluyen fibras, películas de polímero y películas de óxido de grafeno11,12,13,14. Entre ellos, el polidimetilsiloxano (PDMS) es uno de los materiales poliméricos más utilizados y ofrece ventajas como alta transparencia, alta resistencia a la tracción, estabilidad química, no toxicidad y adhesión15,16,17. El PDMS tiene una sección transversal Raman baja, lo que hace que su impacto en la señal Raman sea insignificante18. Dado que el prepolímero PDMS está en forma líquida, se puede curar con calor o luz, lo que proporciona un alto grado de controlabilidad y comodidad. Los sustratos SERS basados en PDMS son sustratos SERS flexibles relativamente comunes, habiéndose utilizado en estudios previos para incrustar varias nanopartículas metálicas para detectar diferentes sustancias bioquímicas con un rendimiento ejemplar19,20.
En la preparación de sustratos SERS, la fabricación de estructuras nanogap es crucial. La tecnología de deposición física ofrece ventajas como alta escalabilidad, uniformidad y reproducibilidad, pero normalmente requiere buenas condiciones de vacío y equipos especializados, lo que limita sus aplicaciones prácticas21. Además, la fabricación de nanoestructuras a escala de unos pocos nanómetros sigue siendo un reto con las técnicas convencionales de deposición22. En consecuencia, las nanopartículas sintetizadas a través de métodos químicos pueden adsorberse en películas transparentes flexibles a través de diversas interacciones, lo que facilita el autoensamblaje de estructuras metálicas a nanoescala. Para garantizar una adsorción exitosa, las interacciones se pueden ajustar modificando física o químicamente la superficie de la película para alterar su hidrofilicidadsuperficial 23. Las nanopartículas de plata, en comparación con las nanopartículas de oro, exhiben un mejor rendimiento del SERS, pero su inestabilidad, en particular su susceptibilidad a la oxidación en el aire, da como resultado una rápida disminución del factor de mejora (FE) del SERS, lo que afecta el rendimiento del sustrato24. Por lo tanto, es esencial desarrollar un método de partículas estables.
La presencia de residuos de plaguicidas ha atraído una atención significativa, creando una necesidad apremiante de métodos robustos capaces de detectar e identificar rápidamente varias clases de productos químicos peligrosos en los alimentos en el campo25,26. Los sustratos flexibles SERS ofrecen ventajas únicas en aplicaciones prácticas, especialmente en el ámbito de la seguridad alimentaria. Este artículo presenta un método para preparar un sustrato SERS flexible mediante la unión de nanopartículas de plata recubiertas de glucosa sintetizadas (AgNPs) en un sustrato de PDMS (Figura 1). La presencia de glucosa protege las AgNPs, mitigando la oxidación de la plata en el aire. El sustrato demuestra un excelente rendimiento de detección, capaz de detectar rodamina 6G (R6G) a una velocidad tan baja como 10-10 M y el pesticida Thiram a una velocidad tan baja como 10-8 M, con buena uniformidad. Además, el sustrato flexible se puede emplear para la detección a través de la unión y el muestreo, con numerosos escenarios de aplicación potenciales.

<table><tbody><tr><td>Amoníaco (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 Laboratorio Chrona Treater</td><td>Electro-Technic Products Inc.</td><td>12051A</td><td></td></tr><tr><td>D-glucosa</td><td>Beijing Chemical Works</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microscopio electrónico de barrido ambiental (ESEM)</td><td>FEI</td><td>QUANTA 250</td><td></td></tr><tr><td>Microscopio Raman</td><td>Horiba JY</td><td>LabRAM HR Evolution</td><td></td></tr><tr><td>Rhodamine 6G</td><td>Beijing Chemical Works</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Base de elastómero de silicona y agente de curado de elastómero de silicona</td><td>Dow Corning Corporación</td><td>SYLGARD 184</td><td></td></tr><tr><td>Nitrato de plata</td><td>Fábrica</td><td></td><td></td>química de Pekín</tr><tr><td>Thiram (C6H12N2S2, 99,9%)</td><td>Fábrica</td><td></td><td></td> química de Pekín</tr></tbody></table>

fabricación de sustrato de dispersión raman mejorada en superficie flexible (sers) basado en polidimetilsiloxano (pdms) para detección ultrasensible

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

Este artículo presenta un método de fabricación para un sustrato flexible diseñado para la dispersión Raman mejorada en superficie (SERS). Las nanopartículas de plata (AgNPs) se sintetizaron a través de una reacción de complejación en la que intervinieron nitrato de plata (AgNO3) y amoníaco, seguida de una reducción con glucosa. Las AgNPs resultantes exhibieron una distribución de tamaño uniforme que osciló entre 20 nm y 50 nm. Posteriormente, se empleó 3-aminopropiltrietoxisilano (APTES) para modificar un sustrato de PDMS que había sido tratado superficialmente con plasma de oxígeno. Este proceso facilitó el autoensamblaje de AgNPs sobre el sustrato. Una evaluación sistemática del impacto de diversas condiciones experimentales en el rendimiento del sustrato condujo al desarrollo de un sustrato SERS con excelente rendimiento y un factor mejorado (FE). Utilizando este sustrato, se lograron impresionantes límites de detección de 10-10 M para R6G (Rhodamine 6G) y 10-8 M para Thiram. El sustrato se empleó con éxito para la detección de residuos de plaguicidas en manzanas, obteniendo resultados altamente satisfactorios. El sustrato flexible de SERS demuestra un gran potencial para aplicaciones del mundo real, incluida la detección en escenarios complejos.

En este estudio, se desarrolló un sustrato SERS flexible compuesto por AgNPs sintéticos envueltos en glucosa y autoensamblados en PDMS utilizando APTES, logrando un excelente rendimiento de detección para aplicaciones prácticas de detección de plaguicidas. Los límites de detección para R6G y Thiram se alcanzaron a 10-10 M y 10-8 M, respectivamente, con un factor de mejora (FE) de 1 x 10 5. Además, el sustrato demostró uniformidad.
Las AgNPs envueltas en glucosa...

Este protocolo describe un método de fabricación de un sustrato flexible para la dispersión Raman mejorada en superficie. Este método se ha utilizado en la detección exitosa de bajas concentraciones de R6G y Thiram.

Fabricación de sustrato de dispersión Raman mejorada en superficie flexible (SERS) basado en polidimetilsiloxano (PDMS) para detección ultrasensible

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

Este protocolo describe la preparación de sustratos flexibles SERS, aplicándolos a escenarios de detección reales. El sustrato flexible SERS que ofrece este protocolo es respetuoso con el medio ambiente y logra un buen rendimiento de detección. Las nanopartículas de plata se pueden sintetizar fácilmente mediante recipientes simples y no requieren condiciones experimentales y ambientales complicadas.En nuestro laboratorio, planeamos centrarnos en la investigación de las nanopartículas de plata sintetizadas a través del recipiente utilizado en este estudio. Exploraremos métodos para mejorar sus capacidades de detección de SERS y aprovecharemos sus propiedades y características únicas para diseñar sustratos de detección de SERS de mejor rendimiento.

fabrication-polydimethylsiloxane-pdms-based-flexible-surface-enhanced

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Un sensor de micro de alta sensibilidad fotónica fue desarrollado para la detección de campo eléctrico. El sensor explota los modos ópticos de una esfera dieléctrica. Los cambios en el campo eléctrico externo perturbar la morfología esfera que conduce a cambios en sus modos ópticos. La intensidad de campo eléctrico se mide mediante el control de estos cambios ópticos.

Desarrollo de la Whispering Gallery Mode poliméricos micro-ópticos Sensores de campos eléctricos

Describimos la fabricación y caracterización de sistemas nanobiológicos que interactúan sustratos nanoestructurados con proteínas inmovilizadas y aptámeros. Se describen los pasos experimentales relevantes que involucran la fabricación litográfica de sustratos nanoestructurados, la biofuncionalización y la caracterización de espectroscopia Raman mejorada en superficie (SERS). Se demuestra la detección de SERS de proteínas inmovilizadas en superficie y el sondaje de la unión proteína-ligando y...

Surface Enhanced Raman Spectroscopy detección de biomoléculas mediante EBL Fabricados Nanoestructurados Sustratos

La generación de emulsiones dobles microfluídicas generalmente involucra dispositivos con humectabilidad estampada o componentes de vidrio fabricados a medida. Aquí describimos la fabricación y prueba de un generador de doble emulsión de polidimetilsiloxano (PDMS) que no requiere tratamiento superficial ni procesos de fabricación complicados, y es capaz de producir emulsiones dobles de hasta 14 μm.

Generación de doble emulsión utilizando un flujo Focus Dispositivo de polidimetilsiloxano (PDMS) Co-axial

Se presenta un procedimiento para la fabricación y la realización de la superficie a base de filtro de Raman espectroscópico (SERS) de ensayo mejorado para la detección de contaminantes químicos (es decir, ferbam pesticidas y antibiótico ampicilina).

Una superficie basada en el filtro mejorado de Raman espectroscópico Ensayo para la detección rápida de contaminantes químicos

Las sondas ópticas basadas en nanopartículas han sido diseñadas como un vehículo para la detección de antígenos utilizando espectroscopía Raman y UV-Vis. Aquí describimos un protocolo para preparar dichas sondas para un inmunoensayo de espectroscopía UV-Vis/Raman de tal manera que incorporen futuras capacidades de multiplexación.

La fabricación de un UV-Vis y espectroscopia Raman Plataforma de Inmunoensayo

La ablación ultrarrápida con láser en líquido es una técnica precisa y versátil para sintetizar nanomateriales (nanopartículas [NPs] y nanoestructuras [NSs]) en ambientes líquidos/aire. Los nanomateriales ablacionados con láser se pueden funcionalizar con moléculas activas de Raman para mejorar la señal Raman de los analitos colocados en o cerca de los NS / NP.

Nanopartículas y nanoestructuras ultrarrápidas ablacionadas con láser para aplicaciones de detección basadas en dispersión Raman mejorada en superficie

El protocolo describe cómo monitorear eventos electroquímicos en nanopartículas individuales utilizando espectroscopía e imágenes de dispersión Raman mejoradas en superficie.

Seguimiento de la electroquímica en nanopartículas individuales con espectroscopía de dispersión Raman mejorada en superficie y microscopía

Este protocolo presenta un procedimiento de desmoldeo mejorado para la técnica de doble fundición de polidimetilsiloxano (PDMS) mediante la introducción de aceite de silicona como barrera no adhesiva entre las capas de PDMS. A diferencia de los métodos de modificación de superficies con plasma o químicos, este enfoque no requiere equipos especializados o costosos, lo que lo convierte en una alternativa más accesible y rentable.

Doble fundición mejorada de polidimetilsiloxano (PDMS) mediante tratamiento con aceite de silicona para la replicación de microestructuras densamente empaquetadas

Aquí presentamos un protocolo para analizar pequeñas vesículas extracelulares (sEVs) individuales utilizando espectroscopía Raman mejorada en superficie sin etiquetar (SERS), permitiendo diagnósticos y evaluaciones mínimamente invasivas de las enfermedades como vehículos terapéuticos de administración.

Explorando la aplicación de la biodetección basada en dispersión Raman mejorada en superficies de sEVs individuales en el diagnóstico y terapias de enfermedades

Este protocolo presenta un método inducido por la luz para fabricar estructuras tridimensionales resbaladizas mediante patrones digitales secuenciales e injertos en superficies nanoporosas recubiertas de silano. Este enfoque permite la formación espacialmente controlada de regiones resbaladizas, lo que permite la repelencia a líquidos con patrones y el análisis cuantitativo del deslizamiento interfacial, con aplicaciones en manipulación de fluidos e ingeniería de superficies.

Patrones e injertos inducidos por la luz para superficies resbaladizas basadas en estructuras nanoporosas recubiertas de silano

Aprende a fabricar sustratos SERS flexibles basados en PDMS para detección ultrasensible de compuestos como R6G y Thiram mediante nanopartículas de plata sintetizadas en recipientes simples.

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Fabricación de sustrato de dispersión Raman mejorada en superficie flexible (SERS) basado en polidimetilsiloxano (PDMS) para detección ultrasensible

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