Détection SERS quantitative de l’acide urique par la formation de nanojonctions plasmoniques précises dans des agrégats de nanoparticules d’or et de cucurbitacées

Ce protocole offre une méthode polyvalente pour détecter et quantifier l’acide urique avec une sensibilité élevée. Il s’agit donc d’un protocole pour des applications diagnostiques et cliniques. Ce protocole permet de quantifier rapidement les biomarqueurs d’une matrice complexe, comme les fluides corporels.

Cette technique peut potentiellement être étendue pour diagnostiquer des maladies qui utilisent l’acide urique comme biomarqueur, telles que la goutte, l’hypertension et les maladies cardiovasculaires. Il peut également être utilisé pour détecter et quantifier d’autres substances dangereuses à des fins de surveillance environnementale. Lorsqu’ils tentent le protocole pour la première fois, les chercheurs peuvent avoir du mal à former des agrégats stables de nanoparticules de CB7 et d’or.

Il est recommandé de mélanger les nanoparticules d’or dans des solutions CB7 à l’aide de la sonication, car d’autres techniques pourraient affecter la cinétique d’agrégation. Une vidéo montrant les étapes critiques de l’ajout du mélange CB7 peut augmenter les chances de succès et de reproductibilité pour les chercheurs lorsqu’ils sont nouveaux dans le système. Pour la synthèse des graines d’or, dissoudre 98,5 milligrammes d’aurique dans 10 millilitres d’eau déminéralisée dans un flacon en verre pour obtenir une solution de chlorure aurique de 25 millimolaires et 64,5 milligrammes de poudre de citrate de sodium dans 500 microlitres d’eau déminéralisée dans un flacon en verre.

Ensuite, diluez un millilitre de la solution de chlorure aurique avec 99 millilitres d’eau dans une bouteille de 250 millilitres à bouchon bleu pour obtenir une solution de chlorure aurique de 0,25 millimolaire et ajoutez 99,5 millilitres de la solution de chlorure aurique de 0,25 millimolaire dans une fiole à fond rond à trois cols de 250 millilitres équipée d’un condenseur. Ensuite, chauffez la solution à 90 degrés Celsius en remuant vigoureusement pendant 15 minutes avant d’injecter 500 microlitres de la solution de citrate de sodium dans le ballon en continuant à remuer jusqu’à ce que la solution devienne rouge rubis. Pour amorcer la croissance des nanoparticules d’or, transférez 25 millilitres de la solution de graines d’or dans un tube de 50 millilitres et refroidissez la solution à 70 degrés dans un ThermoMixer.

Pendant que la solution refroidit, remplissez une seringue jetable Luer lock de trois millilitres avec 2,5 millilitres de solution de chlorure aurique de 25 millimolaires et remplissez une autre seringue jetable Luer lock de trois millimètres avec 2,5 millilitres de solution de citrate de sodium de 60 millimolaires. Placez les seringues dans des pousse-seringues et utilisez des adaptateurs Luer-to-MicroTight pour connecter un tube PEEK de 150 micromolaires de diamètre interne aux seringues. Insérez le tube dans le tube de centrifugation contenant la solution de graines d’or refroidie dans le ThermoMixer et réglez les deux pousse-seringues pour distribuer 167,5 microlitres de solution en 20 minutes.

Réglez la vitesse de rotation du ThermoMixer sur 600 rotations par minute et appuyez sur Start sur la pompe à seringue contenant la solution de chlorure aurique de 25 millimolaires. Après deux minutes, appuyez sur Start sur le pousse-seringue contenant la solution de citrate de sodium de 60 millimolaires. Après 30 minutes, prélever une aliquote de la solution de nanoparticules d’or pour analyse.

Pour préparer une solution de CB7 de 0,4 millimolaire, ajoutez 4,65 milligrammes de CB7 dans un flacon en verre de 15 millilitres et 10 millilitres d’eau dans le flacon. Après avoir hermétiquement bouché, sonicez le flacon à température ambiante jusqu’à ce que le solide CB7 soit complètement dissous. Pour préparer une solution d’acide urique de 0,4 millimolaire, ajoutez 2,69 milligrammes d’acide urique dans un tube à centrifuger de 50 millilitres et ajoutez 40 millilitres d’eau dans le tube.

Après avoir bien bouché, faites tourbillonner le mélange dans un ThermoMixer réglé à 70 degrés Celsius et 800 tours par minute pendant deux heures. Lorsque la solution a refroidi à température ambiante, diluez un millilitre de la solution d’acide urique 0,4 millimolaire avec neuf millilitres d’eau dans un flacon en verre de 15 millilitres pour obtenir une solution d’acide urique 0,04 millimolaire. Après avoir bien bouché, sonicez le flacon pendant 30 secondes.

Pour préparer les complexes d’acide CB7-urique, ajoutez 750 microlitres de la solution CB7 0,4 millimolaire et 750 microlitres de la solution d’acide urique 0,4 millimolaire dans un tube de 1,5 millilitre et sonicez le mélange pendant 30 secondes. Maintenez ensuite le tube à température ambiante pendant 30 minutes pour assurer la formation des complexes hôte-invité. Cliquez sur l’icône des assistants d’application de spectroscopie dans le logiciel système Raman et sélectionnez Raman.

Lancez une nouvelle acquisition et réglez le temps d’intégration sur 30 secondes, la moyenne des balayages sur cinq et le wagon couvert sur zéro. Enregistrez ensuite le spectre de fond et entrez la longueur d’onde du laser. Pour la formation d’un substrat SERS, ajoutez 900 microlitres de la solution de nanoparticules d’or de 40 nanomètres et 100 microlitres de solution préformée du complexe CB7-acide urique dans un tube de 1,5 millilitre et sonicate jusqu’à ce que la solution passe du rouge rubis au violet.

Transférez la solution d’échantillon dans une cuvette semi-micro et placez la cuvette dans le porte-échantillon Raman. Fermez le couvercle et commencez la mesure. Réglez ensuite l’enregistrement automatique pour enregistrer cinq spectres SERS consécutifs.

Les spectres visibles dans l’ultraviolet pour les nanoparticules d’or synthétisées montrent un décalage des pics de résonance plasmonique de surface localisés de 521 à 529 nanomètres après 10 étapes de croissance, tandis que les données de diffusion dynamique de la lumière montrent une distribution de taille étroite lorsque la taille des nanoparticules augmente de 25,9 à 42,8 nanomètres. Les tailles moyennes de G0, G5 et G10 mesurées à partir d’images d’électrons en transmission sont respectivement d’environ 20, 33 et 40 nanomètres. Dans ces analyses représentatives, des complexes hôte-invité de CB7 et d’acide urique ont été formés avec des CB7 vides, médiant la formation de nanojonctions plasmoniques précises dans les nanoagrégats de nanoparticules d’or CB7, comme le soutiennent les signaux caractéristiques de l’acide urique dans le spectre SERS.

À l’inverse, aucun signal SERS d’acide urique ne peut être observé en l’absence de CB7, illustrant le rôle clé de CB7 dans le déclenchement de l’agrégation de nanoparticules d’or. La haute sensibilité du schéma de détection présenté dans ce protocole est démontrée par l’observation de signaux SERS clairs à partir des pics d’acide urique à 640 et 1130 centimètres réciproques jusqu’à la limite de détection de 0,2 micromolaire. De plus, de très fortes corrélations entre l’intensité du SERS et les concentrations logarithmiques d’acide urique ont été obtenues par loi de puissance pour les deux pics avec des régions linéaires de l’ordre de 0,2 à 2 micromolaires.

L’acide urique a une faible solubilité dans l’eau, il est donc nécessaire de s’assurer que la poudre d’acide urique a un mou avant l’étape suivante. Des analyses de données avancées peuvent être effectuées, ce qui permet de quantifier plusieurs biomarqueurs présents dans la matrice.