Piégeage optique de nanoparticules plasmoniques pour la caractérisation in situ de la spectroscopie Raman améliorée en surface

Ce protocole fournit un contrôle spatial et temporel de l’assemblage de nanoparticules actives SERS en l’absence d’agents d’agrégation pour obtenir une détection sensible des analytes cibles. Le principal avantage de notre méthode est qu’aucun agent d’agrégation n’est utilisé pour générer l’assemblage de nanoparticules actives SERS, il est donc utilisé pour analyser des biomolécules sensibles dans des conditions physiologiques. Il s’agit d’une plateforme prometteuse pour détecter des molécules d’analytes telles que le biomarqueur de maladie dans des solutions et dans des conditions physiologiques dans un système microfluidique.

Lors de l’utilisation de cette méthode pour la première fois, un chercheur peut avoir besoin d’affiner la puissance du laser de piégeage, le temps d’irradiation et la concentration de nanoparticules d’argent pour obtenir les meilleures performances. Pour commencer, dirigez un faisceau laser de 532 nanomètres dans l’orifice flexible du microscope optique. Alignez le faisceau laser de 532 nanomètres dans les voies stéréo à double couche du microscope optique à pince à épiler avec un miroir dichroïque passe-long de 750 nanomètres pour les combiner avec les faisceaux laser de piégeage d’origine pour se concentrer sur la chambre d’échantillonnage.

Recueillir la lumière rétrodiffusée de la chambre d’échantillonnage à l’aide d’un miroir dichroïque passe-long de 750 nanomètres et la rediriger vers un spectromètre contenant une caméra à couplage de charge refroidie à l’azote liquide. Placez un filtre à encoche de 532 nanomètres devant la fente d’entrée du spectromètre avant l’acquisition spectrale. Nettoyez la lame de verre et le couvercle avec de l’eau et de l’éthanol.

Fixez le ruban adhésif du cadre à la lame de verre pour créer une chambre. Ajouter quelques gouttes de la solution de nanoparticules d’argent DSNB dans le cadre. Placez le bordereau de couverture sur le ruban du cadre et scellez-le.

Ajoutez de l’azote liquide dans le récipient de la caméra à couplage de charge refroidie à l’azote liquide jusqu’à ce que la température atteigne moins 120 degrés Celsius. Bloquez le trajet du faisceau de la sonde Raman à l’aide d’un écran de sécurité laser magnétique, puis allumez le laser source d’excitation Raman de 532 nanomètres. Fixez la chambre d’échantillonnage avec la solution de nanoparticules d’argent DSNB sur le support de chambre.

Ajoutez de l’eau à l’objectif immergé dans l’eau, puis placez immédiatement le support de chambre sur le microétage au-dessus de l’objectif. Déposez l’huile d’immersion sur le couvercle et positionnez le condenseur immergé dans l’huile pour visualiser les particules sur la caméra du microscope. Ajustez la position Z de l’objectif en tournant le bouton du microscope jusqu’à ce que le faisceau de sonde Raman de 532 nanomètres soit focalisé sur la surface inférieure en verre de la chambre, montrant une tache blanche sur la caméra du microscope.

Ajustez les positions X et Y du microétage pour déplacer la chambre afin de placer la région centrale de la chambre au point blanc. Ouvrez le logiciel de contrôle de la pince optique et utilisez la commande par joystick équipée pour déplacer le laser de piégeage de 1 064 nanomètres afin qu’il chevauche le point blanc. Ensuite, réglez le bouton du microscope pour déplacer la position Z de l’objectif vers le haut.

Allumez le laser de piégeage de 1 064 nanomètres pour attirer les nanoparticules d’argent dans la chambre d’échantillonnage et créer un assemblage plasmonique de nanoparticules d’argent. Baissez le faisceau laser de piégeage pour éviter la surchauffe ou la formation de bulles au besoin. Ajustez la position du microétage de l’échantillon pour placer la tache sombre de l’assemblage plasmonique de nanoparticules d’argent sous le foyer du faisceau de sonde Raman de 532 nanomètres pour les mesures spectroscopiques.

Placez les filtres de densité neutre devant la prise laser Raman de 532 nanomètres pour ajuster la puissance à 10 mégawatts. Entrez le temps d’acquisition dans le panneau de réglage du logiciel du spectre et cliquez sur le bouton Acquérir pour démarrer l’acquisition spectrale. Sans le laser de piégeage, les nanoparticules d’argent dispersées dans la chambre d’échantillonnage ont généré un spectre noir.

L’augmentation de la puissance et l’extension du temps d’irradiation du laser de piégeage pourraient attirer plus de nanoparticules d’argent et générer une tache sombre. Comme les nanoparticules d’argent dispersées étaient sous mouvement brownien, les jonctions interparticulaires étaient grandes et instables. Les intensités globales de DSNB dans l’assemblage plasmonique de nanoparticules d’argent étaient plus élevées que celles de la nanoparticule d’argent dispersée.

Compte tenu de l’intensité du pic caractéristique à 1 444 centimètres inverse, l’assemblage plasmonique de nanoparticules d’argent peut fournir une augmentation d’environ 50 fois du signal de spectroscopie Raman amélioré en surface du DSNB par rapport à celui des nanoparticules d’argent dispersées. Les intensités des pics caractéristiques de DSNB à 1, 152, 1, 444 et 1 579 centimètres inverses à travers ces 20 spectres Raman améliorés en surface ont été tracées sous forme d’histogrammes avec des écarts-types relatifs de 6,88, 6,59 et 5,48% respectivement. La chose la plus importante dans cette procédure est de localiser la position du laser de sonde Raman de 532 nanomètres et de la chevaucher avec le laser de piégeage de 1 064 nanomètres.

Cette technique ouvre la voie aux chercheurs pour détecter des molécules d’analytes avec contrôle spatial et temporel dans des conditions physiologiques pour de futures analyses in vivo.