In situ表面増強ラマン分光特性評価のためのプラズモニックナノ粒子の光学的トラップ

このプロトコルは、凝集剤がない場合のSERS活性ナノ粒子アセンブリの空間的および時間的制御を提供し、標的分析物の高感度検出を実現します。私たちの方法の主な利点は、SERS活性ナノ粒子アセンブリの生成に凝集剤を使用しないため、生理学的条件下で敏感な生体分子を分析するのに適していることです。これは、マイクロ流体システムの溶液中および生理学的条件下で疾患バイオマーカーなどの分析物分子を検出するための有望なプラットフォームです。

この方法を初めて使用する場合、研究者は最高のパフォーマンスを達成するために、トラップレーザー出力、照射時間、および銀ナノ粒子濃度を微調整する必要がある場合があります。まず、532ナノメートルのレーザービームを光学ピンセット顕微鏡のフレックスポートに向けます。532ナノメートルのレーザービームを750ナノメートルのロングパスダイクロイックミラーで光学ピンセット顕微鏡のステレオ二重層経路に合わせ、元のトラップレーザービームと組み合わせてサンプルチャンバーに焦点を合わせます。

750ナノメートルのロングパスダイクロイックミラーを使用してサンプルチャンバーから後方散乱光を収集し、液体窒素冷却電荷結合素子カメラを含む分光器にリダイレクトします。スペクトル取得の前に、分光器の入口スリットの前に532ナノメートルのノッチフィルターを配置します。スライドガラスをきれいにし、スリップを水とエタノールで覆います。

フレームテープをスライドガラスに貼り付けてチャンバーを作成します。銀ナノ粒子DSNB溶液を数滴フレームに加えます。カバースリップをフレームテープに貼って密封します。

液体窒素冷却電荷結合素子カメラの容器に、温度がマイナス120°Cになるまで液体窒素を加えます。磁気レーザー安全スクリーンを使用してラマンプローブビーム経路をブロックし、532ナノメートルのラマン励起源レーザーをオンにします。サンプルチャンバーを銀ナノ粒子DSNB溶液でチャンバーホルダーに固定します。

水に浸した対物レンズに水を加え、チャンバーホルダーを対物レンズの上のマイクロステージにすぐに置きます。カバースリップの上に液浸オイルを落とし、油浸コンデンサーを配置して、顕微鏡カメラで粒子を視覚化します。532ナノメートルのラマンプローブビームがチャンバーの底部ガラス面に集束し、顕微鏡カメラに白い斑点が表示されるまで、顕微鏡のノブを回して、対物レンズのZ位置を調整します。

マイクロステージのX位置とY位置を調整してチャンバーを移動させ、チャンバーの中央領域を白いスポットに配置します。光ピンセット制御ソフトウェアを開き、装備されたジョイスティック制御を使用して、1, 064ナノメートルのトラッピングレーザーを白いスポットと重ねるように動かします。次に、顕微鏡のつまみを調整して、対物レンズのZ位置を上に動かします。

1, 064ナノメートルのトラッピングレーザーをオンにして、サンプルチャンバー内の銀ナノ粒子を引き付け、プラズモニック銀ナノ粒子アセンブリを作成します。必要に応じて過熱や気泡の形成を避けるために、トラップレーザービームを下げてください。サンプルマイクロステージの位置を調整して、プラズモニック銀ナノ粒子アセンブリのダークスポットを分光測定用の532ナノメートルラマンプローブビームの焦点の下に配置します。

532ナノメートルのラマンレーザーコンセントの前に減光フィルターを配置して、出力を10メガワットに調整します。スペクトラムソフトウェアの設定パネルにアクイジション時間を入力し、アクイジションボタンをクリックしてスペクトルアクイジションを開始します。トラップレーザーがない場合、サンプルチャンバー内に分散した銀ナノ粒子は黒色スペクトルを生成しました。

トラップレーザーの出力を上げ、照射時間を延長すると、より多くの銀ナノ粒子を引き付け、ダークスポットを生成する可能性があります。分散した銀ナノ粒子はブラウン運動を受けていたため、粒子間接合部は大きく不安定であった。プラズモニック銀ナノ粒子アセンブリにおけるDSNBの全体的な強度は、分散した銀ナノ粒子の強度よりも高かった。

逆1,444センチメートルの特性ピークの強度を考慮すると、プラズモニック銀ナノ粒子アセンブリは、分散した銀ナノ粒子の表面増強ラマン分光信号と比較して、DSNBの表面増強ラマン分光信号の約50倍の増強を提供することができる。これらの20の表面増強ラマンスペクトルにわたる1,152,1,444,および1, 579センチメートルの逆のDSNBの特徴的なピークの強度を、それぞれ6.88、6.59、および5.48%の相対標準偏差のヒストグラムとしてプロットしました。この手順で最も重要なことは、532ナノメートルのラマンプローブレーザーの位置を特定し、それを1, 064ナノメートルのトラップレーザーと重ね合わせることです。

この技術は、研究者が将来のin vivo分析のために、生理学的条件下で空間的および時間的に制御して分析物分子を検出する道を開きます。