Name: 단일 나노 입자 분석에 대 한 폐쇄-타입 무선 Nanopore 전극 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 31 s
Description: 학습하세요 단일 나노 입자 분석을 위한 폐쇄형 무선 나노포어 전극 제작 방법을. 30나노미터 크기의 전극으로 0.6피코암프 전류 해상도와 0.01밀리초 시간 해상도를 달성하여 생체 내 비침습적 분석에 활용할 수 있습니다.

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이 연구는 국립 자연 과학 재단의 중국 (61871183,21834001), 혁신 프로그램의 상하이 시 교육 위원회 (2017-01-07-00-02-E00023), 상하이 시 교육에서 "첸 Guang" 프로젝트에 의해 지원 되었다 위원회 그리고 상하이 교육 개발 재단 (17 CG 27).

1입니다. 솔루션의 준비
참고: 주의 모든 화학 물질에 대 한 일반적인 안전 주의를 기울입니다. 증기 두건에서 화학 물질의 폐기 하십시오 그리고 장갑, 고글, 및 실험실 외 투를 착용. 화재 또는 불꽃 가연성 액체를 보관. 모든 수성 해결책 초순 18.2 m ω cm (25 ° C에서)를 사용 하 여 준비 되었다. 준비 된 솔루션 0.22 μ m 기 공 크기 필터를 사용 하 여 필터링 했다.
<ol><li>
KCl 솔루션의 준비
	<ol>
<li>0.074 g 염화 칼륨 이온을 제거 된 물 100 mL에 용 해.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
NaBH4 솔루션의 준비
	<ol>
<li>에탄올 10 mL에 나트륨 borohydride의 0.018 g을 분해.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
HAuCl4 솔루션의 준비
	<ol>
<li>1 %chloroauric 산 성 해결책의 1 mL에 염화 칼륨 0.010 g을 분해.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
준비 실리콘 고무
	<ol>
<li>볼륨 1: 1의 비율로 파트 A와 파트 B ( 재료의 표참조)를 포함 하는 실리콘 고무를 혼합.</li>
		<li>혼합된 실리콘 고무를 사용 하 여 즉시 1 분의 남 비 시간 동안 슬라이드에 반응 영역을 페인트.</li>
		<li>5 분 동안 슬라이드에 준비 된 실리콘 고무를 치료.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
금 나노 입자30 의 준비
	<ol>
<li>활발 한 감동과 이온 물 40 mL에 1%의 질량 분 율으로 chloroauric 산의 4.8 mL를 추가 합니다.</li>
		<li>종 기에 솔루션을 열.</li>
		<li>신속 하 게 솔루션으로 1%의 대량 분수 trisodium 시트르산 솔루션의 10 mL를 추가 합니다.</li>
		<li>마지막 해결책은 색상에서 빨간색까지 추가로 15 분에 대 한 솔루션을 열. 참고: 우리의 경우, chloroauric 산 성 솔루션은 빠르게 감소 trisodium 시트르산, 그리고 솔루션 빠르게 클리어-노란색에서 변경 관찰 되었다 어두운 검정.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2입니다. 실험 설치의 준비
<ol><li>
전류 측정 시스템의 준비
	<ol>
<li>현재 증폭기를 포함 하는 현재 측정 시스템 설정 ( 재료의 표참조) 및 저 잡음 데이터 수집 시스템 ( 재료의 표참조)</li>
		<li>전압 클램프 모드에 전환 합니다.</li>
		<li>필터 대역폭 10 kHz 및 샘플링 속도 100 kHz를 설정 합니다.</li>
		<li>실험적인 세포와는 거꾸로 한 현미경에 프리 앰프에 대 한 외부 소음을 방패로 자체 설계 특정 수 제 구리 케이지 조립 ( 재료의 표참조).</li>
		<li>패러데이 케이지의 껍질, 증폭기, 그리고 거꾸로 한 현미경 시스템의 포탄을 접지.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
다크 필드 탐지 시스템의 설치
	<ol>
<li>세대 내부는 nanopipette 골드 nanotip의 어둠-필드 현미경에 의해 모니터링 됩니다. 참고:는 거꾸로 한 현미경 시스템 이미지와 분산형 스펙트럼 사용 됩니다 ( 재료의 표참조). 트루 컬러 디지털 CCD 카메라는 nanopipette 및 nanopore 전극의 이미지를 데리고 채택 된다. 다크 필드 콘덴서 [수 가늠 구멍 (NA) = 0.8-0.95)]는 어두운 필드 조명 형태로 이용 된다. 10 배 (나 = 0.3), 20 X (나 = 0.45), 40 X (나 = 0.6) 목표 폐쇄 유형 WNE의 이미지를 수집 하는 데 사용 됩니다. 형광 탐지는 추가로 nanotip는 nanopipette의 내부 벽 사이 간격이 있는지 여부를 확인 하는 데 사용 됩니다. 이 실험은 다른 수행 EMCCD 또한 거꾸로 한 현미경에 통합 ( 재료의 표참조) 그리고 여기 빛은 450-490 nm의 대역 통과 필터 내장 수은 램프 이다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3입니다. 폐쇄 유형 WNE의 제조
<ol><li>
Nanopipettes의 제조
	<ol>
<li>초음파 청소의 10 분 아세톤으로 가득 15ml 원심 분리기 튜브에서 석 영 모 세관 ( 재료의 표참조)를 넣어.</li>
		<li>아세톤, 오프 붓고 같은 원심 분리기 튜브에 에탄올을 추가 합니다.</li>
		<li>초음파 세탁 기술자 청소의 10 분에 원심 분리기 튜브를 넣어.</li>
		<li>모세 혈관 초음파 청소의 10 분의 에탄올, 제거에 대 한 이온된 수와 다른 15 mL 원심 분리기 튜브에 넣어.</li>
		<li>지속적으로 초음파 청소 3 번 모세 혈관 저온 잔여 에탄올을 제거 하.</li>
		<li>건조 질소 가스 스트림을 사용 하 여 모 세관.</li>
		<li>새로운, 깨끗 한 원심 분리기 튜브에는 모세 혈관을 유지.</li>
		<li>CO2 레이저 끌어당기는 설정 ( 재료의 표참조)</li>
		<li>15-20 분 꾸준한 레이저 전원을 보장 끌어당기는 예 열.</li>
		<li>끌어당기는에 청소 모 세관을 설치 합니다.</li>
		<li>열, 필 라 멘 트, 속도, 지연, 및 CO2 레이저 끌어당기는 특정 직경에 대 한 패널에 당기는 힘의 당기 매개 변수를 설정 합니다. 이 프로토콜에서 30 nm 직경 nanopipette를 당기기를 위한 상세한 매개 변수는 표 1 (그림 1)에 표시 됩니다.</li>
		<li>재사용 접착제로 페 트리 접시에 준비 된 nanopipette를 수정 ( 재료의 표참조) 추가 특성에 대 한.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
제조 폐쇄-타입 WNE
	<ol>
<li>nanopipette에는 microloader와 함께 준비 HAuCl4 솔루션의 10 μ를 삽입할.</li>
		<li>Nanopipette는 nanopipette에 있는 기포의 제거를 위한 약 1878 x g 에 5 분 동안 원심 참고:이 단계에 대 한 우리 배치는 nanopipette 2 mL 원심 분리기 튜브 내에서 만든 홀더를 아래로 향하게 하는 팁.</li>
		<li>준비 된 실리콘 고무는 coverslip에는 nanopipette를 수정 (단계 1.4 참조) "ci" 쪽으로는 nanopipette 내부 영역을 정의 하 고 외부 "트랜스" 쪽으로.</li>
		<li>고무 완 치 될 때까지 5 분 기다립니다.</li>
		<li>거꾸로 한 현미경의 객관적인 테이블에 통합 된 앙상블을 넣어.</li>
		<li>설정 하 고 초점 10 X 현미경 목표 아래 nanopipette 팁 다크 필드 조명 조정 합니다.</li>
		<li>20 X 40 X 목표는 더 높은 공간적 해상도를 변경 합니다.</li>
		<li>장소는 nanopipette 안에 한 Ag/AgCl 전극.</li>
		<li>횡단 측으로 다른 접지 Ag/AgCl 전극을 놓습니다.</li>
		<li>프리 앰프에 Ag/AgCl 전극의 쌍을 연결 합니다.</li>
		<li>현재 측정 시스템 및 해당 소프트웨어 ( 재료의 표참조) 이오니아 현재 녹음에 대 한.</li>
		<li>300에 적용 된 잠재력을 설정 mV.</li>
		<li>천천히 HAuCl4 와 NaBH4 (그림 2) 사이의 반응을 방 아 쇠를 횡단 측으로 NaBH4 솔루션의 150 μ를 추가 합니다. 참고: NaBH4 수성 해결책에서의 감소에 일어난다 격렬 한 반응 속도. 따라서, NaBH4 의 감소에서 H2 의 세대 골드 nanotip 성장 동안 충 치의 발생에 의해는 nanotip의 결함 구조를 유발 수 있습니다.</li>
		<li>동시에, 전기 및 광학 기록 현재 추적 및 어두운 필드 이미지/산란 스펙트럼 시스템을 사용 하는 현재 측정 및 어두운 필드 탐지 (그림 3). 참고: 에탄올 솔루션은 다크 필드 조명 아래 휘발성 이다. 제조 과정에서 에탄올의 볼륨에 주의.</li>
		<li>이오니아 현재 추적 다시 0으로 후 적용된 잠재력 해제 실바</li>
		<li>준비 씻어 흐르는와 폐쇄 유형 WNE 저온 바닥에서 끝에.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
특성 폐쇄-타입 WNE
	<ol>
<li>스캐닝 전자 현미경 (SEM)와 폐쇄 유형 WNE 특성화는 nanopipettes22,31,,3233,34의 특성에 대 한 일반적인 방법입니다 .</li>
		<li>칼슘 이온 형광 실험을 사용 하 여는 nanopipette 안에 금 nanotip의 봉인 상태를 확인 합니다.<ol>
<li>횡단 측으로 폐쇄 유형 WNE 및 Fluo-8 솔루션의 cis 측에 CaCl2 솔루션의 10 μ를 삽입할.</li>
			<li>Ag/AgCl 전극은 headstage에 연결 합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>잠재적인 400 mV 바이어스를 적용 하 고는 EMCCD를 사용 하 여 ( 재료의 표참조) 팁 영역에서 형광 응답을 모니터링. 실내 금속 레이어 또는 sem의 묘사와 nanotip의 길이 결정 다음, 하단에는 팁에서 폐쇄-타입 WNE 조각 초점 이온 빔 (FIB)를 사용 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
폐쇄-타입 WNE와 단일 나노 입자 충돌
	<ol>
<li>폐쇄-타입 WNE의 제조 후 KCl 해결책에 트랜스 와 cis 측에서 솔루션을 변경 합니다.</li>
		<li>횡단 측으로의 30 nm 금 나노 솔루션 50 μ를 전송 합니다. 300의 잠재력에 단일 나노 입자 충돌 이벤트의 현재 신호 기록 mV (그림 5).</li>
		<li>주파수, 진폭, 및 현재 신호의 모양 변화 모니터링에 적용 된 전압을 변경 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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<li>Cadinu, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double+Barrel+Nanopores+as+a+New+Tool+for+Controlling+Single-Molecule+Transport%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Double Barrel Nanopores as a New Tool for Controlling Single-Molecule Transport.</a> Nano Letters. 18 (4), 2738-2745 (2018).</li>
<li>Bell, N. A., Keyser, U. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digitally+encoded+DNA+nanostructures+for+multiplexed%2C+single-molecule+protein+sensing+with+nanopores%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Digitally encoded DNA nanostructures for multiplexed, single-molecule protein sensing with nanopores.</a> Nature Nanotechnology. 11 (7), 645-651 (2016).</li>
</ol>

저자 관심 없음 충돌 선언합니다.

잘 정의 된 nanopipette의 제조 폐쇄 유형 WNE 제조 프로세스에서 첫 번째 단계입니다. CO2 레이저는 모 세관의 중심에 초점을 맞춤 으로써 한 모 세관 nanoscale 원뿔 끝을 가진 2 개의 대칭 nanopipettes로 구분 합니다. 직경은 쉽게 제어 레이저 끌어당기는의 매개 변수를 조정 하 여 30-200 nm에서 배열. 그것은 철수에 대 한 매개 변수 다른 피 펫 pullers 위한 다 수 지적 했다. 환경 온도 습도는 nanopipette의 최종 직경을 좌우할 수 있다.
후에 nanopipette의 제조, 화학 반응 고체 nanotip는 nanopipette 안에 생성합니다. 이 프로토콜에서 골드 nanotip HAuCl4;의 감소에 의해 형성 된다 다른 금속 nanotips 해당 반응 하 여 날조 될 수 있다. Nanopipette 팁의 전체 막힘, 후 생성 된 골드 nanotip의 전기 화학적 분극 양극 전기 화학...

나노 입자 그들의 촉매 능력, 특정 광학 기능, electroactivity, 및 높은 표면 볼륨 비율1,2,3, 등 다양 한 기능으로 인해 엄청난 관심을 받고 있다 4. 단일 나노 입자의 전기 화학 분석은 나노 수준에서 본질적인 화학 및 전기 화학 프로세스를 이해 하기 위한 직접적인 방법. 단일 나노 입자의 매우 중요 한 측정을 달성 하기 위해 두 가지 전기 화학 방법 이전 현재 응답5,,67에서 나노 정보를 읽을 수 적용 되었습니다 했습니다. 이러한 방법 중 하나는 immobilizing 또는 electrocatalysis8,9의 연구에 대 한 nanoelectrode의 인터페이스에 개별 나노 입자를 캡처 작업이 포함 됩니다. 다른 전략은 과도 전류 변동 동적 산화 과정에서 생성 된 전극의 표면와 단일 나노 입자 충돌에 의해 구동 됩니다.
이러한 메서드의 모두 단일 나노 입자의 직경 일치 하 나노 磁 감지 인터페이스가 필요 합니다. 그러나, nanoelectrodes의 전통적인 제조 주로 통합 마이크로 전자 기계 시스템 (MEMS) 또는 당기는 지루하고 undisciplinable10,,1112, 기술, 레이저 13. 예를 들어 nanoelectrodes의 MEMS 기반 제작 소모 되며 대규모 생산 및 nanoelectrodes의 대중화를 제한 하는 클린 룸의 사용 해야 합니다. 다른 한편으로, nanoelectrodes의 제조를 당겨 레이저 씰링 동안 모 세관 내부 금속 와이어의 연산자의 경험에 크게 의존 합니다. 금속 와이어는 모 세관에서 잘 밀봉 하지 않으면는 nanopipette의 내부 벽과 와이어 사이 간격 및 수 있습니다 극적으로 초과 전류 잡음을 소개 electroactive 감지 영역을 확대. 이러한 단점이 크게는 nanoelectrode의 감도 감소. 다른 한편으로, 간격의 존재는 전극 영역을 확대 하 고는 nanoelectrode의 감도 줄일 수 있습니다. 결과적으로, 각 제조 과정14,15통제 전극 형태학으로 재현 성능을 보장 하기 어렵다. 따라서, 우수한 재현성 nanoelectrodes의 일반적인 제조 방법 단일 나노 입자의 본질적인 기능 전기 탐사를 촉진 하기 위하여 긴급 하 게 필요 합니다.
최근, nanopore 기술은 단일 분자 분석16,17,,1819,20대는 세련 되 고 레이블 없는 접근 방식으로 개발 되었습니다. 그것의 제어 제조 때문는 nanopipette는 레이저 모 세관 끌어당기는21,,2223,24 30-200 nm에서까지 균일 한 직경을 가진 나노 스케일 감 제공 . 또한,이 간단 하 고 재현할 수 제작 절차는 nanopipette의 일반화를 보장합니다. 최근에, 우리는 nanopipette 내부 금속 와이어의 씰링을 요구 하지 않는 무선 nanopore 전극 (WNE) 제안 했다. 손쉬운 고 재현할 수 제작 과정을 통해는 WNE 소유 프로그램 electroactive 인터페이스25,,2627,28 nanopipette 내에서 나노 금속 증 착 . 이후는 WNE 잘 정의 된 구조와 그것의 진출의의 균일 한 형태를가지고, 그것은 높은 시간 해상도 수행 하기 위한 낮은 저항 커패시턴스 (RC) 시간 상수 뿐 아니라 현재 고해상도 달성 한다. 우리는 이전 WNEs, 오픈 형 및 폐쇄 유형, 단일 엔터티 분석을 실현 하기 위한 두 가지 유형의 보고. 오픈 형 WNE 이오니아 현재 응답26에 단일 엔터티의 유도 전류를 변환 하는 nanopipette의 내부 벽에 nanometal 레이어를 사용 합니다. 일반적으로, 오픈 형 WNE의 직경은 약 100 nm. 더 WNE의 직경 감소, 우리는 단단한 금속 nanotip 완전히 화학 전기 방식을 통해 nanopipette 팁 차지 폐쇄-타입 WNE 제시. 이 방법은 빠르게 nanopore 감 금 안에 30 nm 금 nanotip를 생성할 수 있습니다. 폐쇄-타입 WNE 팁 영역에서 잘 정의 된 인터페이스는 단일 나노 입자의 전기 측정에 대 한 높은 신호 대 잡음 비율을 보장합니다. 충전된 금 나노 폐쇄 유형 WNE 충돌로 팁 인터페이스에서 초고속 충전-방전 과정 이오니아 현재 추적에 용량 성 피드백 응답 (CFR)를 유도 한다. 이전 단일 나노 입자 충돌 연구 통해 금속 nanoelectrode29내부 와이어에 비해, 폐쇄-타입 WNE 0.6 pA ± 0.1 pA (RMS)의 더 높은 현재 해상도 0.01 ms의 높은 시간 해상도 보여주었다.
여기, 우리 차원과 뛰어난 재현성 높은 제어는 폐쇄 유형 WNE에 대 한 자세한 제작 절차를 설명 합니다. 이 프로토콜, 간단한 반응 AuCl4- BH4사이- 는 nanopipette의 구멍을 완전히 차단 하는 골드 nanotip를 생성 하도록 설계 되었습니다. 다음, 양극 전기는 nanopipette 안에 몇 마이크로미터의 길이 도달 하는 골드 nanotip의 지속적인 성장을 위해 채택 된다. 이 간단한 절차는 클린 룸 및 고가의 장비 없이 모든 일반 화학 실험실에서 실시 될 수 있습니다이 nanoelectrode 제조의 구현 수 있습니다. 크기, 형태, 및 폐쇄 유형 WNE의 내부 구조를 확인 하려면이 프로토콜 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 및 형광 분광학의 사용과 상세한 특성화 절차를 제공 합니다. 한 최근의 예를 들어 강조 표시를 직접 폐쇄 유형 WNE의 nanointerface 쪽으로 충돌 하는 금 나노 입자 (AuNPs)의 기본 및 동적 상호 작용을 측정 됩니다. 우리는 폐쇄 유형 WNE 살아있는 세포, 나노 재료, 및 단일 엔터티 수준에서 센서의 미래의 전기 화학 연구에 대 한 새로운 경로 깔 다 수 있습니다 믿습니다.

<table><tbody><tr><td>Acetone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>650501</td><td>고인화성 및 휘발성</td></tr><tr><td>분석 저울</td><td>Mettler Toledo</td><td>ME104E</td><td></td></tr><tr><td>Axopatch 200B 증폭기</td><td>분자 장치</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Blu-Tack 재사용 가능한 접착제</td><td>Bostik</td><td></td><td></td></tr><tr><td>원심분리기 튜브</td><td>Corning Inc.</td><td></td><td>CentriStar 캡이 있는 원심분리기 튜브, 15ml</td></tr><tr><td>클로로오르산</td><td>에너지 화학 E0601760010</td><td></td><td>HAuCl4</td></tr><tr><td>Clampfit 10.4 소프트웨어</td><td>분자 장치</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Digidata 1550A 디지타이저</td><td>분자 장치</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DS Fi1c 트루 컬러 CCD 카메라</td><td>Nikon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ecoflex 5 애드온 경화 실리콘 고무</td><td>Smooth-On</td><td>17050377</td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf Reference 2 pipettes</td><td>Eppendorf</td><td>492000904</td><td>10, 100 및 1000 &micro; L</td></tr><tr><td>에탄올</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>24102</td><td>고인화성 및 휘발성</td></tr><tr><td>패러데이 케이지</td><td></td><td></td><td>구리</td></tr><tr><td>iXon 888 EMCCD</td><td>Andor</td><td></td><td></td></tr><tr><td>마이크로 원심분리기 튜브</td><td>Axygen Scientific</td><td></td><td>0.6, 1.5 및 2.0 mL</td></tr><tr><td>마이크로로더</td><td>Eppendorf</td><td>5242 956.003</td><td>20 &micro; L</td></tr><tr><td>현미경 커버 유리</td><td>Fisher Scientific</td><td>LOT 16938</td><td>20 mm*60 mm-1 mm 두께</td></tr><tr><td>의 Milli-Q 정수기</td><td>Millipore</td><td>SIMS00000</td><td>Denton 전자빔 증발기</td></tr><tr><td>P-2000 레이저 풀러</td><td>셔터 기기</td><td></td><td></td></tr><tr><td>피펫 팁</td><td>Axygen Scientific</td><td></td><td>10, 200 및 1,000 &micro; L</td></tr><tr><td>염화칼륨,+D25+A2:F2+A2:F25</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P9333-500G</td><td>KCl</td></tr><tr><td>석영 피펫</td><td>Sutter</td><td>QF100-50-7.5</td><td>O.D.:1.0 mm, I.D.:0.5 mm, 75 mm 길이</td></tr><tr><td>냉장고</td><td>Siemens</td><td></td><td></td></tr><tr><td>실리콘 시너</td><td>Smooth-On</td><td>1506330</td><td></td></tr><tr><td>Silver wire</td><td>Alfa Aesar</td><td>11466</td><td></td></tr><tr><td>Sodium borohydride,</td> <td>Tianlian Chem. 기술.</td><td>71320</td><td>NaBH4</td></tr><tr><td>Ti-U 도립 암시야 현미경</td><td>Nikon</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

단일 나노 입자 분석에 대 한 폐쇄-타입 무선 nanopore 전극

A Closed-Type Wireless Nanopore Electrode for Analyzing Single Nanoparticles

단일 나노 입자의 본질적인 기능을 측정 하는 nanoelectrochemistry에 의해 깊은 근본적인 중요성을 보유 하 고 nanoscience에 잠재적인 영향을 하고있다. 그러나, 단일 나노 입자를 화학적 분석은 도전, 감지 nanointerface 제어 되지 않습니다. 이 문제를 해결 하기 위해 우리가 설명 여기 제조 및 높은 제어 형태와 뛰어난 재현성을 전시 하는 폐쇄-타입 무선 nanopore 전극 (WNE)의 특성. WNE의 손쉬운 제조 클린 룸 및 고가의 장비를 사용 하지 않고 일반 화학 실험실에서 잘 정의 된 nanoelectrodes의 준비를 수 있습니다. 30의 한 응용 0.6 pA의 현재 고해상도 우수한 형태 및 작은 0.01 양 동행의 높은 시간 해상도 보여주는 nm 폐쇄 유형 WNE 혼합물에서 단일 금 나노 입자의 분석에 또한 강조 표시 직경, 폐쇄-타입 WNEs의 더 많은 잠재적인 응용 프로그램은 단일 분자/이온 검출 및 단일 셀 프로 빙을 나노 특성에서 확장할 수 있습니다.

석 영 원뿔 nanopipette에 따라 잘 정의 된 30 nm 무선 nanopore 전극을 조작 하는 손쉬운 접근 방식을 설명 합니다. 그림 1, 세 가지 주요 단계를 포함 하는 nanopipette의 제조 시연입니다. 0.5 m m의 안 직경 및 외부 직경 1.0 m m의 microcapillary는 끌어당기는 사람에 고정 한 다음 레이저 용융 석 영을 모 세관의 센터에 초점을 맞추고. 모 세관의 터미널에 힘을 적용 하 여 그것은 마지막으로 분리 nanoscale 원추형 팁 두 부분을 형성 합니다. 당기 매개 변수는 우리 실험실에서 30 nm nanopipettes 날조를 위한 표 1 에 제공 됩니다. 그것은 매개 변수 다른 레이저 pullers에서 변화할 수 있다 주목 해야한다. 경험은 레이저 전원, 온도 및 습도 따라 매개 변수를 조정 해야 합니다. 제조, 후 sem의 특성화는 n...

여기, 선물이 폐쇄 형 무선 nanopore 전극의 제조 및 단일 나노 입자 충돌의 후속 전기 측정에 대 한 프로토콜.

단일 나노 입자 분석에 대 한 폐쇄-타입 무선 Nanopore 전극

Measuring the intrinsic features of single nanoparticles by nanoelectrochemistry holds deep fundamental importance and has potential impacts in ...

단일 나노 입자의 본질적인 특징을 전기화학적으로 측정하는 것은 나노 과학에서 매우 중요합니다. 이 방법은 빠른 단일 나노 입자 분석을 위한 무선 나노 포어 전극을 구축하는 간단하지만 매우 재현 가능한 방법을 보여줍니다. 나노 전극의 크기는이 간단한 제조 방법에 의해 30 나노미터에 도달 할 수 있습니다.분석 중 현재 해상도와 시간적 해상도는 각각 0.6 picoamps 및 0.01 밀리초입니다. 이러한 무선 나노포어 전극은 나노전극 팁의 나노스케일 크기로 인해 생체 내 및 비침습적 세속 분석에 활용될 것으로 예상된다. 금 나노 팁의 국소화 된 표면 플라스모닉 공명 특성과 크로스 나노 피펫의 완벽한 광학 비전은 나노 스케일에서 전기 광학 검출을 가능하게 할 수 있습니다.무선 나노 포어 전극의 제조에 관심이 있는 연구원은 나노피펫 붓는 공정을 마스터해야 한다. 이것은 절차에서 중요한 단계이기 때문입니다. 그들은 파이펫을 부을 때 환경 온도와 습도에주의를 기울여야합니다.먼저 4.8 밀리리터의 클로로우릭 산을 1%에서 40밀리리터의 질량 분수로 격렬한 교반으로 넣습니다. 그런 다음 용액을 끓여서 가열합니다. 3mm 의 질량 분획과 함께 10 밀리리터의 구연산 용액을 신속하게 추가하십시오.최종 솔루션이 빨간색이 될 때까지 솔루션을 15분 동안 가열합니다. 석영 모세혈관을 아세톤으로 채워진 15밀리리터 원심분리기 튜브에 놓고 10분 동안 초음파 클리너에 깨끗하게 발라보십시오. 완료되면 아세톤을 제거하고 에탄올을 추가합니다.그런 다음 원심분리관을 초음파 클리너에 넣고 10분간 청소합니다. 다음으로, 석영 모세혈관을 에탄올 제거를 위해 탈온화된 물로 15밀리리터 원심분리기 튜브에 넣고 10분 동안 초음파 세척을 수행합니다. 질소 가스 스트림을 사용하여 석영 모세 혈관을 건조하고 깨끗한 원심 분리 튜브에 보관하십시오.이에 따라, 꾸준한 레이저 전력을 보장하기 위해 15-20 분 동안 이산화탄소 레이저 풀러와 사전 열을 켭니다. 사전 가열된 이산화탄소 레이저 풀러에 깨끗한 석영 모세관을 설치합니다. 열, 필라멘트, 속도, 지연 및 당김 파라미터를 특정 직경을 위해 이산화탄소 레이저 풀러 패널에 당기기 매개 변수를 설정합니다.조리된 나노파이펫을 페트리 접시에 재사용 가능한 접착제로 고정하여 추가 특성화를 실현합니다. 제조된 클로로우릭 산 용액 10마이크로리터를 마이크로로더를 나노피펫에 주입합니다. 나노피펫에서 기포를 제거하기 위해 약 1, 878배 G에서 5분 동안 나노피펫을 원심분리합니다.원심분리에 따라, 이전에 준비된 실리콘 고무로 커버 슬립에 나노피펫을 고정하고 나노피펫 내부의 영역을 시스 측과 외부로 정의하여 트랜스 측으로 정의한다. 고무가 치료할 때까지 5분을 기다린 후, 통합 된 앙상블을 반전 된 현미경의 객관적인 테이블에 놓습니다. 암장 조명을 켜고 조정하여 10배 현미경 목표 아래에 나노피펫 팁을 집중시합니다.더 높은 간격 해상도를 위해 40배 의 목표로 변경합니다. 다음으로 나노피펫 내부에 은은 염화물 전극 1개를 배치합니다. 그런 다음 두 번째 접지 실버 실버 염화물 전극을 트랜스 측에 놓습니다.실버 실버 염화물 전극을 사전 증폭기에 연결합니다. 현재 측정 시스템과 이온 전류 레코딩을 위한 해당 소프트웨어를 켭니다. 그런 다음 적용된 전위를 300밀리볼트로 설정합니다.이제 천천히 150 마이크로리터의 보로하이드라이드 용액을 트랜스 측에 추가하여 클로로우릭산과 보로하이드라이드 나트륨 사이의 반응을 유발합니다. 동시에 전류 측정 및 암장 검출 시스템을 사용하여 전류 추적 및 다크 필드 이미지 산란 스펙트럼을 전기및 광학적으로 기록합니다. 이온 전류 추적이 0 picoamps로 반환 된 후 적용 된 잠재력을 끕니다.바닥에서 끝까지 흐르는 탈이온화 된 물로 준비 된 폐쇄 형 WNE를 씻으시다. 폐쇄형 WNE를 제조한 후 트랜스 및 시스 측면의 용액을 염화칼륨 용액으로 변경한다. 30 나노 몰러 금 나노 부품 용액의 50 마이크로 리터를 트랜스 측으로 전송합니다.그런 다음 단일 나노 입자 충돌 이벤트의 현재 신호를 300 밀리볼트의 잠재력으로 기록합니다. 마지막으로 적용된 전압을 변경하여 전류 신호의 주파수, 진폭 및 형상 변경을 모니터링합니다. 나노 피펫의 제조에는 세 가지 주요 단계가 포함됩니다.0.5 밀리미터의 내지름과 1 밀리리터의 외경을 가진 마이크로 모세관은 풀러에 고정되고, 레이저는 석영을 녹이기 위해 모세관의 중심에 초점을 맞습니다. 모세관의 단말에 힘을 가함으로써, 마침내 나노 스케일 원상 팁으로 두 부분을 분리하고 형성합니다. 나노피펫 팁 내부에 금 나노 팁을 생성하는 절차는, 당기기 과정이 여기에 도시된 후.현장 특성화 시스템은 현재 응답 및 어두운 필드 이미지의 동시 기록으로 폐쇄형 WNE의 제조 과정을 모니터링하는 데 사용되었습니다. 맨손으로 나노피펫 및 폐쇄형 WNE의 상시 SEM 이미지는 사이드 뷰 SEM 이미지를 분할한 후 여기에 표시되어 폐쇄형 WNE 내부의 금 나노팁의 형태를 제공한다. 단일 나노입자 충돌 실험에서 금 나노입자는 WNE의 트랜스 측에 첨가된다.이 CNE의 뛰어난 노이즈 성능은 높은 신호 주파수로 숨겨진 신호를 발견합니다. 금 나노 팁을 생성 할 때, 낮은 적용 된 잠재력을 전기 화학 인터페이스를 생성하는 데 사용되어야한다. 높은 적용 된 잠재력은 금의 생성속도를 높이고 나노 팁에 결함이있는 구조를 초래할 수 있습니다.이 방법의 고대비 해상도와 높은 특수 해상도는 연구원이 나노 규모의 전자 전달 과정을 더 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 보하이드라이드 나트륨은 위험하며 물과 격렬하게 반응합니다. 나트륨 보하이드라이드 용액을 준비할 때는 주의하십시오.

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Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

무기 표면에 단백질이 아닌 구체적인 흡착을 모니터링하는 고체 nanopores를 사용하는 방법을 설명합니다. 방법은 실시간과 단일 분자 수준에서 탐색할 수 흡착 수있게 저항 펄스의 원칙을 사용합니다. 하나의 단백질 흡착 과정 멀리 평형에서이기 때문에, 우리는 양적 단백질 흡착의 상수 명백한 처음 주문 반응 속도의 결정뿐만 아니라 및 Langmuir 흡착 상수 사용, 합성 nanopores의 병렬 배열의 고용을 제안합니다.

고체 Nanopores와 모니터링 단백질 흡착

우리는 제조 장치 및 탄소 나노 튜브 기반의 고주파 바이오 센서를위한 측정 프로토콜을 설명합니다. 높은 주파수 감지 기술은 근본적인 이온 (의 Debye) 선별 효과를 완화하고 기존의 전자 바이오 센서가 실패 높은 이온 강도 솔루션을 운영 할 나노 튜브 바이오 센서 수 있습니다. 우리의 기술은 점의 배려 (POC) 생리학 관련 조건에서 작동하는 전자 바이오 센서의 고유 한 플랫폼을 제공합니다.

높은 이온 강도 솔루션에 감지하기위한 탄소 나노 튜브 고주파 나노 바이오 센서의 제작

생명 전좌 실험 용액에 고체 상태의 나노 기공을 제조하는 방법이 제시된다. 높은 전기장의 짧은 펄스를인가함으로써, 나노 기공 직경이 나노 미터 이하로 제어 정밀도로 확대 될 수 있고 그 전기적 잡음 특성이 크게 개선되었다. 이 절차는 실험 조건 하에서 표준 실험실 장비를 사용하여 반응계 내에서 수행된다.

크기를 미세 조정 및 고체 나노 세공의 잡음을 최소화

세포 외 소포는 응고, 면역 반응, 암 또는 약물 전달이나 재생 의학의 잠재적 치료제를 포함하여 생리 학적 및 병리학 적 과정에 중요한 역할을한다. 이 프로토콜은 조정 가능한 저항 펄스 감지 기능을 사용하여 다양한 유체 절연 및 비 절연 외 소포의 정량화 및 크기 특성화하기위한 방법을 제시한다.

정량화 및 조정 가능한 저항 펄스 감지 기능을 사용하여 세포 외 소포의 크기 프로파일 링

제시된 프로토콜은 공극 스패닝 무용매 지질 이중층을 사용하여 단일 수송체 수준에서 막 단백질 매개 수송을 분석하는 방법을 설명합니다. 이는 대단히 병렬적인 데이터 수집 및 분석과 결합된 대량 생산된 나노포어 어레이 칩을 생성함으로써 달성되며, 향후 멤브레인 단백질 이펙터 스크리닝의 확립을 가능하게 합니다.

멤브레인 운송은 단일 단백질 해상도에서 고도의 병렬 나노 기공 칩 시스템에 의해 분석 처리합니다

여기에서는 개개의 나노 입자의 제타 포텐셜을 결정하는데 사용될 수있다 입자 전위 속도의 측정을 통해 나노 입자의 표면 화학을 특징 저항 펄스 감지 기술에 통합 된 폴리 우레탄 동조 나노 기공을 사용한다.

조정 나노 기공을 통해 나노 입자 전좌 속도를 통해 제타 전위의 측정 : 예를 들어 DNA 변성 입자를 사용하여

Nanopore 시퀀싱 생체에 대 한 기술, 생명 과학, 병원 균, 식품 안전 모니터링, 게놈 분석, metagenomic 환경 모니터링 및 박테리아의 특성의 식별을 포함 하 여 넓은 응용 프로그램에 항 생 저항입니다. 이 문서에서는, metagenomic 토양 DNA 연속 nanopore 시퀀싱 기술을 사용 하 여 종 식별을 위한 절차는 보여 줍니다.

Metagenomic 토양 분석 Nanopore DNA 시퀀싱

여기서, 우리는 생물학적 나노기공 기반 전자 플랫폼을 사용하여 단일 분자 한계에서 이산 금속 산소 클러스터, 폴리옥소메탈레이트(POMs)를 검출하는 프로토콜을 제시한다. 이 방법은 이러한 분자의 연구에 사용되는 전통적인 분석 화학 도구에 대한 보완적인 접근법을 제공합니다.

단일 금속 나노 입자의 고분해능 물리적 특성화

나노 기 공 시퀀싱은 원격 지에서 비용 효과적인 시퀀싱을 허용 하는 새로운 기술 이며 리소스 부족 설정입니다. 여기서, 우리는 이러한 조건과 호환 되는 전 혈에서 mRNAs의 시퀀싱을 위한 프로토콜을 제시 한다.

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플라즈몬 나노핀셋은 금 나노 구조에서 국부적인 표면 플라즈몬 공명을 사용하여 나노미터 규모의 광학 필드 내에서 단백질을 포함한 단일 나노 입자를 가둡니다. 산란 신호의 변화는 단백질의 존재와 구조적 역학을 드러내므로 형광단 변형이나 표면 테더링 없이 모니터링할 수 있습니다.

플라즈모닉 나노핀셋을 사용한 단일 비변형 단백질의 구조적 역학 모니터링

학습하세요 단일 나노 입자 분석을 위한 폐쇄형 무선 나노포어 전극 제작 방법을. 30나노미터 크기의 전극으로 0.6피코암프 전류 해상도와 0.01밀리초 시간 해상도를 달성하여 생체 내 비침습적 분석에 활용할 수 있습니다.

단일 나노 입자 분석에 대 한 폐쇄-타입 무선 Nanopore 전극

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