In Situ 표면 강화 라만 분광법 특성화를 위한 플라즈몬 나노입자의 광학 트래핑

이 프로토콜은 응집제가 없는 상태에서 SERS 활성 나노입자 어셈블리에 대한 공간 및 시간 제어를 제공하여 표적 분석물의 민감한 검출을 달성합니다. 우리 방법의 주요 장점은 SERS 활성 나노 입자 어셈블리를 생성하는 데 응집제가 사용되지 않으므로 생리 학적 조건에서 민감한 생체 분자를 분석하는 데 적합하다는 것입니다. 이는 용액 내 및 미세유체 시스템의 생리학적 조건에서 질병 바이오마커와 같은 분석물 분자를 검출하기 위한 유망한 플랫폼입니다.

이 방법을 처음 사용하는 경우 연구원은 최상의 성능을 얻기 위해 트래핑 레이저 출력, 조사 시간 및은 나노 입자 농도를 미세 조정해야 할 수 있습니다. 시작하려면 532나노미터 레이저 빔을 광학 핀셋 현미경의 플렉스 포트로 향하게 합니다. 532나노미터 레이저 빔을 750나노미터 장편 다이크로익 미러를 사용하여 광학 핀셋 현미경의 스테레오 이중층 경로에 정렬하여 원래의 트래핑 레이저 빔과 결합하여 샘플 챔버에 초점을 맞춥니다.

750나노미터 장편 이색성 거울을 사용하여 샘플 챔버에서 후방 산란광을 수집하고 액체-질소 냉각 전하 결합 장치 카메라가 포함된 분광계로 리디렉션합니다. 스펙트럼 획득 전에 분광계의 입구 슬릿 앞에 532 나노 미터 노치 필터를 배치하십시오. 유리 슬라이드를 청소하고 물과 에탄올로 슬립을 덮으십시오.

프레임 테이프를 유리 슬라이드에 부착하여 챔버를 만듭니다. 은 나노 입자 DSNB 용액 몇 방울을 프레임에 첨가하십시오. 커버 슬립을 프레임 테이프에 놓고 밀봉하십시오.

온도가 섭씨 영하 120도에 도달할 때까지 액체 질소 냉각 전하 결합 장치 카메라의 용기에 액체 질소를 추가합니다. 자기 레이저 안전 스크린을 사용하여 라만 프로브 빔 경로를 차단한 다음 532나노미터 라만 여기 소스 레이저를 켭니다. 은 나노 입자 DSNB 용액으로 샘플 챔버를 챔버 홀더에 고정합니다.

물에 잠긴 대물렌즈에 물을 넣은 다음 챔버 홀더를 대물렌즈 위의 마이크로 스테이지에 즉시 놓습니다. 커버 슬립 위에 이멀젼 오일을 떨어뜨리고 오일 액침 콘덴서를 배치하여 현미경 카메라에서 입자를 시각화합니다. 532나노미터 라만 프로브 빔이 챔버의 바닥 유리 표면에 초점을 맞출 때까지 현미경 손잡이를 돌려 대물렌즈의 Z 위치를 조정하여 현미경 카메라에 흰색 점이 표시됩니다.

마이크로 스테이지의 X 및 Y 위치를 조정하여 챔버의 중앙 영역을 흰색 지점에 배치하도록 챔버를 이동합니다. 광학 핀셋 제어 소프트웨어를 열고 장착된 조이스틱 컨트롤을 사용하여 1, 064나노미터 트래핑 레이저를 흰색 점과 겹치도록 이동합니다. 그런 다음 현미경의 손잡이를 조정하여 대물렌즈의 Z 위치를 위로 이동합니다.

1, 064 나노 미터 트래핑 레이저를 켜서 샘플 챔버에서은 나노 입자를 끌어 당기고 플라즈몬은 나노 입자 어셈블리를 만듭니다. 필요한 경우 과열 또는 기포 형성을 방지하기 위해 트래핑 레이저 빔을 낮추십시오. 분광 측정을 위해 532나노미터 라만 프로브 빔의 초점 아래에 플라즈몬은 나노입자 어셈블리의 어두운 점을 배치하도록 샘플 마이크로스테이지의 위치를 조정합니다.

532나노미터 라만 레이저 배출구 앞에 중성 밀도 필터를 배치하여 전력을 10메가와트로 조정합니다. 스펙트럼 소프트웨어의 설정 패널에 획득 시간을 입력하고 획득 버튼을 클릭하여 스펙트럼 수집을 시작합니다. 트래핑 레이저가 없으면 샘플 챔버에 분산 된은 나노 입자가 블랙 스펙트럼을 생성했습니다.

트래핑 레이저의 출력을 높이고 조사 시간을 연장하면 더 많은은 나노 입자를 끌어 당겨 어두운 점을 생성 할 수 있습니다. 분산 된은 나노 입자는 브라운 운동 중이었기 때문에 입자 간 접합은 크고 불안정했습니다. 플라즈몬은 나노 입자 어셈블리에서 DSNB의 전체 강도는 분산 된은 나노 입자의 강도보다 높았다.

1, 444 센티미터 역에서의 특성 피크의 강도를 고려할 때, 플라즈몬은 나노 입자 어셈블리는 분산 된은 나노 입자의 것과 비교하여 DSNB의 표면 강화 라만 분광 신호의 약 50 배 향상을 제공 할 수있다. 이 20 개의 표면 강화 라만 스펙트럼에 걸쳐 1, 152, 1, 444 및 1, 579 센티미터 역전에서 DSNB의 특성 피크의 강도는 상대 표준 편차가 각각 6.88, 6.59 및 5.48 % 인 히스토그램으로 표시되었습니다. 이 절차에서 가장 중요한 것은 532 나노 미터 라만 프로브 레이저의 위치를 찾아 1, 064 나노 미터 트래핑 레이저와 겹치는 것입니다.

이 기술은 연구자들이 미래의 생체 내 분석을 위해 생리적 조건에서 공간 및 시간 제어로 분석물 분자를 검출할 수 있는 길을 열어줍니다.