Name: Een gesloten Type draadloze Nanopore-elektrode voor het analyseren van interne nanodeeltjes (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 31 s
Description: Leer de fabricatie van een gesloten draadloze nanopore-elektrode voor elektrochemische meting van enkele nanodeeltjes. Deze methode biedt hoge resolutie van 0,6 picoampère en 0,01 milliseconde voor nanowetenschappelijk onderzoek.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Dit onderzoek werd gesteund door de nationale Natural Science Foundation van China (61871183,21834001), innovatie programma van Shanghai gemeentelijk onderwijs Commissie (2017-01-07-00-02-E00023), de "Chen Guang"-Project van het gemeentelijk onderwijs van Shanghai Commissie en Shanghai Education Development Foundation (17CG 27).

1. bereiding van de oplossingen
Opmerking: Let op algemene voorzorgsmaatregelen voor alle chemische stoffen. Verwijdering van chemische stoffen in een zuurkast, en dragen van handschoenen, bril en een laboratoriumjas. Houd brandbare vloeistoffen uit de buurt van vuur of vonken. Alle waterige oplossingen werden opgesteld op basis van ultrazuiver water (18.2 cm van de MΩ bij 25 ° C). De bereide oplossingen werden gefilterd met behulp van een 0,22 μm poriegrootte filter.
<ol><li>
Bereiding van KCl oplossing
	<ol>
<li>Los 0.074 g kaliumchloride in 100 mL gedeïoniseerd water.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Bereiding van NaBH4 -oplossing
	<ol>
<li>Los 0,018 g natriumboorhydride in 10 mL ethanol.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Bereiding van HAuCl4 -oplossing
	<ol>
<li>Los 0,010 g kaliumchloride in 1 mL van de 1% chloroauric zure oplossing.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Voorbereiding van siliconen rubber
	<ol>
<li>Meng silicone rubber met een deelA en deel B (Zie Tabel van materialen) in een verhouding van 1:1.</li>
		<li>Hiermee kunt u dat de gemengde silicone rubber verf een gebied van de reactie op de dia direct tijdens de pot 1 min.</li>
		<li>Genezen de bereid silicone rubber op de dia voor 5 min.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Voorbereiding van gouden nanodeeltjes30
	<ol>
<li>Voeg 4.8 mL van chloroauric zuur met een gewichtsfractie van 1% in 40 mL gedeïoniseerd water met krachtig roeren.</li>
		<li>Verwarm de oplossing aan de kook.</li>
		<li>Snel Voeg 10 mL van de citraatoplossing van een Trinatriumcitraat met een gewichtsfractie van 1% in de oplossing.</li>
		<li>Verwarm de oplossing voor een extra 15 minuten totdat de definitieve oplossing rood van kleur is. Opmerking: In ons geval de chloroauric zure oplossing was snel met verminderd Trinatriumcitraat citraat, en werd naar voren gebracht dat de oplossing snel veranderd van clear-geel donker-zwart.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. voorbereiding van de experimentele opstelling
<ol><li>
Voorbereiding van het huidige meetsysteem
	<ol>
<li>Het huidige systeem van de meting met de huidige versterker inschakelen (Zie Tabel van materialen) en geluidsarme data-acquisitiesysteem (Zie Tabel van materialen)</li>
		<li>Zet de spanning-clamp-modus.</li>
		<li>Stel de bandbreedte van de filter op 10 kHz en sampling rate tot 100 kHz.</li>
		<li>Monteren van een zelf ontworpen specifieke zelfgemaakte koperen kooi te beschermen van externe ruis voor experimentele cellen en de voorversterker op de omgekeerde Microscoop (Zie Tabel van materialen).</li>
		<li>Grond van de shell van de kooi van Faraday, schelpen van de versterker, en omgekeerde Microscoop systeem.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Installatie van het detectiesysteem voor donker-veld
	<ol>
<li>Generatie van de gouden nanotip binnen de nanopipette wordt gecontroleerd door de dark - veld Microscoop. Opmerking: Een systeem van omgekeerde Microscoop (Zie Tabel van materialen) wordt gebruikt om beelden en scatter spectra. Een ware-digitale CCD kleurencamera wordt gebruikt om beelden van de nanopipette en nanopore-elektrode te nemen. Bolkoeler met donker-veld [numerieke diafragma (NB) = 0,8 – 0.95)] wordt gebruikt om te vormen van een donker-veld verlichting. 10 X (NB = 0,3), 20 X (NB = 0,45), en 40 X (NB = 0.6) doelstellingen worden gebruikt voor het verzamelen van beelden van het gesloten type WNE. Fluorescentie detectie wordt gebruikt moeten verder nagaan of er verschillen tussen de nanotip en de binnenwand van de nanopipette. Dit experiment is uitgevoerd door een andere EMCCD (Zie Tabel van materialen) ook geïntegreerd op de omgekeerde Microscoop, en de excitatie-licht is een ingebouwde kwik-lamp met een band-pass filter van 450 – 490 nm.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. fabricage van gesloten Type WNE
<ol><li>
Fabricage van nanopipettes
	<ol>
<li>Zet de haarvaten van de kwarts (Zie Tabel van materialen) in een tube van 15 mL centrifuge gevuld met aceton voor 10 min van ultrasone reiniging.</li>
		<li>Giet af aceton en ethanol toevoegen in de dezelfde centrifugebuis.</li>
		<li>Zet de centrifugebuis in een ultrasone reiniger voor 10 min van schoonmaken.</li>
		<li>De haarvaten wordt gestoken door een ander 15 mL centrifugebuis met gedeïoniseerd water voor verwijdering van de ethanol, met 10 min van ultrasone reiniging.</li>
		<li>Voortdurend ultrasone reinigen de haarvaten driemaal met gedeïoniseerd water om te verwijderen van de resterende ethanol.</li>
		<li>Droog de haarvaten met behulp van een gasstroom van stikstof.</li>
		<li>Houd de haarvaten in een nieuwe, schone centrifugebuis.</li>
		<li>Inschakelen van de CO2 -laser trekker (Zie Tabel van materialen)</li>
		<li>Verwarm de trekker voor 15-20 min om een gestage laser macht.</li>
		<li>Installeer het schoongemaakte capillair in de trekker.</li>
		<li>De trekken parameters van warmte, filament, snelheid, vertraging en trekkracht op het paneel van de CO2 laser trekker voor een specifieke diameter ingesteld. De gedetailleerde parameter voor het trekken van een 30 nm diameter nanopipette in dit protocol wordt weergegeven in tabel 1 (Figuur 1).</li>
		<li>Herstellen van de voorbereide nanopipette over een petrischaal met de herbruikbare lijm (Zie Tabel of Materials) voor verdere karakterisering.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Fabricage van gesloten type WNE
	<ol>
<li>Injecteren 10 μL van de bereide HAuCl4 oplossing in de nanopipette met een microloader.</li>
		<li>Centrifugeer het nanopipette voor 5 min bij circa 1878 x g voor het verwijderen van luchtbellen in de nanopipette. Opmerking: Voor deze stap, we het nanopipette geplaatst met de punt naar beneden in een zelfgemaakte houder binnen een centrifugebuis 2 mL.</li>
		<li>Herstellen van de nanopipette op een dekglaasje aan met de bereid silicone rubber (zie stap 1.4) en definieer het gebied binnen de nanopipette als de "GOS" kant en buiten als de "trans" kant.</li>
		<li>Wacht 5 minuten tot het rubber is genezen.</li>
		<li>De geïntegreerde ensemble op objectieve tafel van de omgekeerde microscoop gelegd.</li>
		<li>Inschakelen en aanpassen van de verlichting van de dark-veld om zich te concentreren op het uiteinde van de nanopipette onder een 10 X Microscoop doelstelling.</li>
		<li>Wijziging 20 X en 40 X doelstellingen voor een hogere ruimtelijke resolutie.</li>
		<li>Plaats één Ag/AgCl-elektrode binnen de nanopipette.</li>
		<li>Plaats de andere geaard Ag/AgCl-elektrode in de trans -kant.</li>
		<li>Een paar Ag/AgCl elektrodes verbinden met de voorversterker.</li>
		<li>Zet het huidige systeem van de meting en de bijbehorende software (Zie Tabel of Materials) voor Ionische huidige opname.</li>
		<li>De toegepaste potentieel ingesteld op 300 mV.</li>
		<li>Voeg 150 μl van NaBH4 oplossing langzaam in de trans -kant om te activeren van de reactie tussen HAuCl4 en NaBH4 (Figuur 2). Opmerking: De vermindering van NaBH4 in waterige oplossing vindt plaats op een heftige reactie in het tarief. Dus, de generatie van H2 uit de vermindering van NaBH4 veroorzaken een gebrekkige structuur van de nanotip door het genereren van Holten tijdens de groei van de gouden nanotip.</li>
		<li>Gelijktijdig, elektrisch en optisch record de huidige trace en het donker-veld afbeelding/verstrooiing spectra met behulp van de huidige meting en donker-veld detection systems (Figuur 3). Opmerking: De ethanol oplossing is vluchtig onder donker-veld verlichting. Let op de hoeveelheid ethanol tijdens het fabricageproces.</li>
		<li>Uitschakelen van de toegepaste potentieel na Ionische huidige traceren terug op 0 pA.</li>
		<li>Wassen het voorbereide gesloten type WNE met stromende gede¨ uoniseerd water van de bodem tot aan de vingertop.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Karakterisering van gesloten type WNE
	<ol>
<li>Karakteriseren gesloten type WNE met een Scannende Elektronen Microscoop (SEM), die is een algemene methode voor de karakterisering van nanopipettes22,31,32,33,34 .</li>
		<li>Gebruik een calcium ion fluorescerende experiment om te controleren of de verzegeling toestand van de gouden nanotip binnen de nanopipette.<ol>
<li>Injecteren 10 μL van CaCl2 oplossing in de cis -zijde van de gesloten type WNE en Fluo-8 oplossing in de trans -kant.</li>
			<li>De Ag/AgCl-elektroden aansluit op de headstage.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Een 400 mV vooroordeel potentiële van toepassing en gebruik van de EMCCD (Zie Tabel van materialen) om te controleren de fluorescentie-reactie op het gebied van de tip. Gebruik van focus ionen lichtbundel (FIB) aan het beeldhouwen van het gesloten type WNE vanaf de punt naar beneden, dan bepalen de lengte van de interieur metalen laag of nanotip met SEM karakterisering.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Enkele nanoparticle botsing met gesloten type WNE
	<ol>
<li>De oplossing in de trans - en cis zijden omzetten in een KCl oplossing na vervaardiging van het gesloten type WNE.</li>
		<li>Breng 50 μl van 30 nm gouden nanoparticle oplossing in de trans -kant. Opnemen van het huidige signaal van één nanoparticle botsing gebeurtenissen op een potentieel van 300 mV (Figuur 5).</li>
		<li>De toegepaste spanning voor het controleren van de frequentie, de amplitude, en de vormverandering van het stroomsignaal wijzigen</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Vajda, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subnanometre+platinum+clusters+as+highly+active+and+selective+catalysts+for+the+oxidative+dehydrogenation+of+propane%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Subnanometre platinum clusters as highly active and selective catalysts for the oxidative dehydrogenation of propane.</a> Nature Materials. 8 (3), 213-216 (2009).</li>
<li>Liu, G. L., Long, Y. T., Choi, Y., Kang, T., Lee, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantized+plasmon+quenching+dips+nanospectroscopy+via+plasmon+resonance+energy+transfer%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Quantized plasmon quenching dips nanospectroscopy via plasmon resonance energy transfer.</a> Nature Methods. 4 (12), 1015-1017 (2007).</li>
<li>Hu, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mass+production+and+high+photocatalytic+activity+of+ZnS+nanoporous+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edtion%22%5BJournal%5D)">Mass production and high photocatalytic activity of ZnS nanoporous nanoparticles.</a> Angewandte Chemie International Edtion. 44 (8), 1269-1273 (2005).</li>
<li>Martinez, B., Obradors, X., Balcells, L., Rouanet, A., Monty, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low+temperature+surface+spin-glass+transition+in+%CE%B3-Fe+2+O+3+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Low temperature surface spin-glass transition in γ-Fe 2 O 3 nanoparticles.</a> Physical Review Letters. 80 (1), 181(1998).</li>
<li>Fang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+Imaging+of+Electrochemical+Reactions+of+Single+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Accounts+of+Chemical+Research%22%5BJournal%5D)">Plasmonic Imaging of Electrochemical Reactions of Single Nanoparticles.</a> Accounts of Chemical Research. 49 (11), 2614-2624 (2016).</li>
<li>Mirkin, M. V., Sun, T., Yu, Y., Zhou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemistry+at+One+Nanoparticle%5BTitle%5D)+AND+%22Accounts+of+Chemical+Research%22%5BJournal%5D)">Electrochemistry at One Nanoparticle.</a> Accounts of Chemical Research. 49 (10), 2328-2335 (2016).</li>
<li>Murray, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoelectrochemistry%3A+metal+nanoparticles%2C+nanoelectrodes%2C+and+nanopores%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Nanoelectrochemistry: metal nanoparticles, nanoelectrodes, and nanopores.</a> Chemical Reviews. 108 (7), 2688-2720 (2008).</li>
<li>Anderson, T. J., Zhang, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-Nanoparticle+Electrochemistry+through+Immobilization+and+Collision%5BTitle%5D)+AND+%22Accounts+of+Chemical+Research%22%5BJournal%5D)">Single-Nanoparticle Electrochemistry through Immobilization and Collision.</a> Accounts of Chemical Research. 49 (11), 2625-2631 (2016).</li>
<li>Fu, K., Bohn, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanopore+Electrochemistry%3A+A+Nexus+for+Molecular+Control+of+Electron+Transfer+Reactions%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Central+Science%22%5BJournal%5D)">Nanopore Electrochemistry: A Nexus for Molecular Control of Electron Transfer Reactions.</a> ACS Central Science. 4 (1), 20-29 (2018).</li>
<li>Zaino, L. P., Ma, C., Bohn, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanopore-enabled+electrode+arrays+and+ensembles%5BTitle%5D)+AND+%22Microchimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Nanopore-enabled electrode arrays and ensembles.</a> Microchimica Acta. 183 (3), 1019-1032 (2016).</li>
<li>Katemann, B. B., Schuhmann, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+Characterization+of+Needle-Type%5BTitle%5D)+AND+%22Electroanalysis%22%5BJournal%5D)">Fabrication and Characterization of Needle-Type.</a> Electroanalysis. 14 (1), 22-28 (2002).</li>
<li>Penner, R. M., Heben, M. J., Longin, T. L., Lewis, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+use+of+nanometer-sized+electrodes+in+electrochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Fabrication and use of nanometer-sized electrodes in electrochemistry.</a> Science. 250 (4984), 1118-1121 (1990).</li>
<li>Watkins, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zeptomole+voltammetric+detection+and+electron-transfer+rate+measurements+using+platinum+electrodes+of+nanometer+dimensions%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Zeptomole voltammetric detection and electron-transfer rate measurements using platinum electrodes of nanometer dimensions.</a> Analytical Chemistry. 75 (16), 3962-3971 (2003).</li>
<li>Liu, Y., Li, M., Zhang, F., Zhu, A., Shi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+Au+Disk+Nanoelectrode+Down+to+3+nm+in+Radius+for+Detection+of+Dopamine+Release+from+a+Single+Cell%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Development of Au Disk Nanoelectrode Down to 3 nm in Radius for Detection of Dopamine Release from a Single Cell.</a> Analytical Chemistry. 87 (11), 5531-5538 (2015).</li>
<li>Li, Y., Bergman, D., Zhang, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+electrochemical+response+of+1-3+nm+Pt+disk+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Preparation and electrochemical response of 1-3 nm Pt disk electrodes.</a> Analytical Chemistry. 81 (13), 5496-5502 (2009).</li>
<li>Kasianowicz, J. J., Brandin, E., Branton, D., Deamer, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+individual+polynucleotide+molecules+using+a+membrane+channel%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Characterization of individual polynucleotide molecules using a membrane channel.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (24), 13770-13773 (1996).</li>
<li>Cao, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Discrimination+of+oligonucleotides+of+different+lengths+with+a+wild-type+aerolysin+nanopore%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Discrimination of oligonucleotides of different lengths with a wild-type aerolysin nanopore.</a> Nature Nanotechnology. 11 (8), 713-718 (2016).</li>
<li>Cao, C., Long, Y. -T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+Nanopores%3A+Confined+Spaces+for+Electrochemical+Single-Molecule+Analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Accounts+of+Chemical+Research%22%5BJournal%5D)">Biological Nanopores: Confined Spaces for Electrochemical Single-Molecule Analysis.</a> Accounts of Chemical Research. 51 (2), 331-341 (2018).</li>
<li>Sha, J. J., Si, W., Xu, W., Zou, Y. R., Chen, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glass+capillary+nanopore+for+single+molecule+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Science+China-Technological+Sciences%22%5BJournal%5D)">Glass capillary nanopore for single molecule detection.</a> Science China-Technological Sciences. 58 (5), 803-812 (2015).</li>
<li>Ying, Y. L., Zhang, J., Gao, R., Long, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanopore-based+sequencing+and+detection+of+nucleic+acids%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Nanopore-based sequencing and detection of nucleic acids.</a> Angewandte Chemie International Edition. 52 (50), 13154-13161 (2013).</li>
<li>Lan, W. J., Holden, D. A., Zhang, B., White, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle+transport+in+conical-shaped+nanopores%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle transport in conical-shaped nanopores.</a> Analytical Chemistry. 83 (10), 3840-3847 (2011).</li>
<li>Karhanek, M., Kemp, J. T., Pourmand, N., Davis, R. W., Webb, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single+DNA+molecule+detection+using+nanopipettes+and+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Single DNA molecule detection using nanopipettes and nanoparticles.</a> Nano Letters. 5 (2), 403-407 (2005).</li>
<li>Morris, C. A., Friedman, A. K., Baker, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+nanopipettes+in+the+analytical+sciences%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Applications of nanopipettes in the analytical sciences.</a> Analyst. 135 (9), 2190-2202 (2010).</li>
<li>Yu, R. -J., Ying, Y. -L., Gao, R., Long, Y. -T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Confined+Nanopipette+Sensing%3A+From+Single+Molecules%2C+Single+Nanoparticles+to+Single+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+Interntaional+Edition%22%5BJournal%5D)">Confined Nanopipette Sensing: From Single Molecules, Single Nanoparticles to Single Cells.</a> Angewandte Chemie Interntaional Edition. , (2018).</li>
<li>Gao, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+30+nm+Nanopore+Electrode%3A+Facile+Fabrication+and+Direct+Insights+into+the+Intrinsic+Feature+of+Single+Nanoparticle+Collisions%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+Interntaional+Edition%22%5BJournal%5D)">A 30 nm Nanopore Electrode: Facile Fabrication and Direct Insights into the Intrinsic Feature of Single Nanoparticle Collisions.</a> Angewandte Chemie Interntaional Edition. 57 (4), 1011-1015 (2018).</li>
<li>Ying, Y. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Asymmetric+Nanopore+Electrode-Based+Amplification+for+Electron+Transfer+Imaging+in+Live+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Asymmetric Nanopore Electrode-Based Amplification for Electron Transfer Imaging in Live Cells.</a> Journal of the American Chemical Society. 140 (16), 5385-5392 (2018).</li>
<li>Gao, R., Ying, Y. L., Hu, Y. X., Li, Y. J., Long, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wireless+Bipolar+Nanopore+Electrode+for+Single+Small+Molecule+Detection%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Wireless Bipolar Nanopore Electrode for Single Small Molecule Detection.</a> Analytical Chemistry. 89 (14), 7382-7387 (2017).</li>
<li>Gao, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+Self-Assembly+of+Homogenous+Microcyclic+Structures+Controlled+by+a+Silver-Coated+Nanopore%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Dynamic Self-Assembly of Homogenous Microcyclic Structures Controlled by a Silver-Coated Nanopore.</a> Small. 13 (25), 1700234-n/a (2017).</li>
<li>Kim, B. K., Kim, J., Bard, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemistry+of+a+single+attoliter+emulsion+droplet+in+collisions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Electrochemistry of a single attoliter emulsion droplet in collisions.</a> Journal of the American Chemical Society. 137 (6), 2343-2349 (2015).</li>
<li>Lee, P. C., Meisel, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorption+and+surface-enhanced+Raman+of+dyes+on+silver+and+gold+sols%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols.</a> Journal of Physical Chemistry. 86 (17), 3391-3395 (1982).</li>
<li>Steinbock, L. J., Otto, O., Chimerel, C., Gornall, J., Keyser, U. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detecting+DNA+folding+with+nanocapillaries%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Detecting DNA folding with nanocapillaries.</a> Nano Letters. 10 (7), 2493-2497 (2010).</li>
<li>Gong, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+in-flow+detection+of+single+DNA+molecules+using+glass+nanopipettes%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Label-free in-flow detection of single DNA molecules using glass nanopipettes.</a> Analytical Chemistry. 86 (1), 835-841 (2013).</li>
<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>

De auteurs verklaren geen belangenconflicten.

Fabricage van een welomschreven nanopipette is de eerste stap in het fabricageproces van gesloten type WNE. Door zich te richten een CO2 -laser in het midden van het capillair, scheidt een capillair in twee symmetrische nanopipettes met conische tips nanoschaal. De diameter is gemakkelijk gecontroleerd, variërend van 30-200 nm, door het aanpassen van de parameters van de laser trekker. Opgemerkt wordt dat de parameters voor het trekken voor verschillende Pipetteer trekkers variëren kunnen. De omgevingstemperat...

Nanodeeltjes hebben enorme aandacht te wijten aan uiteenlopende functies zoals hun katalytische vermogen, bijzondere optische kenmerken, electroactivity en hoge oppervlakte-naar-volume verhoudingen1,2,3, 4. elektrochemische analyse van enkele nanodeeltjes is een directe methode voor het begrijpen van de intrinsieke chemische en elektrochemische processen op de nanoschaal-niveau. Om te bereiken hooggevoelige metingen van één nanodeeltjes, zijn twee benaderingen van de elektrochemische eerder toegepast om te lezen uit nanoparticle informatie van huidige reacties5,-6,7. Een van deze benaderingen omvat immobilizing of het vastleggen van een individuele nanoparticle op de interface van de nanoelectrode voor de studie van electrocatalysis8,9. De andere strategie wordt gedreven door één nanoparticle botsing met het oppervlak van een elektrode, die een voorbijgaande huidige schommeling van de dynamische redox-proces genereert.
Beide van deze methoden vereisen een nanoschaal-ultrasensitive sensing-interface die overeenkomt met de diameter van enkele nanodeeltjes. Traditionele fabricatie van nanoelectrodes heeft echter voornamelijk opgenomen de micro-elektromechanische systemen (MEMS) of laser trekken van technieken die vervelend en undisciplinable10,11,12zijn, 13. Bijvoorbeeld MEMS gebaseerde fabricage van nanoelectrodes is duur en vereist het gebruik van een schone kamer, de massale productie en de popularisering van de nanoelectrodes te beperken. Aan de andere kant, afhankelijk laser trekken van de fabricage van nanoelectrodes sterk van ervaring van de exploitanten tijdens de verzegeling en het trekken van een metalen draad binnen het capillair. Als de metalen draad niet goed afgesloten in het capillair, kan de kloof tussen de binnenwand van de nanopipette en draad dramatisch introduceren van overtollige huidige achtergrondgeluiden en vergroten van de electroactive sensing gebied. Deze nadelen verlagen grotendeels de gevoeligheid van de nanoelectrode. Aan de andere kant, kan het bestaan van een kloof te vergroten op het gebied van de elektrode en verminderen van de gevoeligheid van de nanoelectrode. Dientengevolge, is het moeilijk te garanderen een reproduceerbare prestaties als gevolg van de oncontroleerbare elektrode morphologies in elke fabricage proces14,15. De methode van een algemene fabricage van nanoelectrodes met uitstekende reproduceerbaarheid is daarom dringend nodig om elektrochemische verkenning van de intrinsieke eigenschappen van één nanodeeltjes.
Onlangs, de nanopore-techniek is ontwikkeld als een elegante en label-vrije benadering voor enkel molecuul analyse16,17,18,19,20. Vanwege zijn controleerbaar fabricage biedt de nanopipette een opsluiting nanoschaal, met een uniforme diameter variërend van 30-200 nm in een laser de trekker van de capillaire21,22,23,24 . Bovendien zorgt deze eenvoudige en reproduceerbare fabricage-procedure voor de veralgemening van de nanopipette. Onlangs, hebben wij voorgesteld een draadloze nanopore-elektrode (WNE), die de afdichting van een metalen draad binnen de nanopipette niet vereist. Via een facile en reproduceerbare Productie-procédé bezit het WNE een afzetting nanoschaal metalen binnen de nanopipette vormen een electroactive interface25,26,27,28 . Aangezien de WNE beschikt over een goed gedefinieerde structuur en uniforme morfologie van het straatkind, behaalt het hoge resolutie, evenals de constante lage weerstand-capaciteit (RC) voor het uitvoeren van hoge temporele resolutie. Eerder berichtten we twee soorten WNEs, open-type en gesloten type, voor het realiseren van eenheid analyse. De open-type WNE maakt gebruik van een nanometal laag gestort op de binnenwand van een nanopipette, die de faradic stroom van één enkele entiteit naar de Ionische huidige reactie26 converteert. De diameter van een open-type WNE is meestal rond de 100 nm. Als u wilt verder verlagen de diameter van WNE, presenteerden we de gesloten type WNE, waarin een solide metalen nanotip volledig in beslag het uiteinde van de nanopipette door middel van een chemische stof-elektrochemische aanpak neemt. Deze methode kan snel genereren een 30 nm gouden nanotip binnen een nanopore opsluiting. De welomschreven interface op het gebied van de tip van een gesloten type WNE zorgt voor een hoge signaal-/ ruisverhouding voor elektrochemische metingen van één nanodeeltjes. Als een opgeladen gouden nanoparticle met de gesloten type WNE botst, induceert een ultrasnelle opladen-ontladen proces op het raakvlak van tip een capacitieve reactie (CFR) in de Ionische huidige trace. In vergelijking met een eerdere één nanoparticle botsing studie via een nanoelectrode met metalen draad binnen29, toonde de gesloten type WNE een hogere resolutie voor 0.6 pA ± 0,1 pA (RMS) en de hogere temporele resolutie van 0,01 ms.
Hierin beschrijven we een gedetailleerde fabricage-procedure voor een gesloten type WNE die heeft zeer gecontroleerd afmetingen en uitstekende reproduceerbaarheid. In dit protocol, een eenvoudige reactie tussen AuCl4- en BH4- is ontworpen voor het genereren van een gouden nanotip die volledig de opening van een nanopipette blokkeert. Dan wordt bipolaire elektrochemie vastgesteld voor continue groei van een gouden nanotip, die de lengte van verschillende micrometer valt binnen de nanopipette bereikt. Deze eenvoudige procedure kunt de uitvoering van de fabricage van deze nanoelectrode, die kan worden uitgevoerd in een laboratorium dat algemene chemie zonder een schone kamer en dure apparatuur. Om te bepalen van de grootte, de morfologie en de innerlijke structuur van een gesloten type WNE, voorziet dit protocol in een procedure van de gedetailleerde karakterisering met gebruik van een Scannende Elektronen Microscoop (SEM) en fluorescentiespectroscopie. Een recent voorbeeld is gemarkeerd, welke maatregelen direct de intrinsieke en dynamische interacties tussen gouden nanodeeltjes (AuNPs) naar de nanointerface van een gesloten type WNE botsen. Wij zijn van mening dat de gesloten type WNE een nieuw pad voor toekomstige elektrochemische studies van levende cellen, nanomaterialen en sensoren op single-entiteit niveaus kan vrijmaken.

<table><tbody><tr><td>Acetone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>650501</td><td>Zeer ontvlambaar en vluchtig</td></tr><tr><td>Analytische balans</td><td>Mettler Toledo</td><td>ME104E</td><td></td></tr><tr><td>Axopatch 200B versterker</td><td>Molecular Devices</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Blu-Tack herbruikbaar kleefmiddel</td><td>Bostik</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Centrifugebuis</td><td>Corning Inc.</td><td></td><td>Centrifugebuizen met CentriStar-dop, 15 ml</td></tr><tr><td>Chloorgouwzuur</td><td>Energy Chemical</td><td>E0601760010</td><td>HAuCl4</td></tr><tr><td>Clampfit 10.4 software</td><td>Molecular Devices</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Digidata 1550A digitalisator</td><td>Molecular Devices</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DS Fi1c true-color CCD-camera</td><td>Nikon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ecoflex 5 Addtion-uithardende siliconenrubber</td><td>Smooth-On</td><td>17050377</td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf Reference 2 pipetten</td><td>Eppendorf</td><td>492000904</td><td>10, 100 en 1000 &micro;L</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>24102</td><td>Zeer ontvlambaar en vluchtig</td></tr><tr><td>Faraday-kooi</td><td></td><td></td><td>Koper</td></tr><tr><td>iXon 888 EMCCD</td><td>Andor</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Microcentrifugebuizen</td><td>Axygen Scientific</td><td></td><td>0.6, 1.5 en 2.0 mL</td></tr><tr><td>Microloader</td><td>Eppendorf</td><td>5242 956.003</td><td>20 &micro;L</td></tr><tr><td>Microscoopdekglas</td><td>Fisher Scientific</td><td>LOT 16938</td><td>20 mm*60 mm-1 mm dik</td></tr><tr><td>Milli-Q waterzuiveringsinstallatie</td><td>Millipore</td><td>SIMS00000</td><td>Denton Electron Beam Evaporator</td></tr><tr><td>P-2000 laserpuller</td><td>Sutter Instrument</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pipetpunten</td><td>Axygen Scientific</td><td></td><td>10, 200 en 1.000 &micro;L</td></tr><tr><td>Kaliumchloride,+D25+A2:F2+A2:F25</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P9333-500G</td><td>KCl</td></tr><tr><td>Kwartspijpjes</td><td>Sutter</td><td>QF100-50-7.5</td><td>O.D.:1,0 mm, I.D.:0,5 mm, 75 mm lengte</td></tr><tr><td>Koelkast</td><td>Siemens</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Siliconen verdunner</td><td>Smooth-On</td><td>1506330</td><td></td></tr><tr><td>Zilverdraad</td><td>Alfa Aesar</td><td>11466</td><td></td></tr><tr><td>Natriumborohydride,</td><td>Tianlian Chem. Tech.</td><td>71320</td><td>NaBH4</td></tr><tr><td>Ti-U omgekeerd donkerveldmicroscoop</td><td>Nikon</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

een gesloten type draadloze nanopore-elektrode voor het analyseren van interne nanodeeltjes

A Closed-Type Wireless Nanopore Electrode for Analyzing Single Nanoparticles

Het meten van de intrinsieke eigenschappen van één nanodeeltjes door nanoelectrochemistry bezit diep fundamenteel belang en heeft van potentiële effecten in nanoscience. Echter is één nanodeeltjes elektrochemisch te analyseren uitdagend, zoals de sensing nanointerface onbeheersbaar is. Om aan deze uitdaging, beschrijven we hier de fabricage en de karakterisering van een gesloten type draadloze nanopore-elektrode (WNE) dat een zeer controleerbaar morfologie en uitstekende reproduceerbaarheid vertoont. De facile fabricage van WNE kunt de voorbereiding van welomschreven nanoelectrodes in een laboratorium van de algemene chemie zonder het gebruik van een schone kamer en dure apparatuur. Een toepassing van een 30 nm gesloten type WNE in analyse van één gouden nanodeeltjes in het mengsel wordt ook gemarkeerd, waaruit een hoge resolutie van 0.6 pA en hoge temporele resolutie van 0,01 ms. onder begeleiding door hun uitstekende morfologie en kleine blijkt diameters, meer toepassingsmogelijkheden van gesloten type WNEs kunnen worden uitgebreid van de karakterisering van het nanoparticle tot één molecuul/ion detectie en eencellige sonderen.

We blijk geven van een facile aanpak om een welomschreven 30 nm draadloze nanopore-elektrode op basis van een kwarts conische nanopipette. De fabricage van een nanopipette wordt geïllustreerd in Figuur 1, die drie stappen omvat. Een microcapillary met een inwendige diameter van 0,5 mm en buitendiameter van 1,0 mm die worden opgelost met de trekker en een laser is gericht op het midden van het capillair te smelten de quartz. Door krachten aan op de ingangen va...

Hier presenteren we een protocol voor de fabricage van een gesloten type draadloze nanopore-elektrode en latere elektrochemische waardering voor één nanoparticle botsingen.

Een gesloten Type draadloze Nanopore-elektrode voor het analyseren van interne nanodeeltjes

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

Elektrochemisch meten van het intrinsieke kenmerk van enkel nanodeeltje is van groot belang in de nanowetenschap. Deze methode toont een eenvoudige maar zeer reproduceerbare manier om een draadloze nanoporielelektrode te bouwen voor snelle analyse van enkel nanodeeltjes. De grootte van de nanoelectrode kan oplopen tot 30 nanometer door deze eenvoudige fabricagemethode.De huidige resolutie en de temporele resolutie tijdens de analyse zijn respectievelijk 0,6 picoamps en 0,01 milliseconden. Verwacht wordt dat deze draadloze nanoporie elektrode zal worden gebruikt voor in vivo en niet-invasieve seculiere analyse vanwege de nanoschaal grootte van de nano-elektronee tip. De gelokaliseerde oppervlakte plasmonische resonantie eigenschap van de gouden nano tip en de perfecte optische visie van de cross nanopipetten zou elektrische optische detectie op nano-schaal mogelijk te maken.Onderzoekers die geïnteresseerd zijn in de fabricage van draadloze nanoporielelektrode moeten het nanopipet gietproces beheersen. Want dit is een cruciale stap in de procedure. Ze moeten aandacht besteden aan de omgevingstemperatuur en de vochtigheid bij het gieten van de pipet.Voeg eerst 4,8 milliliter chlorauri

a-closed-type-wireless-nanopore-electrode-for-analyzing-single

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Een methode van het gebruik van solid-state nanoporiën om de niet-specifieke adsorptie van eiwitten te controleren op een anorganisch oppervlak is beschreven. De methode maakt gebruik van de resistieve-puls principe, waardoor de adsorptie aan gezocht worden in real-time en op de single-molecule-niveau. Omdat het proces van enkel eiwit-adsorptie wordt ver van evenwicht, stellen wij de werkgelegenheid van parallelle arrays van synthetische nanoporiën, waardoor voor de kwantitatieve bepaling van...

Monitoring eiwitadsorptie met Solid-state Nanoporiën

We beschrijven het apparaat fabricage en meetprotocol voor koolstof nanobuis gebaseerde hoge frequentie biosensoren. De hoge frequentie sensing techniek vermindert de fundamentele ionische (Debye) screening effect en laat nanobuis biosensor in hoge ionische sterkte oplossingen waar conventionele elektronische biosensoren niet worden bediend. Onze technologie biedt een uniek platform voor point-of-care (POC) elektronische biosensoren die in fysiologisch relevante omstandigheden.

Fabricage van koolstof nanobuis High-Frequency Nano-elektronische biosensoren voor Sensing in High Ionic Strength Solutions

Een methodologie voor het bereiden van solid-state nanoporiën in oplossing voor biomoleculaire translocatie experimenten wordt gepresenteerd. Door het toepassen van korte pulsen van hoge elektrische velden kan de nanopore diameter beheersbaar worden uitgebreid met subnanometer precisie en zijn elektrische ruis kenmerken aanzienlijk verbeterd. Deze procedure wordt uitgevoerd in situ met behulp van standaard laboratoriumapparatuur onder experimentele omstandigheden.

Fine-tuning van de grootte en het minimaliseren van de Noise van Solid-state Nanoporiën

Het gepresenteerde protocol beschrijft de analyse van membraaneiwitgemedieerde transport op het niveau van enkelvoudige transporteurs met behulp van porie-overspande, oplosmiddelvrije lipide dubbellagen. Dit wordt bereikt door de creatie van in grote aantallen geproduceerde nanopore-arraychips, gecombineerd met zeer parallelle dataverwerving en analyse, waardoor de toekomstige vestiging van membraaneiwiteffectorscreenings mogelijk wordt.

Membraan transportprocessen geanalyseerd door een Highly Parallel Nanopore Chip System aan Single Protein Resolution

Hier gebruiken we een polyurethaan afstembare nanopore geïntegreerd in een weerstandsbelasting puls detectie techniek nanodeeltjes oppervlaktechemie gekenmerkt via de meting van het translocatie snelheden, die kunnen worden gebruikt om het zeta potentieel van individuele nanodeeltjes bepalen.

Bepaling van de Zeta Potentiële via nanodeeltjes Translocation Snelheden door een Tunable Nanopore: Met behulp van DNA-gemodificeerde deeltjes als een voorbeeld

Nanopore technologie voor sequencing biomoleculen heeft brede toepassingen in de biowetenschappen, met inbegrip van de identificatie van ziekteverwekkers, voedsel veiligheid controle genomic analyse, metagenomic milieumonitoring en karakterisering van bacteriële resistentie tegen antibiotica. In dit artikel wordt de procedure voor het rangschikken van het DNA van de bodem van het metagenomic voor soorten identificatie met behulp van de technologie van het rangschikken nanopore aangetoond.

Nanopore DNA rangschikkend voor Metagenomic bodemanalyse

Hier presenteren we een protocol voor het detecteren van discrete metalen zuurstof clusters, polyoxometalates (POMs), bij de enkelvoudige molecuul limiet met behulp van een biologisch nano-gebaseerd elektronisch platform. De methode biedt een complementaire benadering van traditionele analytische chemie instrumenten die worden gebruikt in de studie van deze moleculen.

Fysische karakterisering van enkele metallische nanodeeltjes in hoge resolutie

Nanogaatje sequencing is een nieuwe technologie die het mogelijk maakt kosteneffectieve sequencing in afgelegen locaties en resource-arme instellingen. Hier, presenteren wij een protocol voor het rangschikken van mRNAs van geheel bloed dat met dergelijke voorwaarden compatibel is.

Het rangschikken van mRNA van geheel bloed gebruikend Nanogaatje het rangschikken

Als analytische techniek lijdt nanoimpact-elektrochemie, een steeds belangrijkere benadering van het tellen en karakteriseren van elektro-inactieve deeltjes op nanometerschaal, aan slechte precisie als gevolg van de heterogene stroomverdelingen die voortvloeien uit het gebruik van ultramicro-elektroden. Hier wordt een algemene benadering beschreven, genaamd "elektrokatalytische onderbreking", die de precisie bij dergelijke metingen verbetert.

Nauwkeurige elektrochemische dimensionering van individuele elektro-inactieve deeltjes

Het protocol beschrijft hoe elektrochemische gebeurtenissen op enkele nanodeeltjes kunnen worden gevolgd met behulp van oppervlakte-versterkte Raman-verstrooiingsspectroscopie en beeldvorming.

Elektrochemie volgen op enkele nanodeeltjes met oppervlakte-verbeterde Raman-verstrooiingsspectroscopie en microscopie

Plasmonische nanopincetten gebruiken gelokaliseerde oppervlakteplasmonresonantie in gouden nanostructuren om afzonderlijke nanodeeltjes, waaronder eiwitten, op te vangen in een optisch veld op nanometerschaal. Veranderingen in het verstrooide signaal onthullen de aanwezigheid van eiwitten en de conformationele dynamiek, waardoor monitoring mogelijk is zonder fluorofoormodificaties of oppervlaktetethering.

Monitoring van conformationele dynamica van enkelvoudige ongemodificeerde eiwitten met behulp van plasmonische nanopincetten

Leer de fabricatie van een gesloten draadloze nanopore-elektrode voor elektrochemische meting van enkele nanodeeltjes. Deze methode biedt hoge resolutie van 0,6 picoampère en 0,01 milliseconde voor nanowetenschappelijk onderzoek.

Een gesloten Type draadloze Nanopore-elektrode voor het analyseren van interne nanodeeltjes

Meer video's verkennen