Kwantitatieve SERS-detectie van urinezuur via de vorming van nauwkeurige plasmonische nanojunctionen in aggregaten van gouden nanodeeltjes en cucurbit[n]uril

Dit protocol biedt een veelzijdige methode om urinezuur met hoge gevoeligheid te detecteren en te kwantificeren. Daarom is het een protocol voor diagnostische en klinische toepassingen. Dit protocol kan snel biomarkers kwantificeren in een complexe matrix, zoals lichaamsvloeistoffen.

Deze techniek kan mogelijk worden uitgebreid om ziekten te diagnosticeren die urinezuur als biomarker gebruiken, zoals jicht, hypertensie en hart- en vaatziekten. Het kan ook worden gebruikt om andere gevaarlijke stoffen te detecteren en kwantificeren voor milieubewaking. Bij een eerste poging van het protocol kunnen onderzoekers moeite hebben om stabiele aggregaten van CB7 en goudnanodeeltjes te vormen.

Het wordt aanbevolen om de goudnanodeeltjes in CB7-oplossingen te mengen met behulp van sonicatie, omdat andere technieken de aggregatiekinetica kunnen beïnvloeden. Een video met kritische stappen van het toevoegen en mengen van CB7 kan de kans op succes en reproduceerbaarheid verhogen voor onderzoekers die nieuw zijn in het systeem. Voor de synthese van goudzaden, lost u 98,5 milligram auric op in 10 milliliter gedeïoniseerd water in een glazen flacon om een 25 millimolair oplossing van auric chloride te verkrijgen en 64,5 milligram natriumcitraatpoeder in 500 microliters gedeïoniseerd water in een glazen flacon.

Verdun vervolgens één milliliter van de auric chloride-oplossing met 99 milliliter water in een 250 milliliter fles met blauwe dop om een 0,25 millimolair auric chloride-oplossing te verkrijgen en voeg 99,5 milliliter van de 0,25 millimolair auric chloride-oplossing toe aan een 250 milliliter drieshalsige ronde bodemkolf voorzien van een condensor. Verhit vervolgens de oplossing gedurende 15 minuten op 90 graden Celsius onder krachtig roeren voordat u 500 microliters van de natriumcitraat-oplossing in de kolf injecteert en blijft roeren tot de oplossing robijnrood wordt. Om het gezaaide groeiproces van de goudnanodeeltjes te starten, giet u 25 milliliter van de goudzaadoplossing in een 50 milliliter buis en koelt u de oplossing af tot 70 graden in een ThermoMixer.

Terwijl de oplossing afkoelt, vult u een drie milliliter Luer lock wegwerpspuit met 2,5 milliliter van een 25 millimolair auric chloride-oplossing en vult u een andere drie millimeter Luer lock wegwerpspuit met 2,5 milliliter van een 60 millimolair natriumcitraat-oplossing. Plaats de spuiten in spuitpompen en gebruik Luer-to-MicroTight Adapters om PEEK-buisjes met een interne diameter van 150 micrometer aan de spuiten te verbinden. Steek de buisjes in de centrifugeerbuis met de afgekoelde goudzaadoplossing in de ThermoMixer en stel beide spuitpompen in om 167,5 microliters oplossing over 20 minuten af te geven.

Stel de draaisnelheid van de ThermoMixer in op 600 omwentelingen per minuut en druk op Start op de spuitpomp met de 25 millimolair auric chloride-oplossing. Druk na twee minuten op Start op de spuitpomp met de 60 millimolair natriumcitraat-oplossing. Verwijder na 30 minuten een deel van de goudnanodeeltjes-oplossing voor analyse.

Om een 0,4 millimolair CB7-oplossing te bereiden, voegt u 4,65 milligram CB7 toe aan een 15 milliliter glazen flacon en 10 milliliter water in de flacon. Na het strak afsluiten, soniceer de flacon op kamertemperatuur totdat het CB7-vaste stof volledig is opgelost. Om een 0,4 millimolair urinezuur-oplossing te bereiden, voegt u 2,69 milligram urinezuur toe aan een 50 milliliter centrifugeerbuis en voegt u 40 milliliter water toe aan de buis.

Na het strak afsluiten, draait u het mengsel in een ThermoMixer ingesteld op 70 graden Celsius en 800 omwentelingen per minuut gedurende twee uur. Wanneer de oplossing is afgekoeld tot kamertemperatuur, verdunt u één milliliter van de 0,4 millimolair urinezuur-oplossing met negen milliliter water in een 15 milliliter glazen flacon om een 0,04 millimolair urinezuur-oplossing te verkrijgen. Na het strak afsluiten, soniceer de flacon gedurende 30 seconden.

Om de CB7-urinezuur complexen te bereiden, voegt u 750 microliters van de 0,4 millimolair CB7-oplossing en 750 microliters van de 0,4 millimolair urinezuur-oplossing toe aan een 1,5 milliliter buisje en soniceer het mengsel gedurende 30 seconden. Houd vervolgens het buisje gedurende 30 minuten op kamertemperatuur om de vorming van de host-gast complexen te garanderen. Klik op het pictogram van de spectroscopie-applicatie wizards in de Raman-systeemsoftware en selecteer Raman.

Start een nieuwe acquisitie en stel de integratietijd in op 30 seconden, de scans om te gemiddelen op vijf en de boxcar op nul. Sla vervolgens het achtergrondspectrum op en voer de golflengte van de laser in. Voor de vorming van SERS-substraat, voegt u 900 microliters van de 40 nanometer goudnanodeeltjes-oplossing en 100 microliters van de vooraf gevormde CB7-urinezuur complex oplossing toe aan een 1,5 milliliter buisje en soniceer tot de oplossing verandert van robijnrood in paars.

Breng de monsteroplossing over in een semi-micro cuvet en plaats de cuvet in de Raman-monsterhouder. Sluit de deksel en start de meting. Stel vervolgens de automatische opslag in om vijf opeenvolgende SERS-spectra op te nemen.

De ultraviolet zichtbare spectra voor de gesynthetiseerde goudnanodeeltjes laten een verschuiving zien van de lokale oppervlakteplasmon resonantie pieken van 521 naar 529 nanometer na 10 groei stappen, terwijl de dynamische lichtverstrooiingsgegevens een smalle grootteverdeling laten zien naarmate de grootte van nanodeeltjes toeneemt van 25,9 naar 42,8 nanometer. De gemiddelde groottes van G0, G5 en G10 gemeten vanuit transmissie-elektronenbeelden zijn ongeveer 20, 33 en 40 nanometer respectievelijk. In deze representatieve analyses werden host-gast complexen van CB7 en urinezuur gevormd met lege CB7 die de vorming van nauwkeurige plasmonische nanojuncties binnen de goudnanodeel