Optische overvulling van plasmonische nanodeeltjes voor in situ oppervlakte-verbeterde Raman-spectroscopiekarakteriseringen

Dit protocol biedt ruimtelijke en temporele controle voor de SERS-actieve nanodeeltjesassemblage in afwezigheid van aggregatiemiddelen om gevoelige detectie van doelanalyten te bereiken. Het belangrijkste voordeel van onze methode is dat er geen aggregatiemiddelen worden gebruikt om de SERS-actieve nanodeeltjesassemblage te genereren, zodat deze geschikt is voor het analyseren van gevoelige biomoleculen onder fysiologische omstandigheden. Het is een veelbelovend platform voor het detecteren van analytmoleculen zoals ziektebiomarkers in oplossingen en onder fysiologische omstandigheden in een microfluïdisch systeem.

Wanneer u deze methode voor de eerste keer gebruikt, moet een onderzoeker mogelijk het vermogen van de vanglaser, de bestralingstijd en de concentratie van zilveren nanodeeltjes verfijnen om de beste prestaties te bereiken. Richt om te beginnen een laserstraal van 532 nanometer in de flexpoort van de optische pincetmicroscoop. Lijn de 532-nanometer laserstraal uit in de stereo dubbellaagse paden van de optische pincetmicroscoop met een 750 nanometer langdoorlaat dichroïsche spiegel om ze te combineren met de originele vanglaserstralen om zich te concentreren op de monsterkamer.

Verzamel het teruggekaatste licht uit de monsterkamer met behulp van een 750 nanometer long-pass dichroïsche spiegel en leid het om naar een spectrometer met een vloeistof-stikstofgekoelde charge-coupled apparaatcamera. Plaats een inkepingsfilter van 532 nanometer voor de ingangsspleet van de spectrometer voor spectrale acquisitie. Reinig de glazen glijbaan en dek de slip af met water en ethanol.

Bevestig de frametape aan de glasschuif om een kamer te maken. Voeg een paar druppels van de zilveren nanodeeltjes DSNB-oplossing toe aan het frame. Leg de hoeslip op de frametape en sluit deze af.

Voeg vloeibare stikstof toe aan de container van de vloeistof-stikstofgekoelde ladingsgekoppelde apparaatcamera totdat de temperatuur min 120 graden Celsius bereikt. Blokkeer het Raman-sondestraalpad met behulp van een magnetisch laserveiligheidsscherm en schakel vervolgens de 532-nanometer Raman-excitatiebronlaser in. Bevestig de monsterkamer met de zilveren nanodeeltjes DSNB-oplossing op de kamerhouder.

Voeg water toe aan het in water ondergedompelde doel en plaats de kamerhouder onmiddellijk op het microstadium boven het objectief. Druppel dompelolie op de cover slip en plaats de in olie ondergedompelde condensor om deeltjes op de microscoopcamera te visualiseren. Pas de Z-positie van het objectief aan door aan de knop van de microscoop te draaien totdat de 532-nanometer Raman-sondestraal is gericht op het onderste glasoppervlak van de kamer, met een witte vlek op de microscoopcamera.

Pas de X- en Y-posities van de microtrap aan om de kamer te verplaatsen om het centrale deel van de kamer op de witte vlek te plaatsen. Open de optische pincetbesturingssoftware en gebruik de uitgeruste joystickbediening om de 1.064 nanometer vanglaser te verplaatsen om te overlappen met de witte vlek. Stem vervolgens de knop van de microscoop af om de Z-positie van het objectief omhoog te bewegen.

Schakel de 1,064-nanometer vanglaser in om zilveren nanodeeltjes in de monsterkamer aan te trekken en een plasmonische zilveren nanodeeltjesassemblage te maken. Zet de vanglaserstraal lager om oververhitting of bellenvorming te voorkomen wanneer dat nodig is. Pas de positie van het monstermicrobeeld aan om de donkere vlek van het plasmonisch zilveren nanodeeltje onder de focus van de 532-nanometer Raman-sondebundel te plaatsen voor spectroscopische metingen.

Plaats de filters met neutrale dichtheid voor het Raman-laseruitlaat van 532 nanometer om het vermogen aan te passen aan 10 megawatt. Voer de acquisitietijd in het instellingenpaneel in de spectrumsoftware in en klik op de knop Verwerven om de spectrale acquisitie te starten. Zonder de vanglaser genereerden de verspreide zilveren nanodeeltjes in de monsterkamer een zwart spectrum.

Het verhogen van het vermogen en het verlengen van de bestralingstijd van de vanglaser zou meer zilveren nanodeeltjes kunnen aantrekken en een donkere vlek kunnen genereren. Omdat de verspreide zilveren nanodeeltjes onder Brownse beweging stonden, waren de interparticle junctions groot en onstabiel. De totale intensiteiten van DSNB in de plasmonisch zilveren nanodeeltje assembly waren hoger dan die van het gedispergeerde zilveren nanodeeltje.

Gezien de intensiteit van de karakteristieke piek bij 1.444 centimeter inverse, kan de plasmonische zilveren nanodeeltjesassemblage ongeveer een 50-voudige verbetering bieden van het oppervlakte-verbeterde Raman-spectroscopiesignaal van DSNB in vergelijking met dat van de gedispergeerde zilveren nanodeeltjes. De intensiteiten van de karakteristieke pieken van DSNB bij 1, 152, 1, 444 en 1, 579 centimeter inverse over deze 20 oppervlakte-versterkte Raman-spectra werden uitgezet als histogrammen met relatieve standaarddeviaties van respectievelijk 6,88, 6,59 en 5,48%. Het belangrijkste in deze procedure is het lokaliseren van de positie van de 532-nanometer Raman-sondelaser en deze overlappen met de 1.064 nanometer vanglaser.

Deze techniek maakt de weg vrij voor onderzoekers om analytmoleculen te detecteren met ruimtelijke en temporele controle onder fysiologische omstandigheden voor toekomstige in vivo analyse.