Artykuł metodologiczny

Bezznacznikowa bioanaliza rozpraszania Ramana ze wzmocnieniem powierzchniowym oparta na nanosondach Au@Carbon dot

DOI:

10.3791/65524

⸱

9 czerwca 2023

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1MOE Key Laboratory of Laser Life Science & Guangdong Provincial Key Laboratory of Life Science, College of Biophotonics, South China Normal University

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W tym badaniu opracowaliśmy tanią nanosondę odcisków palców opartą na powierzchniowo wzmocnionym rozpraszaniu Ramana (SERS) o korzystnej biokompatybilności, aby pokazać bezznacznikowe bioobrazowanie żywych komórek i wykryć dwa szczepy bakterii, pokazując szczegółowo, jak uzyskać widma SERS żywych komórek w sposób nieniszczący.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Technologia rozpraszania Ramana (SERS) przyciąga coraz więcej uwagi w branży biomedycznej ze względu na jej zdolność do dostarczania molekularnych informacji o odciskach palców próbek biologicznych, a także jej potencjał w analizie pojedynczych komórek. Prace te mają na celu opracowanie prostej strategii bioanalizy SERS bez znaczników w oparciu o nanosondy Au@carbon (Au@CDs). W tym przypadku płyty CD pochodzące z polifenoli są wykorzystywane jako reduktor do szybkiej syntezy nanostruktur Au@CD powłoki rdzenia, co pozwala na wysoką wydajność SERS nawet wtedy, gdy stężenie błękitu metylenowego (MB) wynosi zaledwie 10-9 M, dzięki współpracującemu mechanizmowi wzmacniania Ramana. W przypadku bioanalizy Au@CDs może służyć jako unikalny nanoczujnik SERS do identyfikacji składników komórkowych próbek biologicznych (np. komórek rakowych i bakterii). Molekularne odciski palców różnych gatunków można dodatkowo rozróżnić po połączeniu z analizą głównych składników. Ponadto umożliwia Au@CDs również bezznacznikowe obrazowanie SERS w celu analizy profili składu wewnątrzkomórkowego. Strategia ta oferuje wykonalną, bezznacznikową bioanalizę SERS, otwierając nowe perspektywy dla nanodiagnostyki.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Analiza pojedynczej komórki jest niezbędna do badania ujawniania heterogeniczności komórkowej i oceny kompleksowego stanu komórki. Natychmiastowa reakcja komórki na mikrośrodowisko również uzasadnia analizę pojedynczej komórki1. Istnieją jednak pewne ograniczenia w stosunku do obecnych technik. Detekcja fluorescencji może być stosowana do analizy pojedynczych komórek, ale jest ograniczona niską czułością. Inne wyzwania wynikają ze skomplikowanego tła fluorescencyjnego komórek i fotowybielania fluorescencyjnego pod wpływem długotrwałego napromieniowania2. Powierzchniowo wzmocnione rozpraszanie Ramana (SERS) może kwalifikować się pod względem analizy pojedynczej komórki ze względu na swoje zalety, w tym (1) odzwierciedlenie wewnętrznych molekularnych informacji o odciskach palców i sytuacji chwilowej, (2) bardzo wysoką czułość powierzchniową, (3) wygodną detekcję multipleksową, (4) wysoką fotostabilność, (5) detekcję można określić ilościowo do analizy porównawczej, (6) unikanie autofluorescencji komórkowej za pomocą wzbudzenia długości fali NIR, (7) detekcję można przeprowadzić w komórkowym roztworze wodnym środowisko i (8) wykrywanie może być kierowane do określonego regionu w komórce3,4,5.

Istnieją dwa szeroko uznane mechanizmy pozwalające zrozumieć SERS jako fundamentalne zjawisko: wzmocnienie elektromagnetyczne (EM) jako dominujący powód i wzmocnienie chemiczne (CM). EM odnosi się, przy danej częstotliwości pola wzbudzającego, do oscylacji zbiorowych elektronów napędzanych falami elektromagnetycznymi, gdy częstotliwość padającego światła odpowiada częstotliwości swobodnych elektronów oscylujących w metalu, powodując powstawanie powierzchniowego rezonansu plazmonowego (SPR). Kiedy zlokalizowany SPR (LSPR) występuje poprzez uderzenie lasera w nanocząstki metalu (NP), prowadzi to do rezonansowej absorpcji lub rozproszenia padającego światła. W związku z tym natężenie powierzchniowego pola elektromagnetycznego nanocząsteczek metali można zwiększyć o dwa do pięciu rzędów4. Jednak kluczem do ogromnego ulepszenia w SERS nie jest pojedynczy metalowy NP, ale przerwa między dwoma NP, która tworzy gorące punkty. CM jest generowany z dwóch stron, w tym (1) interakcji między cząsteczkami docelowymi a nanocząsteczkami metali oraz (2) cząsteczek docelowych, które są w stanie przenosić elektrony do/z nanocząsteczek metalu4,5. Bardziej wyczerpujące szczegóły można znaleźć w tych artykułach przeglądowych4,5. W dotychczasowej literaturze przedstawiono kilka obiecujących metod biodetekcji i obrazowania SERS w żywych komórkach, na przykład wykrywanie komórek apoptotycznych6, białka w organellach7, wewnątrzkomórkowe miRNAs8, komórkowe błony lipidowe,9cytokin10 i metabolites11w żywych komórkach, a także identyfikacja i monitorowanie komórek za pomocą konfokalnego obrazowania SERS2,11,12,13. Co ciekawe, SERS bez znaczników ma unikalną zaletę SERS, który może opisywać wewnętrzne widma molekularne5.

Głównym problemem dla SERS bez etykiet jest racjonalne i niezawodne podłoże. Typowymi podłożami SERS są nanocząsteczki z metali szlachetnych ze względu na ich doskonałą zdolność do rozpraszania dużej ilości światła14. W dzisiejszych czasach coraz więcej uwagi poświęca się nanokompozytom ze względu na ich niezwykłe właściwości fizykochemiczne i biokompatybilność. Co ważniejsze, nanokompozyty mogą wykazywać lepszą aktywność SERS ze względu na intensywne EM indukowane przez gorące punkty na nanohybrydach i dodatkowe wzmocnienie chemiczne pochodzące z innych materiałów niemetalowych15. Na przykład Fei i in. wykorzystali kropki kwantowe MoS2(QDs) jako reduktory do syntezy nanokompozytów AuNP@MoS 2 QD do bezznacznikowego obrazowania SERS w bliskiej podczerwieni (NIR) mysich komórek raka piersi 4T1 (komórki 4T1)16. Ponadto Li i in. wytworzyli substrat 2D SERS składający się z Au NPs i nanoarkuszy dwucząsteczkowych ditellurku hafnu 2D do pomiarów SERS bakterii chorobotwórczych przenoszonych przez żywność bez etykietowania17. Ostatnio kropki węglowe (CD), dobre donory elektronów, zostały użyte jako reduktory bez innych reduktorów lub napromieniowania do syntezy nanosond Au@carbon dot (Au@CDs)18, które zostały uznane za wydajne materiały zwiększające aktywność SERS w oparciu o efekt transferu ładunku (CT) między rdzeniami Au a powłokami CD19,20. Co więcej, płyty CD są rozpoznawane jako środek zamykający i stabilizator, który zapobiega agregacji Au NPs21. Ponadto otwiera więcej możliwości reakcji z analitami, ponieważ może zapewnić dużą liczbę miejsc wiążących i aktywnych20. Korzystając z powyższego, Jin i in. opracowali szybką i kontrolowaną metodę wytwarzania Ag@CD nanocząsteczek o unikalnych właściwościach SERS i doskonałej aktywności katalitycznej do monitorowania heterogenicznych reakcji katalitycznych w czasie rzeczywistym18.

Tutaj zademonstrowano łatwą i tanią metodę wytwarzania substratów rdzeniowo-skorupowych Au@CD SERS w celu identyfikacji składników komórkowych i bezznacznikowego bioobrazowania żywych komórek SERS, a także wykrywania i różnicowania Escherichia coli (E. coli) i Staphylococcus aureus (S. aureus), która jest obiecująca dla wczesnej diagnozy choroby i lepszego zrozumienia procesów komórkowych.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Produkcja Au@CDs

UWAGA: Rysunek 1 ilustruje procedurę produkcji dla Au@CDs.

  1. Przygotować roztwór CD przy użyciu kwasu cytrynowego (CA) i kwasu galusowego (GA) za pomocą typowej procedury obróbki hydrotermalnej18. Dodać 100 μl 3,0 mg mL-1 przygotowanego roztworu CD do 200 μl 10 mM kwasu chloroaurowego (HAuCl4) w temperaturze pokojowej przez 10 s, aż do uzyskania fioletowej zawiesiny.
  2. Odwirować fioletową zawiesinę o stężeniu 4 000 × g przez 10 minut w temperaturze pokojowej i delikatnie usunąć supernatant za pomocą pipety, jeśli usunięcie Au@CD koloidów jest trudne.
  3. Ponownie zawiesić Au@CDs za pomocą 200 μl wody dejonizowanej (rezystywność 18,2 MΩcm), aby zmyć nadmiar płyt CD.
  4. Powtórzyć krok 1.2 i otrzymać nanocząsteczki w otoczce rdzenia, ponownie zdyspergowane w 100 μl wody dejonizowanej i przechowywać w temperaturze 4 °C. Nanocząsteczki mogą być przechowywane przez 1 miesiąc.

2. Charakterystyka Au@CDs

  1. Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM)
    1. Pozostawić CD i Au@CD próbki na noc w temperaturze -80 °C do liofilizacji z zamrożonego roztworu i rozdrobnić po liofilizacji na proszek.
    2. Otrzymane próbki proszku należy odpowiednio rozproszyć w wodzie dejonizowanej za pomocą sonikacji, przy 100% mocy, przez 5 minut.
    3. Upuść kilka kropel zawiesiny próbki na siatkę TEM pokrytą Cu pokrytą koronkową folią węglową i uchwyć obrazy po wysuszeniu za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego przy napięciu przyspieszenia 200 kV (patrz tabela materiałów).
  2. Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (FT-IR)
    1. Powtórz krok 2.1.1, aby uzyskać próbki mocy, zmiel kilka wstępnie wysuszonych cząstek KBr na proszki w moździerzu, dodaj szczyptę próbki i jednocześnie wymieszaj z proszkami KBr w celu charakterystyki IR16.
  3. Spektroskopia absorbancji w ultrafiolecie i bliskiej podczerwieni (UV-vis-NIR)
    1. Przygotować zawiesinę płyt CD i Au@CDs o odpowiednim stężeniu, aby upewnić się, że absorbancja jest mniejsza niż jeden i przeprowadzić charakterystykę UV-vis-NIR16.
  4. Widma Ramana
    1. Włącz laser półprzewodnikowy 785 nm o mocy lasera 10 mW i powiększeniu 20x. Ustaw czas ekspozycji na 5 s, a liczbę akumulacji na trzy.
    2. Dodać równą objętość przygotowanych próbek Au@CDs do 5 μl roztworu błękitu metylenowego (MB) i dokładnie wymieszać.
    3. Umieść kroplę zawiesiny na mosiężnym podłożu, aby zebrać widma SERS.

3. Hodowla komórkowa

  1. Hodowla ludzkich komórek nabłonkowego raka płuc (komórki A549, pasażowane w laboratorium) w zmodyfikowanym pożywce Eagle (DMEM) firmy Dulbecco uzupełnionej 10% płodowej surowicy bydlęcej (FBS) i 1% penicyliny-streptomycyny i inkubować w wilgotnym inkubatorze w temperaturze 37 °C z 5% CO2 .
  2. Wysiewaj komórki na 96-dołkowych płytkach (1 × 105 komórek/basenik) i traktuj Au@CDs w różnych stężeniach w zakresie 20-100 μM. Użyj zestawu testowego CCK-8 do pomiaru żywotności komórek (patrz Tabela materiałów). W każdym zabiegu stosowane są trzy niezależne duplikaty.
  3. Aby przeprowadzić eksperymenty SERS, wykonaj poniższe czynności:
    1. Umieść sterylny szafirowy chip (patrz tabela materiałów) do 12-dołkowych płytek, a następnie zasiaj komórki w jednym dołku z 1 ml pożywki. Inkubować płytki w nawilżanym inkubatorze w temperaturze 37 °C z 5% CO2 przeznoc, aby osiągnąć 70%-80% konfluencji.
    2. Dodać Au@CDs do pojedynczego dołka i inkubować przez 4-6 godzin
      UWAGA: Przed inkubacją należy sprawdzić stabilność substratów, zwłaszcza NP w fazie roztworu. Materiały te są podatne na degradację w wyniku procesów rozpuszczania, agregacji i sedymentacji podczas przechowywania i użytkowania, co może zmniejszyć straty EM i zmniejszyć aktywność SERS. Co ważniejsze, na wychwyt komórkowy może mieć duży wpływ rozmiar NPs22.
    3. Podczas inkubacji substraty dostaną się do komórek poprzez wychwyt endocytarny. Po inkubacji obserwuj komórki pod mikroskopem optycznym, aż w ich wnętrzu pojawi się kilka czarnych cząstek.
      UWAGA: Jeśli intensywność SERS jest słaba, spróbuj zwiększyć stężenie Au@CD lub wydłużyć czas inkubacji.
    4. Usuń pożywkę, delikatnie opłucz szafirowe wióry solą fizjologiczną buforowaną fosforanami (PBS) i zanurz je w PBS w celu wykrycia SERS16.

4. Eksperymenty z SERS komórkowe

  1. Otwórz komputer, włącz spektrometr Ramana, uruchom oprogramowanie, a następnie włącz laser 785 nm (patrz Tabela materiałów).
  2. Kliknij Nowy pomiar i rozpocznij nową akwizycję spektralną. Calibrate17 z płytkami krzemowymi przed pomiarem próbki.
  3. Weź soczewkę obiektywu 20x, aby zapewnić wyraźny obraz komórkowy, a następnie zmień soczewkę obiektywu na 50x. Ustaw moc lasera od niskiej do wysokiej oraz odpowiedni czas ekspozycji i akumulację.
    UWAGA: Przed pomiarem SERS należy sprawdzić odpowiednią moc lasera, aby zapobiec nieodwracalnemu uszkodzeniu ogniwa i upewnić się, że parametry akwizycji są spójne. Intensywność SERS jest związana z mocą lasera, rozmiarem plamki, akumulacją i czasem ekspozycji.
  4. Wybierz punkt komórek do zmierzenia i kliknij Uruchom. Każda komórka jest mierzona za pomocą 20 miejsc, a 10 komórek jest mierzonych w celu uzyskania średniej.
    UWAGA: Składniki wewnątrzkomórkowe są skomplikowane, co prowadzi do dużych rozbieżności w widmach. Dlatego weź widma w podobnych regionach komórkowych i weź jak najwięcej widm.
  5. Uratuj widma.
  6. Kliknij Nowy usprawnij pobieranie obrazów, a następnie kliknij Podgląd wideo, wybierz zakres do sfotografowania i kliknij OK. Ustaw parametry: strumień krawędzi 785 nm, środek 1 200 cm-1, czas naświetlania 5 s, akumulacja liczba trzy i moc lasera do 50%.
  7. Kliknij Nowe obrazowanie na żywo, wybierz Sygnał do linii bazowej, ustaw zakres od pierwszego limitu 625 do drugiego limitu 1,700, a następnie kliknij Ustawienia obszaru. Następnie ustaw odpowiednie kroki i kliknij Zastosuj i OK. Na koniec kliknij Uruchom, aby rozpocząć wykonywanie obrazowania SERS.

5. Hodowla bakterii i pomiary SERS

  1. Rozcieńczyć nocne kultury E. coli i S. aureus (1:100) w 5 ml nowej pożywki Luria-Bertani (LB) (patrz tabela materiałów). Po wzroście w temperaturze 37 °C do A600 0,4 do 0,6, odwirować kulturę o sile 5 000 × g przez 5 minut w celu osadzenia komórek.
  2. Ponownie zawiesić granulki w 1 ml PBS, a następnie dwukrotnie odwirować 5 000 × g (w temperaturze pokojowej) przez 5 minut.
  3. Wymieszaj kulturę bakteryjną z Au@CDs i obserwuj mieszaninę bezpośrednio pod platformą SERS.

6. Analiza danych

  1. Wygładź widma i skoryguj linię bazową.
  2. Wykonaj analizę głównych składowych (PCA)16 z przetworzonymi danymi.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Produkcja Au@CDs jest zilustrowana w Rysunek 1. Płyty CD zostały przygotowane z CA i GA w typowym procesie hydrotermalnym18. Au@CDs szybko zsyntetyzowano poprzez redukcję HAuCl4 przez płyty CD w środowisku wodnym w temperaturze pokojowej. Rozmiar i morfologię płyt CD i Au@CDs można obserwować za pomocą TEM i wysokiej rozdzielczości (HR)TEM23. Przygotowane płyty CD są monodyspersyjne o małych rozmiarach blisk...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Podsumowując, udało się wyprodukować Au@CDs z ultracienką powłoką CD o długości fali 2,1 nm. Nanokompozyty wykazują wyższą czułość SERS niż czyste Au NPs. Ponadto Au@CDs mają doskonałe parametry w zakresie powtarzalności i długoterminowej stabilności. Dalsze badania obejmują pobieranie Au@CDs jako substratów do obrazowania komórek A549 metodą SERS31 oraz do wykrywania dwóch szczepów bakteryjnych32. Udowodniono, że Au@CDs może być stosowany jako ultraczuła sonda SERS, główni...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca była wspierana przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (32071399 i 62175071), Program Nauki i Technologii w Kantonie (2019050001), Fundację Podstawowych i Stosowanych Badań Podstawowych Guangdong (2021A1515011988) oraz Otwartą Fundację Kluczowego Laboratorium Nauki i Technologii Optoelektronicznej dla Medycyny (Fujian Normal University), Ministerstwo Edukacji, Chiny (JYG2009).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
10x bufor PBS (hodowla komórkowa)Langeco TechnologyBL316A 6-dołkowa płytka do hodowli
komórkowychLABSELECT11110
Zestaw do liczenia komórek-8 (CCK-8)GLPBIOGK10001
Kwas cytrynowyShanghai Aladdin Biochemical TechnologyC108869
Inkubator CO2Thermo Fisher Technologies3111
Mieszadło magnetyczne o stałej temperaturzeSartorius Scientific InstrumentsSQP
Kriogeniczna wirówka szybkoobrotowaSzanghajBoxun SW-CJ-2FD
DMEM Pożywka do hodowli komórek o wysokiej zawartości glukozyProcellPM150210
Waga elektronicznaSartorius Scientific InstrumentsSQP
Marker enzymatycznyThermo Fisher Technologies3111
Surowica bydlęcaZhejiang Tianhang Biological Technology11011-8611
Rysunek 1Rys.
Spektrometr podczerwieni FourieraThermo, AmerykaNicolet 380
LiofilizatorTecanInfinite F50
Kwas galusowyShanghai Aladdin Biochemical TechnologyG104228
Ręczny spektrometr RamanaOCEANHOOD, Szanghaj, ChinyUspectral-PLUS
HAuCl4Guangzhou Pharmaceutical Company (Guangzhou)
Transmisyjny mikroskop elektronowy o wysokiej rozdzielczościThermo Fisher TechnologiesFEI Tecnai G2 Spirit T12
Autoklaw wysokotemperaturowyShanghai BoxunYXQ-LS-50S  figure-materials-1
Mikroskop odwróconyNanjing Jiangnan Yongxin OpticalXD-202
LB Bulion BRHuankai picoorganism028320
Medyczna lodówka ultraniskotemperaturowaThermo Fisher TechnologiesULTS1368
błękit metylenowySigma-Aldrich
Roztwór trawienny z komórek pankreatynybeyotimeC0207
Podwójna oporność penicyliny streptomycynyShanghai BoxunYXQ-LS-50S  figure-materials-2
Miernik wody czystejMillipore, USASystem
Spektrometr RamanaRenishaw
Sapphire chipbeyotime
Termostatyczna łaźnia wodnaChangzhou Noki
Ultra-czysty stółSzanghaj BoxunSW-CJ-2FD
Absorpcja światła widzialnego UV spektrometrMADAPA, ChinyUV-6100S
Drut 3.4Renishaw
płodu Milli-Q

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Zenobi, R. Single-cell metabolomics: analytical and biological perspectives. Science. 342 (6163), 1243259(2013).
  2. Dong, C., et al. Simultaneous visualization of dual intercellular signal transductions via SERS imaging of membrane proteins dimerization on single cells. ACS Nano. 16 (9), 14055-14065 (2022).
  3. Lane, L. A., Qian, X., Nie, S. SERS nanoparticles in medicine: from label-free detection to spectroscopic tagging. Chemical Reviews. 115 (19), 10489-10529 (2015).
  4. Langer, J., et al. Present and future of surface-enhanced Raman scattering. ACS Nano. 14 (1), 28-117 (2020).
  5. Zong, C., et al. Surface-enhanced Raman spectroscopy for bioanalysis: reliability and challenges. Chemical Reviews. 118 (10), 4946-4980 (2018).
  6. Jiang, X., et al. Surface-enhanced Raman scattering-based sensing in vitro: facile and label-free detection of apoptotic cells at the single-cell level. Analytical Chemistry. 85 (5), 2809-2816 (2013).
  7. Qi, G., Diao, X., Hou, S., Kong, J., Jin, Y. Label-free SERS detection of protein damage in organelles under electrostimulation with 2D AuNPs-based nanomembranes as substrates. Analytical Chemistry. 94 (43), 14931-14937 (2022).
  8. Wang, J., et al. Trimer structures formed by target-triggered AuNPs self-assembly inducing electromagnetic hot spots for SERS-fluorescence dual-signal detection of intracellular miRNAs. Biosensors and Bioelectronics. 224, 115051(2023).
  9. Živanović, V., Milewska, A., Leosson, K., Kneipp, J. Molecular structure and interactions of lipids in the outer membrane of living cells based on surface-enhanced Raman scattering and liposome models. Analytical Chemistry. 93 (29), 10106-10113 (2021).
  10. Cong, L., et al. Microfluidic droplet-SERS platform for single-cell cytokine analysis via a cell surface bioconjugation strategy. Analytical Chemistry. 94 (29), 10375-10383 (2022).
  11. Tan, Z., Zhu, C., Han, L., Liao, X., Wang, C. SERS and dark-field scattering dual-mode detection of intracellular hydrogen peroxide using biocompatible Au@ COF nanosensor. Sensors and Actuators B: Chemical. 373, 132770(2022).
  12. Pan, X. T., et al. Super-long SERS active single silver nanowires for molecular imaging in 2D and 3D cell culture models. Biosensors. 12 (10), 875(2022).
  13. Liu, Z., et al. A two-dimensional fingerprint nanoprobe based on black phosphorus for bio-SERS analysis and chemo-photothermal therapy. Nanoscale. 10 (39), 18795-18804 (2018).
  14. Bruzas, I., Lum, W., Gorunmez, Z., Sagle, L. Advances in surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) substrates for lipid and protein characterization: sensing and beyond. Analyst. 143 (17), 3990-4008 (2018).
  15. Li, D., et al. SERS analysis of carcinoma-associated fibroblasts in a tumor microenvironment based on targeted 2D nanosheets. Nanoscale. 12 (3), 2133-2141 (2020).
  16. Fei, X., et al. Synthesis of Au NP@MoS2quantum dots core@shell nanocomposites for SERS bio-analysis and label-free bio-imaging. Materials. 10 (6), 650(2017).
  17. Li, Y., et al. Rapid label-free SERS detection of foodborne pathogenic bacteria based on hafnium ditelluride-Au nanocomposites. Journal of Innovative Optical Health Sciences. 13 (5), 2041004(2020).
  18. Jin, J., et al. Precisely controllable core-shell Ag@ carbon dots nanoparticles: application to in situ super-sensitive monitoring of catalytic reactions. ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (41), 27956-27965 (2016).
  19. Luo, P., Li, C., Shi, G. Synthesis of gold@ carbon dots composite nanoparticles for surface enhanced Raman scattering. Physical Chemistry Chemical Physics. 14 (20), 7360-7366 (2012).
  20. Li, L., et al. Accurate SERS monitoring of the plasmon mediated UV/visible/NIR photocatalytic and photothermal catalytic process involving Ag@carbon dots. Nanoscale. 13 (2), 1006-1015 (2021).
  21. Wang, X., et al. Reduced state carbon dots as both reductant and stabilizer for the synthesis of gold nanoparticles. Carbon. 64, 499-506 (2013).
  22. Zhu, M., et al. Physicochemical properties determine nanomaterial cellular uptake, transport, and fate. Accounts of Chemical Research. 46 (3), 622-631 (2013).
  23. Li, L., et al. SERS monitoring of photoinduced-enhanced oxidative stress amplifier on Au@ carbon dots for tumor catalytic therapy. Light: Science & Applications. 11 (1), 286(2022).
  24. Fiori, F., et al. Highly photostable carbon dots from citric acid for bioimaging. Materials. 15 (7), 2395(2022).
  25. Chen, X., et al. Preparation of carbon dots-based nanoparticles and their research of bioimaging and targeted antitumor therapy. Journal of Biomedical Materials Research. Part B, Applied Biomaterials. 110 (1), 220-228 (2022).
  26. Chen, M., et al. Red, green, and blue light-emitting carbon dots prepared from gallic acid for white light-emitting diode applications. Nanoscale Advances. 4 (1), 14-18 (2022).
  27. Byram, C., Moram, S. S. B., Shaik, A. K., Soma, V. R. Versatile gold based SERS substrates fabricated by ultrafast laser ablation for sensing picric acid and ammonium nitrate. Chemical Physics Letters. 685, 103-107 (2017).
  28. Efrima, S., et al. Understanding SERS of bacteria. Journal of Raman Spectroscopy. 40 (3), 277-288 (2009).
  29. Movasaghi, Z., Rehman, S., Rehman, I. U. Raman spectroscopy of biological tissues. Applied Spectroscopy Reviews. 42 (5), 493-541 (2007).
  30. Mushtaq, A., et al. Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) for monitoring colistin-resistant and susceptible E. coli strains. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 278, 121315(2022).
  31. Mosier-Boss, P. A., Sorensen, K. C., George, R. D., Obraztsova, A. SERS substrates fabricated using ceramic filters for the detection of bacteria. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 153, 591-598 (2016).
  32. Zhang, P., et al. Dynamic insights into increasing antibiotic resistance in Staphylococcus aureus by label-free SERS using a portable Raman spectrometer. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 273, 121070(2022).
  33. Li, J. F., Zhang, Y. J., Ding, S. Y., Panneerselvam, R., Tian, Z. Q. Core-shell nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy. Chemical Reviews. 117 (7), 5002-5069 (2017).
  34. Bodelon, G., Montes-Garcia, V., Perez-Juste, J., Pastoriza-Santos, I. Surface-enhanced Raman scattering spectroscopy for label-free analysis of P. aeruginosa quorum sensing. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 8, 143(2018).
  35. Weiss, R., et al. Surface-enhanced Raman spectroscopy of microorganisms: limitations and applicability on the single-cell level. Analyst. 144 (3), 943-953 (2019).
  36. Oliveira, K., et al. Multiplex SERS phenotyping of single cancer cells in microdroplets. Advanced Optical Materials. 11 (1), 2201500(2023).
  37. Ho, C. S., et al. Rapid identification of pathogenic bacteria using Raman spectroscopy and deep learning. Nature Communications. 10 (1), 4927(2019).
  38. Spedalieri, C., Kneipp, J. Surface enhanced Raman scattering for probing cellular biochemistry. Nanoscale. 14 (14), 5314-5328 (2022).
  39. Weng, S. Y., et al. Highly sensitive and reliable detection of microRNA for clinically disease surveillance using SERS biosensor integrated with catalytic hairpin assembly amplification technology. Biosensors & Bioelectronics. 208, 114236(2022).
  40. Wang, J. W., et al. Target-triggered nanomaterial self-assembly induced electromagnetic hot-Spot Generation for SERS-fluorescence dual-mode in situ monitoring MiRNA-guided phototherapy. Analytical Chemistry. 93 (41), 13755-13764 (2021).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

SERS BioanalysisLabel Free SERSMolecular FingerprintPrincipal Component AnalysisSingle Cell AnalysisSERS ImagingGold Carbon DotsNanoparticle Fabrication

Powiązane artykuły