Name: Oparty na filtrze test spektroskopowy Ramana ze wzmocnieniem powierzchniowym do szybkiego wykrywania zanieczyszczeń chemicznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 13 s
Description: Poznaj metodę filtracyjnej spektroskopii Ramana ze wzmocnieniem powierzchniowym do wykrywania śladów zanieczyszczeń chemicznych w próbkach ciekłych. Technika ta zapewnia wyższą czułość i skraca czas przygotowania próbek.

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

Ten materiał jest oparty na pracy wspieranej przez Departament Bezpieczeństwa Wewnętrznego Stanów Zjednoczonych w ramach grantu numer 2010-ST-061-FD0001 poprzez grant przyznany przez National Center for Food Protection and Defense na University of Minnesota. Zastrzeżenie: Poglądy i wnioski zawarte w tym dokumencie są poglądami i wnioskami autorów i nie powinny być interpretowane jako koniecznie reprezentujące oficjalną politykę, wyrażoną lub dorozumianą, Departamentu Bezpieczeństwa Wewnętrznego Stanów Zjednoczonych lub Narodowego Centrum Ochrony i Obrony Żywności.

1. Synteza nanocząstek srebra15
<ol>
	<li>Rozpuścić 18 mg azotanu srebra w 100 ml ultraczystej wody (18,2 ΩU) i wirować przez 5 sekund.</li>
	<li>Rozpuścić 27 mg dwuwodnego cytrynianu sodu w 1 ml wody i wirować przez 5 sekund.</li>
	<li>Przenieść cały przygotowany roztwór azotanu srebra do stożkowej kolby zawierającej pręt mieszający i umieścić kolbę na magnetycznej płycie grzejnej. Podgrzać kolbę podczas energicznego mieszania z prędkością mieszania 700 obr./min w temperaturze ~350 °C (ustawienie temperatury na płytce).</li>
	<li>Podczas gotowania natychmiast dodać cały przygotowany roztwór cytrynianu sodu do kolby stożkowej i pozostawić roztwór do wrzenia przez dodatkowe 25 minut, aż roztwór zmieni kolor na zielonkawo-brązowy, co wskazuje na tworzenie się NP Ag.</li>
	<li>Wyjąć kolbę z płyty grzejnej i umieścić ją na innej płycie magnetycznej (nie podgrzewać) i mieszać O/N z tą samą prędkością mieszania w temperaturze pokojowej, aż mieszanina osiągnie stan stabilny, o stałym kolorze i przezroczystości. W razie potrzeby użyć spektrometru UV-vis, aby określić absorbancję przygotowanych NP Ag.</li>
	<li>Rozcieńczyć końcową mieszaninę ultraczystą wodą do 100 ml.</li>
	<li>W razie potrzeby użyj Zetasizera, aby zmierzyć wielkość NP Ag zgodnie z protokołem producenta.</li>
	<li>Przenieś koloid Ag do szczelnie zamkniętego pojemnika i zabezpiecz go przed światłem folią aluminiową. W razie potrzeby koloid można przechowywać w lodówce w temperaturze 4-7 °C przez 2 miesiące.</li>
</ol>
2. Produkcja aktywnej membrany filtracyjnej SERS
<ol>
	<li>Rozpuścić 2,92 g chlorku sodu (NaCl) w 100 ml wody, aby uzyskać 50 mM roztworu NaCl.</li>
	<li>Dodać 1 ml 5 mM roztworu NaCl do 1 ml przygotowanych NP-Ag i mieszać je w mieszalniku nutacyjnym przez 10 minut przy 20 obr./min. Ten krok polega na agregacji nanocząsteczek Ag w nanoklastry Ag.</li>
	<li>Umieść membranę filtracyjną (PVDF, wielkość porów 0,1 μm) w uchwycie filtra, który można przymocować do strzykawki. Membrana o mniejszym rozmiarze porów okazała się bardziej skuteczna niż membrana o większym rozmiarze porów (tj. 0,22 μm) w wychwytywaniu nanoklastrów Ag i wytwarzaniu spójnych sygnałów.</li>
	<li>Załadować 2 ml przygotowanych nanoklastrów Ag do strzykawki w celu filtracji. Przymocuj uchwyt filtra do strzykawki i ręcznie przepuść całą objętość nanoklastrów Ag przez membranę z natężeniem przepływu 1 kropli/sek. Membrana zatrzymuje nanoklastry Ag, tworząc aktywną membranę filtracyjną SERS.</li>
	<li>Odłącz membranę filtra od uchwytu filtra. Należy zachować szczególną ostrożność podczas trzymania membrany na zewnętrznej krawędzi za pomocą pęsety, aby upewnić się, że membrana nie zostanie uszkodzona. Suszyć na powietrzu przez około 3 minuty i umieścić membranę na szkiełku podstawowym.</li>
	<li>Detekcja ramanowska podłoża SERS
	<ol>
		<li>Ustaw instrument Ramana na laser o długości fali 780 nm o mocy lasera 5 mW, czasie naświetlania 1 sekund i liczbie ekspozycji 2. Ustaw mikroskopijny obiektyw na 10X. Upewnij się, że cel w oprogramowaniu jest również odpowiednio ustawiony</li>.
		<li>Umieść szkiełko podstawowe z membraną na górze na platformie instrumentu Ramana i za pomocą mikroskopu ustaw ostrość na powierzchni membrany.</li>
		<li>Losowo wybierz 8-10 miejsc z powierzchni membrany, a instrument zbierze je automatycznie w sekwencji. Otwórz dane spektralne w oprogramowaniu producenta do analizy.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Zastosowanie systemu filtrów aktywnych SERS do wykrywania zanieczyszczeń chemicznych
<ol>
	<li>Przygotuj 10 ppb roztworu ferbamu. 
	Uwaga: Ferbam jest bardzo niestabilny. Stosuj środki ostrożności (respirator i okulary) podczas ważenia ciała stałego.
	<ol>
		<li>Odważyć 2 mg ferbamu w proszku i rozpuścić go w 20 ml 50% acetonitrylu (10 ml acetonitrylu i 10 ml wody) do sporządzenia roztworu podstawowego (100 ppm). Obracać kolbę przez 30 sekund.</li>
		<li>Weź 1 ml roztworu ferbamu o stężeniu 100 ppm do probówki i dodaj 9 ml 50% acetonitrylu, aby uzyskać roztwór o stężeniu 10 ppm. Obracaj rurkę przez 5 sekund.</li>
		<li>Weź 1 ml roztworu 10 ppm do probówki i dodaj 9 ml 50% acetonitrylu, aby uzyskać roztwór 1 ppm. Obracaj rurkę przez 5 sekund.</li>
		<li>Weź 1 ml roztworu 1 ppm do probówki i dodaj 9 ml 50% acetonitrylu, aby uzyskać roztwór 100 ppb. Obracaj rurkę przez 5 sekund.</li>
		<li>Weź 1 ml roztworu 100 ppb do probówki i dodaj 9 ml 50% acetonitrylu, aby uzyskać roztwór 10 ppb. Obracaj rurkę przez 5 sekund.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotować 1 ppm roztworu ampicyliny.
	<ol>
		<li>Odważyć 10 mg ampicyliny w proszku i rozpuścić ją w 100 ml wody, aby uzyskać roztwór ampicyliny o stężeniu 100 ppm. Obracać kolbę przez 30 sekund.</li>
		<li>Weź 1 ml roztworu 100 ppm do probówki i dodaj 9 ml wody, aby uzyskać roztwór ampicyliny o stężeniu 10 ppm. Obracaj rurkę przez 5 sekund.</li>
		<li>Weź 1 ml roztworu o stężeniu 10 ppm do probówki i dodaj 9 ml wody, aby uzyskać roztwór ampicyliny o stężeniu 1 ppm. Obracaj rurkę przez 5 sekund.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Umieść membranę filtra z powrotem w uchwycie filtra, stroną pokrytą NP skierowaną do góry.</li>
	<li>Załadować 5 ml jednej próbki do nowej strzykawki, a następnie przymocować ją do uchwytu filtra z membraną pokrytą Ag w środku.</li>
	<li>Ręcznie przepuścić całą objętość próbki przez membranę z natężeniem przepływu 1 kropli/sek. Cząsteczki docelowe mogą być adsorbowane i skoncentrowane na nanocząsteczkach pokrytych membraną filtracyjną.</li>
	<li>Odłączyć membranę filtra od uchwytu filtra, wysuszyć na powietrzu przez około 3 minuty i zmierzyć sygnały za pomocą przyrządu Ramanowskiego, stosując tę samą metodę, jak opisano w kroku 2.6.</li>
	<li>Powtórzyć kroki od 2.2 do 2.6 w celu przygotowania kolejnej membrany pokrytej Ag i postępować zgodnie z krokiem 3.3 w celu wykrycia drugiej próbki.</li>
</ol>

<ol><li>Albrecht, M. G., Creighton, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anomalously+intense+Raman+spectra+of+pyridine+at+a+silver+electrode%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Anomalously intense Raman spectra of pyridine at a silver electrode.</a> J. Am. Chem. Soc. 99 (15), 5215-5217 (1977).</li>
<li>Schatz, G. C., Young, M. A., Van Duyne, R. P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSchatz%2C+GC+%22Electromagnetic+mechanism+of+SERS.+Surface-enhanced+Raman+scattering%22">Electromagnetic mechanism of SERS. Surface-enhanced Raman scattering</a>. , Springer Berlin Heidelberg. 19-45 (2006).</li>
<li>Matijevic, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+properties+of+uniform+size+colloids%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Preparation and properties of uniform size colloids.</a> Chem. Mater. 5 (4), 412-426 (1993).</li>
<li>Nickel, U., zu Castell, A., Pöppl, K., Schneider, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+silver+colloid+produced+by+reduction+with+hydrazine+as+support+for+highly+sensitive+surface-enhanced+Raman+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">A silver colloid produced by reduction with hydrazine as support for highly sensitive surface-enhanced Raman spectroscopy.</a> Langmuir. 16 (23), 9087-9091 (2000).</li>
<li>Khanna, P. K., Subbarao, V. V. V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanosized+silver+powder+via+reduction+of+silver+nitrate+by+sodium+formaldehydesulfoxylate+in+acidic+pH+medium%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanosized silver powder via reduction of silver nitrate by sodium formaldehydesulfoxylate in acidic pH medium.</a> Mater. Lett. 57 (15), 2242-2245 (2003).</li>
<li>Henglein, A., Giersig, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+colloidal+silver+nanoparticles%3A+capping+action+of+citrate%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Formation of colloidal silver nanoparticles: capping action of citrate.</a> J. Phys. Chem. B. 103 (44), 9533-9539 (1999).</li>
<li>Sun, X., Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloidal+carbon+spheres+and+their+core%2Fshell+structures+with+noble-metal+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Edit%22%5BJournal%5D)">Colloidal carbon spheres and their core/shell structures with noble-metal nanoparticles.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 43 (5), 597-601 (2004).</li>
<li>Lu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Seed-mediated+growth+of+large%2C+monodisperse+core-shell+gold-silver+nanoparticles+with+Ag-like+optical+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Seed-mediated growth of large, monodisperse core-shell gold-silver nanoparticles with Ag-like optical properties.</a> Chem. Commun. (2), 144-145 (2002).</li>
<li>Aslan, K., Wu, M., Lakowicz, J. R., Geddes, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescent+core-shell+Ag%40SiO2+nanocomposites+for+metal-enhanced+fluorescence+and+single+nanoparticle+sensing+platforms%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Fluorescent core-shell Ag@SiO2 nanocomposites for metal-enhanced fluorescence and single nanoparticle sensing platforms.</a> J. Am. Chem. Soc. 129 (6), 1524-1525 (2007).</li>
<li>Lu, Y., Yin, Y., Li, Z. Y., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+self-assembly+of+Au%40+SiO2+core-shell+colloids%5BTitle%5D)+AND+%22Nano.+Lett%22%5BJournal%5D)">Synthesis and self-assembly of Au@ SiO2 core-shell colloids.</a> Nano. Lett. 2 (7), 785-788 (2002).</li>
<li>Link, S., Wang, Z. L., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alloy+formation+of+gold-silver+nanoparticles+and+the+dependence+of+the+plasmon+absorption+on+their+composition%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Alloy formation of gold-silver nanoparticles and the dependence of the plasmon absorption on their composition.</a> J. Phys. Chem. B. 103 (18), 3529-3533 (1999).</li>
<li>He, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+Detection+of+Ricin+in+Milk+Using+Immunomagnetic+Separation+Combined+with+Surface+Enhanced+Raman+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Food.+Sci%22%5BJournal%5D)">Rapid Detection of Ricin in Milk Using Immunomagnetic Separation Combined with Surface Enhanced Raman Spectroscopy.</a> J. Food. Sci. 76 (5), N49-N53 (2011).</li>
<li>Zheng, J., He, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-Enhanced+Raman+Spectroscopy+for+the+Chemical+Analysis+of+Food%5BTitle%5D)+AND+%22Compr.+Rev.+Food.+Sci.+F%22%5BJournal%5D)">Surface-Enhanced Raman Spectroscopy for the Chemical Analysis of Food.</a> Compr. Rev. Food. Sci. F. 13 (3), 317-328 (2014).</li>
<li>He, L., Haynes, C. L., Diez-Gonzalez, F., Labuza, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+detection+of+a+foreign+protein+in+milk+using+IMS-SERS%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Raman.+Spectrosc%22%5BJournal%5D)">Rapid detection of a foreign protein in milk using IMS-SERS.</a> J. Raman. Spectrosc. 42 (6), 1428-1434 (2011).</li>
<li>Wei, W. Y., White, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+filter-based+approach+to+surface+enhanced+Raman+spectroscopy+for+trace+chemical+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">A simple filter-based approach to surface enhanced Raman spectroscopy for trace chemical detection.</a> Analyst. 137 (5), 1168-1173 (2012).</li>
<li>Cheng, M. L., Tsai, B. C., Yang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silver+nanoparticle-treated+filter+paper+as+a+highly+sensitive+surface-enhanced+Raman+scattering+%28SERS%29+substrate+for+detection+of+tyrosine+in+aqueous+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Silver nanoparticle-treated filter paper as a highly sensitive surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrate for detection of tyrosine in aqueous solution.</a> Anal. Chim. Acta. 708 (1), 89-96 (2011).</li>
<li>Fierro-Mercado, P. M., Hernández-Rivera, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+sensitive+filter+paper+substrate+for+SERS+trace+explosives+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Spectrosc%22%5BJournal%5D)">Highly sensitive filter paper substrate for SERS trace explosives detection.</a> Int. J. Spectrosc. 2012, 716527(2012).</li>
<li>Tran, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subnanogram+detection+of+dyes+on+filter+paper+by+surface-enhanced+Raman+scattering+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Subnanogram detection of dyes on filter paper by surface-enhanced Raman scattering spectrometry.</a> Anal. Chem. 56 (4), 824-826 (1984).</li>
<li>Wu, D., Fang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+adsorption+behavior+of+p-hydroxybenzoic+acid+on+a+silver-coated+filter+paper+by+surface+enhanced+Raman+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">The adsorption behavior of p-hydroxybenzoic acid on a silver-coated filter paper by surface enhanced Raman scattering.</a> J. Colloid Interface Sci. 265 (2), 234-238 (2003).</li>
<li>Wigginton, K. R., Vikesland, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold-coated+polycarbonate+membrane+filter+for+pathogen+concentration+and+SERS-based+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Gold-coated polycarbonate membrane filter for pathogen concentration and SERS-based detection.</a> Analyst. 135 (6), 1320-1326 (2010).</li>
<li>Berthod, A., Laserna, J. J., Winefordner, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+by+surface+enhanced+Raman+spectroscopy+on+silver+hydrosols+and+silver+coated+filter+papers%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pharm+Biomed+Anal%22%5BJournal%5D)">Analysis by surface enhanced Raman spectroscopy on silver hydrosols and silver coated filter papers.</a> J Pharm Biomed Anal. 6 (6), 599-608 (1988).</li>
<li>Ackermann, K. R., Henkel, T., Popp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+Online+Detection+of+Low-Concentrated+Drugs+via+a+SERS+Microfluidic+System%5BTitle%5D)+AND+%22ChemPhysChem%22%5BJournal%5D)">Quantitative Online Detection of Low-Concentrated Drugs via a SERS Microfluidic System.</a> ChemPhysChem. 8 (18), 2665-2670 (2007).</li>
<li>Walter, A., März, A., Schumacher, W., Rösch, P., Popp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+a+fast%2C+high+specific+and+reliable+discrimination+of+bacteria+on+strain+level+by+means+of+SERS+in+a+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab.+Chip%22%5BJournal%5D)">Towards a fast, high specific and reliable discrimination of bacteria on strain level by means of SERS in a microfluidic device.</a> Lab. Chip. 11 (6), 1013-1021 (2011).</li>
<li>Lee, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+and+sensitive+trace+analysis+of+malachite+green+using+a+surface-enhanced+Raman+microfluidic+sensor%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Fast and sensitive trace analysis of malachite green using a surface-enhanced Raman microfluidic sensor.</a> Anal. Chim. Acta. 590 (2), 139-144 (2007).</li>
<li>Guo, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+Silver+Nanoparticles+in+Antimicrobial+Products+Using+Surface-Enhanced+Raman+Spectroscopy+%28SERS%29%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Analysis of Silver Nanoparticles in Antimicrobial Products Using Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS).</a> Environ. Sci. Technol. 49 (7), 4317-4324 (2015).</li>
<li>Narayanan, V. A., Begun, G. M., Stokes, D. L., Sutherland, W. S., Vo-Dinh, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Normal+Raman+and+surface+enhanced+Raman+scattering+%28SERS%29+spectra+of+some+fungicides+and+related+chemical+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Raman.+Spectrosc%22%5BJournal%5D)">Normal Raman and surface enhanced Raman scattering (SERS) spectra of some fungicides and related chemical compounds.</a> J. Raman. Spectrosc. 23 (5), 281-286 (1992).</li>
<li>Kang, J. S., Hwang, S. Y., Lee, C. J., Lee, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SERS+of+dithiocarbamate+pesticides+adsorbed+on+silver+surface%3B+thiram%5BTitle%5D)+AND+%22Bull.+Korean.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">SERS of dithiocarbamate pesticides adsorbed on silver surface; thiram.</a> Bull. Korean. Chem. Soc. 23 (11), 1604-1610 (2002).</li>
<li>Li, Y. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+and+sensitive+in-situ+detection+of+polar+antibiotics+in+water+using+a+disposable+Ag-graphene+sensor+based+on+electrophoretic+preconcentration+and+surface-enhanced+Raman+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Rapid and sensitive in-situ detection of polar antibiotics in water using a disposable Ag-graphene sensor based on electrophoretic preconcentration and surface-enhanced Raman spectroscopy.</a> Biosens. Bioelectron. 43, 94-100 (2013).</li>
<li>Clarke, S. J., Littleford, R. E., Smith, W. E., Goodacre, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+monitoring+of+antibiotics+using+Raman+and+surface+enhanced+Raman+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Rapid monitoring of antibiotics using Raman and surface enhanced Raman spectroscopy.</a> Analyst. 130 (7), 1019-1026 (2005).</li>
<li>Zheng, J., Pang, S., Labuza, T. P., He, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semi-quantification+of+surface-enhanced+Raman+scattering+using+a+handheld+Raman+spectrometer%3A+a+feasibility+study%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Semi-quantification of surface-enhanced Raman scattering using a handheld Raman spectrometer: a feasibility study.</a> Analyst. 138 (23), 7075-7078 (2013).</li>
<li>Zheng, J., Pang, S., Labuza, T. P., He, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+surface-enhanced+Raman+scattering+detection+using+a+handheld+and+a+bench-top+Raman+spectrometer%3A+A+comparative+study%5BTitle%5D)+AND+%22Talanta%22%5BJournal%5D)">Evaluation of surface-enhanced Raman scattering detection using a handheld and a bench-top Raman spectrometer: A comparative study.</a> Talanta. 129, 79-85 (2014).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Jednym z krytycznych etapów tego protokołu jest synteza Ag NPs, w której jednorodne Ag NPs są kluczem do spójnych wyników. Czas nagrzewania i stężenia prekursorów muszą być precyzyjnie kontrolowane. Średnia wielkość tego preparatu AgNPs wynosi 80 nm, co zostało zmierzone za pomocą Zetasizera (dane nie pokazane). Kolejnym krytycznym etapem jest agregacja soli, w której stężenie soli i czas agregacji muszą być precyzyjnie kontrolowane. Ponadto wybór membrany ma również kluczowe znaczenie, ponieważ membrana o mniejszym rozm...

Powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana (SERS) to technika łącząca spektroskopię Ramana z nanotechnologią. Intensywność rozpraszania Ramana analitów na szlachetnych metalicznych nanopowierzchniach jest znacznie zwiększona przez zlokalizowany powierzchniowy rezonans plazmonowy. 1 Nanocząstki srebra (Ag NPs) są zdecydowanie najczęściej stosowanymi substratami SERS ze względu na ich wysoką zdolność wzmacniania. 2 Do tej pory opracowano różne metody syntezy nanocząsteczek Ag. 3-6 Nanocząsteczki Ag mogą być stosowane samodzielnie jako skuteczne podłoża SERS lub w połączeniu z innymi materiałami i strukturami w celu zwiększenia ich czułości i/lub funkcjonalności. 7-11 Rozdział
Techniki SERS wykazały dużą zdolność do wykrywania różnych śladowych ilości zanieczyszczeń w próbkach żywności i środowiska. 12 Tradycyjnie istnieją dwa popularne sposoby przygotowania próbki SERS: metody oparte na roztworze i metody oparte na substracie. 13 Metoda oparta na roztworze wykorzystuje koloidy NP do mieszania z próbkami. Następnie kompleks NP-analitu jest zbierany za pomocą wirowania i po wysuszeniu osadza się na stałym podłożu w celu pomiaru Ramana. Metodę opartą na podłożu zwykle stosuje się poprzez osadzenie kilku mikrolitrów próbki cieczy na prefabrykowanym podłożu stałym. 14 Żadna z tych dwóch metod nie jest jednak skuteczna i nie ma zastosowania w przypadku dużej objętości próbki. Kilka modyfikacji testów SERS pozwoliło przezwyciężyć ograniczenia objętościowe, takie jak integracja systemu filtrów15-21 lub włączenie urządzenia mikroprzepływowego. 21-24 Zmodyfikowane testy SERS wykazały znaczną poprawę czułości i wykonalności monitorowania zanieczyszczeń chemicznych w dużych próbkach wody.
Tutaj demonstrujemy szczegółowy protokół wytwarzania i stosowania metody SERS opartej na filtrze strzykawkowym do wykrywania śladowych ilości pestycydu ferbamu i antybiotyku ampicyliny.

<table><tbody><tr><td>Ampicillin</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP1760-5</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Ferbam</td><td>Chem Service</td><td>N-11970-250MG</td><td>98+%</td></tr><tr><td>Azotan srebra</td><td>Sigma Aldrich</td><td>209139</td><td>99,0+%</td></tr> <tr><td>Cytrynian sodu odwadniający</td><td>Sigma Aldrich</td><td>W302600</td><td>99+%</td></tr><tr><td>Chlorek sodu</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S7653</td><td>99,5+%</td></tr><tr><td>EMD Millipore Filtry membranowe Durapore PVDF</td><td>Fisher Scientific</td><td>VVLP01300</td><td>0,10 i mikro; m Wielkość porów, hydrofilowe</td></tr><tr><td>uchwyty filtrów z poliwęglanu</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-29550-40</td><td>Średnica 13 mm</td></tr><tr><td>Analogowy mikser wirowy</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-215-365</td><td>Nie dotyczy</td></tr><tr><td>Mieszalniki nutacyjne</td><td>Fisher Scientific</td><td>05-450-213</td><td>Nie dotyczy</td></tr><tr><td>spektroskopu Ramana DXR</td><td>Thermo Scientific</td><td>IQLAADGABFFAHCMAPB</td><td>Moc lasera: 1 mW Czas ekspozycji: 5 sekund</td></tr></tbody></table>

oparty na filtrze test spektroskopowy ramana ze wzmocnieniem powierzchniowym do szybkiego wykrywania zanieczyszczeń chemicznych

A Filter-based Surface Enhanced Raman Spectroscopic Assay for Rapid Detection of Chemical Contaminants

Demonstrujemy metodę wytwarzania bardzo czułych substratów spektroskopowych Ramana (SERS) wzmocnionych powierzchniowo za pomocą systemu strzykawek filtrujących, który może być stosowany do wykrywania różnych zanieczyszczeń chemicznych. Nanocząstki srebra (Ag NPs) są syntetyzowane przez redukcję azotanu srebra przez cytrynian sodu. Następnie nanocząsteczki są agregowane przez chlorek sodu w celu utworzenia nanoklastrów, które mogą zostać uwięzione w porach membrany filtracyjnej. Strzykawka jest podłączona do uchwytu filtra, a wewnątrz znajduje się membrana filtracyjna. Ładując nanoklastry do strzykawki i przechodząc przez membranę, ciecz przechodzi przez membranę, ale nie przez nanoklastry, tworząc membranę aktywną przez SERS. Podczas badania analitu płynna próbka jest ładowana do strzykawki i przepływa przez membranę pokrytą Ag NPs. Analit wiąże się i koncentruje na membranie pokrytej Ag NPs. Następnie membranę odłącza się od uchwytu filtra, suszy powietrzem i mierzy za pomocą przyrządu Ramana. W tym artykule przedstawiono badanie wpływu objętości NP Ag i próbki na czułość detekcji oraz detekcję 10 ppb ferbamu i 1 ppm ampicyliny przy użyciu opracowanego testu.

Główne etapy tego eksperymentu przedstawiono na schemacie (Rysunek 1). Rysunek 2 wykazał znaczenie zastosowania zoptymalizowanej objętości AgNPs w powłoce membrany w celu osiągnięcia maksymalnej czułości. 1 ml Ag NPs zapewnia najsilniejszy sygnał przy użyciu ferbamu w porównaniu do 0,5 ml (niewystarczająca powłoka) lub 2 ml (zbyt gruba powłoka).
Za pomocą opracowanego testu SERS opartego na filt...

Przedstawiono procedurę wytwarzania i przeprowadzania opartego na filtrze testu spektroskopowego Ramana (SERS) do wykrywania zanieczyszczeń chemicznych (np. pestycydu ferbamu i antybiotyku ampicyliny).

Oparty na filtrze test spektroskopowy Ramana ze wzmocnieniem powierzchniowym do szybkiego wykrywania zanieczyszczeń chemicznych

We demonstrate a method to fabricate highly sensitive surface-enhanced Raman spectroscopic (SERS) substrates using a filter syringe system that can be ...

Ogólnym celem tej metody powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii Ramanowskiej (SERS) opartej na filtracji jest wykrywanie różnych cząsteczek docelowych w stężeniach śladowych w próbkach ciekłych. Dwie zalety tej techniki to zredukowane koszty czasu przygotowania próbek, a co ważniejsze, technika ta zapewnia wyższą czułość dzięki zastosowaniu większych objętości próbek, co obniża granicę wykrywalności. Zazwyczaj osoby rozpoczynające pracę z tą metodą mogą napotkać trudności, ponieważ nanocząstki mogą nie zostać uwięzione w porach membrany bez odpowiedniego etapu agregacji lub mogą nie zostać równomiernie rozmieszczone na membranie. Aby rozpocząć, należy przygotować 100 milliliters świeżego roztworu azotanu srebra i doprowadzić go do wrzenia na płycie grzewczej o temperaturze 350 °C z mieszaniem magnetycznym przy 700 RPM.Po zagotowaniu należy niezwłocznie dodać 1 ml świeżo przygotowanego roztworu cytrynianu sodu i gotować roztwór przez 25 minut. W miarę tworzenia się nanocząsteczek srebra roztwór zmieni kolor na zielonkawobrązowy. Po 25 minutach należy umieścić kolbę na niepodgrzewanym mieszadle magnetycznym i mieszać przez noc z prędkością 700 RPM.Rano mieszanina powinna znajdować się w stanie stabilnym, o stałym kolorze i przezroczystości. W razie potrzeby należy zmierzyć absorbancję nanocząsteczek. Następnie należy rozcieńczyć mieszaninę wodą ultrapurem do 100 ml.Następnie, za pomocą zetasizera zmierz rozmiar nanocząsteczek srebra. W celu przechowywania przenieś nanocząsteczki srebra do szczelnego pojemnika. Chroń go przed światłem, owijając folią.Koloid zachowuje swoje właściwości do dwóch miesięcy w temperaturze 4 °C. Aby przygotować membranę filtrującą aktywną w SERS, należy najpierw dodać 1 mL 5 mM chlorku sodu do 1 mL przygotowanego koloidu, a następnie mieszać je za pomocą nutatora z prędkością 20 RPM przez 10 minut.Podczas tworzenia się nanoklastrów srebra, należy przygotować membranę PVDF z porami o wielkości 0,1 µm. Krytyczne jest, aby uchwyt filtra był całkowicie suchy, a filtr był umieszczony w prawidłowej orientacji. Po 10 minutach mieszania, przefiltruj 2 mL nanoklastrów, przepuszczając je przez membranę z prędkością około jednej kropli na sekundę.Wpychaj roztwór w sposób ciągły, bez przerw. Wynikiem jest aktywna membrana filtracyjna SERS. Ostrożnie odczep aktywną membranę filtracyjną za pomocą pęsety. Następnie pozostaw ją do wyschnięcia na powietrzu przez trzy minuty.Po wyschnięciu przenieś membranę aktywną w SERS na szkiełko przedmiotowe. Następnie, w celu detekcji podłoża SERS metodą Ramana, ustaw instrument na laser o długości fali 780 nm pracujący z mocą 5 mW. Ustaw czas ekspozycji na 1 s oraz natężenie ekspozycji na 2.Używając obiektywu 10 X, ustaw ostrość na próbce. Upewnij się, że w oprogramowaniu również wybrany jest obiektyw 10 X. Następnie losowo wybierz od ośmiu do 10 miejsc na membranie i użyj instrumentu do zebrania z nich danych.Następnie otwórz dane widmowe w oprogramowaniu producenta w celu przeprowadzenia analizy. Na początek przygotuj rozcieńczenie seryjne roztworu ferbamu o stężeniu 100 części na milion, aby uzyskać pięć mililitrów roztworu ferbamu o stężeniu 10 części na miliard i 50% acetonitrylu. Teraz umieść aktywną membranę w uchwycie filtra stroną z powłoką nanocząsteczek do góry.Następnie pobierz pięciomililitrową próbkę do nowej strzykawki i podłącz filtr aktywny. Teraz przepchnij próbkę przez filtr ze stałym przepływem wynoszącym około jednej kropli na sekundę. Po przefiltrowaniu roztworu ostrożnie odłącz membranę i pozostaw ją do wyschnięcia na powietrzu przez trzy minuty.Bezzwłocznie przystąp do detekcji Ramanowskiej po wyschnięciu membrany. Przeprowadź zbieranie danych w taki sam sposób jak poprzednio. Za pomocą tej metody przetestowano różne objętości nanocząsteczek srebra.Objętość roztworu nanocząsteczek srebra użyta do powlekania membrany, która zapewniła maksymalną czułość, wynosiła jeden mililitr. Pomiar przesunięcia Ramanowskiego wykazał, że widmo SERS dla stężenia 10 ppb ferbamu było wykrywalne. Pik przy 1386 wynika z mieszanych drgań rozciągających wiązań cyjankowych i podwójnych wiązań węgiel-siarka oraz z symetrycznej deformacji grupy metylowej.Pik przy 1516 jest związany z drganiami rozciągającymi grupy metylowej i cyjanowej, natomiast pik przy 561 wynika z drgań rozciągających wiązania siarki. Wyraźnie wykryto również widmo dla stężenia jednej części na milion ampicyliny. Piki przy 1594 i 1447 pochodzą odpowiednio z drgań rozciągających podwójnego wiązania węgiel-węgiel oraz deformacji grupy metyloetylowej.Silny pik przy 1001 wynika z drgań pierścienia benzenowego. Pik przy 852 jest związany z symetrycznym rozciąganiem CNC. Poprzez zwiększenie objętości próbki zwiększono granicę detekcji.Zalety tej metody opartej na filtracji obejmują regulowaną objętość oraz regulowaną granicę wykrywalności. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać dobrą wiedzę na temat tego, jak wytworzyć jednorodny, czuły nanopodłoże przy użyciu membrany filtracyjnej. Po opanowaniu techniki, w przypadku jej prawidłowego wykonania, procedura ta może zająć 30 minut; po jej zastosowaniu można przeprowadzić inne analizy, takie jak SEM lub TEM, w celu udzielenia odpowiedzi na dodatkowe pytania, na przykład dotyczące rozkładu nanocząstek srebra na membranie. Po opracowaniu, technika ta utorowała drogę badaczom w dziedzinie chemii analitycznej do badania śladowych ilości związków chemicznych w różnych próbkach żywności i środowiska. Należy pamiętać, że praca z pestycydami i toksynami biologicznymi może być niezwykle niebezpieczna.Podczas wykonywania tej procedury należy zawsze nosić fartuch laboratoryjny, maskę ochronną oraz gogle ochronne.

a-filter-based-surface-enhanced-raman-spectroscopic-assay-for-rapid

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

System biosensingu z modulacją magnetyczną jest wykorzystywany do szybkiego, czułego i prostego wykrywania analiz biologicznych, takich jak cząsteczki DNA i białka.

Szybka homogeniczna detekcja w testach biologicznych z wykorzystaniem systemu biosensingu z modulacją magnetyczną

Źródło: Zhang, M. i in., Szybkie testy podatności na środki przeciwdrobnoustrojowe poprzez stymulowane obrazowanie rozpraszania Ramana inkorporacji deuteru w pojedynczej bakterii. J. Vis. Exp. (2022)Ten film pokazuje zastosowanie stymulowanej mikroskopii rozpraszającej Ramana do oceny podatności na antybiotyki poprzez śledzenie aktywności metabolycznej oznaczanej deuterem. Poprzez monitorowanie sygnałów węgla–deuteru metoda umożliwia szybkie wykrywanie populacji bakterii odpornych i podatnych.

Wykrywanie podatności na antybiotyki bakteryjne za pomocą stymulowanego mikroskopu rozpraszającego Ramana

Opisujemy wytwarzanie i charakterystykę systemów nanobiologicznych łączących nanostrukturalne podłoża z unieruchomionymi białkami i aptamerami. Przedstawiono odpowiednie etapy eksperymentalne obejmujące litograficzną produkcję substratów nanostrukturalnych, biofunkcjonalizację i charakterystykę spektroskopii Ramana wzmocnionej powierzchniowo (SERS). Wykazano detekcję SERS białek unieruchomionych powierzchniowo oraz sondowanie wiązania białko-ligand i aptamer-ligand.

Powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana wykrywanie biomolekuł przy użyciu nanostrukturalnych substratów wytworzonych przez EBL

Ten manuskrypt opisuje, jak przygotować płynowe biochipy z komórkami nabłonkowymi skrzeli pstrąga tęczowego do użycia w przenośnym czujniku impedancji podłoża elektrycznego ogniwa.  Opisano również protokół przeprowadzania szybkiego testu toksyczności wody pitnej za pomocą czujnika.

Przygotowanie i testowanie opartych na impedancji biochipów fluidycznych z ogniwami RTgill-W1 do szybkiej oceny próbek wody pitnej pod kątem toksyczności

Szybka multidyscyplinarna strategia wczesnego wykrywania zakwitów sinic i związanych z nimi cyjanotoksyn jest opisana tutaj. Pozwala na wykrycie cyjanobakterii i pokrewnych sinic w próbkach wody oraz w matrycach organicznych, takich jak próbki małży, w ciągu 24 godzin.

Wczesne wykrywanie zakwitów sinic i związanych z nimi cyjanotoksyn przy użyciu strategii szybkiego wykrywania

Ten protokół przedstawia szybki test wrażliwości na środki przeciwdrobnoustrojowe (AST) w ciągu 2,5 godziny poprzez stymulowane pojedynczymi komórkami obrazowanie metabolizmu D2O. Metoda ta ma zastosowanie do bakterii w moczu lub środowisku krwi pełnej, które są transformujące dla szybkiego jednokomórkowego fenotypowego AspAT w klinice.

Szybkie badanie wrażliwości na środki przeciwdrobnoustrojowe za pomocą obrazowania stymulowanego rozpraszania Ramana indukcji deuteru w pojedynczej bakterii

Ten artykuł bezpośrednio porównuje rozdzielczość, czułość i kontrasty obrazowania stymulowanego rozpraszania Ramana (SRS) i spójnego rozpraszania anty-Stokesa Ramana (CARS) zintegrowanych w tej samej platformie mikroskopowej. Wyniki pokazują, że CARS ma lepszą rozdzielczość przestrzenną, SRS daje lepsze kontrasty i rozdzielczość spektralną, a obie metody mają podobną czułość.

Bezpośrednie porównanie hiperspektralnie stymulowanego rozpraszania Ramana i koherentnej mikroskopii rozpraszania Ramana antystokesa do obrazowania chemicznego

Przedstawiamy protokół do pozyskiwania obrazów chemicznych za pomocą mikroskopii SRS (ang. broadband stimulated Raman scattering). Opierając się na mikroskopie SRS, który działa z różnicową detekcją wielokanałową typu lock-in, protokół opisuje przygotowanie próbki, regulację aparatury SRS i chemometrię w celu rozplątania różnych składników chemicznie niejednorodnych próbek.

Multipleksowe obrazowanie chemiczne oparte na szerokopasmowej mikroskopii rozpraszania Ramana stymulowanego

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.

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

Ten protokół opisuje metodę wytwarzania elastycznego podłoża do powierzchniowo wzmocnionego rozpraszania Ramana. Metoda ta została wykorzystana do skutecznego wykrywania niskich stężeń R6G i tiuramu.

Wytwarzanie elastycznego podłoża do rozpraszania Ramana (SERS) na bazie polidimetylosiloksanu (PDMS) do ultraczułej detekcji

Poznaj metodę filtracyjnej spektroskopii Ramana ze wzmocnieniem powierzchniowym do wykrywania śladów zanieczyszczeń chemicznych w próbkach ciekłych. Technika ta zapewnia wyższą czułość i skraca czas przygotowania próbek.

Oparty na filtrze test spektroskopowy Ramana ze wzmocnieniem powierzchniowym do szybkiego wykrywania zanieczyszczeń chemicznych

Przeglądaj więcej filmów