Name: Bezprzewodowa elektroda nanoporowa typu zamkniętego do analizy pojedynczych nanocząstek (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-20T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 31 s
Description: Poznaj metodę wytwarzania bezprzewodowej elektrody nanoporowej do analizy pojedynczych nanocząstek. Technika oferuje rozdzielczość prądową 0,6 pikoampera i czasową 0,01 milisekundy, umożliwiając nieinwazyjne badania in vivo.

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

To badanie było wspierane przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (61871183,21834001), Program Innowacji Komisji Edukacji Miejskiej w Szanghaju (2017-01-07-00-02-E00023), Projekt "Chen Guang" z Komisji Edukacji Miejskiej w Szanghaju oraz Fundację Rozwoju Edukacji w Szanghaju (17CG27).

1. Przygotowanie roztworów
UWAGA: Zwróć uwagę na ogólne środki ostrożności dla wszystkich chemikaliów. Wyrzuć chemikalia do dygestorium i załóż rękawice, okulary i fartuch laboratoryjny. Ciecze łatwopalne należy trzymać z dala od ognia lub iskier. Wszystkie roztwory wodne przygotowano przy użyciu wody ultraczystej (18,2 MΩ cm w temperaturze 25 °C). Przygotowane roztwory przefiltrowano za pomocą filtra o wielkości porów 0,22 μm.
<ol>
	<li>Przygotowanie roztworu KCl
	<ol>
		<li>Rozpuścić 0,074 g chlorku potasu w 100 ml wody dejonizowanej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie roztworu NaBH4 
	<ol>
		<li>Rozpuścić 0,018 g borowodorku sodu w 10 ml etanolu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie roztworu HAuCl4 
	<ol>
		<li>Rozpuścić 0,010 g chlorku potasu w 1 ml 1% roztworu kwasu chloroaurowego.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie kauczuku silikonowego 
	<ol>
		<li>Wymieszać gumę silikonową zawierającą część A i część B (patrz tabela materiałów) w stosunku 1:1 objętościowo.</li>
		<li>Użyj zmieszanej gumy silikonowej, aby pomalować obszar reakcji na szkiełku natychmiast w czasie garnka wynoszącym 1 minutę.</li>
		<li>Przygotowaną gumę silikonową utwardzamy na szkiełku przez 5 min.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie nanocząstek złota30
	<ol>
		<li>Dodać 4,8 ml kwasu chloroaurowego o ułamku masowym 1% do 40 ml wody dejonizowanej, energicznie mieszając.</li>
		<li>Podgrzej roztwór do wrzenia.</li>
		<li>Szybko dodać do roztworu 10 ml roztworu cytrynianu trisodowego o ułamku masowym 1%.</li>
		<li>Podgrzewaj roztwór przez dodatkowe 15 minut, aż końcowy roztwór będzie koloru czerwonego. 
		UWAGA: W naszym przypadku roztwór kwasu chloroaurowego został szybko zredukowany przez cytrynian trisodowy i zaobserwowano, że roztwór szybko zmienił kolor z jasnożółtego na ciemnoczarny.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Przygotowanie Zestawu Eksperymentalnego
<ol>
	<li>Przygotowanie systemu pomiaru prądu
	<ol>
		<li>Włącz układ pomiaru prądu zawierający wzmacniacz prądu (patrz Tabela materiałów) i system akwizycji danych o niskim poziomie szumów (patrz Tabela materiałów)</li>
		<li>Włączyć tryb cęgów napięciowych.</li>
		<li>Ustaw szerokość pasma filtra na 10 kHz i częstotliwość próbkowania na 100 kHz.</li>
		<li>Zmontuj samodzielnie zaprojektowaną, specjalnie wykonaną miedzianą klatkę, aby chronić przed hałasem zewnętrznym dla komórek eksperymentalnych i przedwzmacniacza na odwróconym mikroskopie (patrz Tabela materiałów).</li>
		<li>Uziemić obudowę klatki Faradaya, obudowy wzmacniacza i system odwróconego mikroskopu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Konfiguracja systemu detekcji ciemnego pola 
	<ol>
		<li>Wytwarzanie złotej nanokońcówki wewnątrz nanopipety jest monitorowane przez mikroskop ciemnego pola. 
		UWAGA: System mikroskopu odwróconego (patrz tabela materiałów) służy do wykonywania zdjęć i rozpraszania widm. Cyfrowa kamera CCD o prawdziwych kolorach jest wykorzystywana do robienia zdjęć nanopipety i elektrody nanoporowej. Kondensator ciemnego pola [apertura numeryczna (NA) = 0,8–0,95)] jest wykorzystywany do tworzenia oświetlenia ciemnego pola. Obiektywy 10X (NA = 0,3), 20X (NA = 0,45) i 40X (NA = 0,6) służą do zbierania obrazów WNE typu zamkniętego. Detekcja fluorescencyjna służy do dalszej weryfikacji, czy istnieją szczeliny między nanokońcówką a wewnętrzną ścianką nanopipety. Eksperyment ten jest wykonywany przez inny EMCCD (patrz Tabela Materiałów) również zintegrowany z mikroskopem odwróconym, a światło wzbudzające to wbudowana lampa rtęciowa z filtrem pasmowo-przepustowym 450–490 nm.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Produkcja WNE typu zamkniętego
<ol>
	<li>Produkcja nanopipet
	<ol>
		<li>Umieść kapilary kwarcowe (patrz Tabela materiałów) w 15 ml probówce wirówkowej wypełnionej acetonem na 10 minut czyszczenia ultradźwiękowego.</li>
		<li>Odlej aceton, a następnie dodaj etanol do tej samej probówki wirówkowej.</li>
		<li>Umieść probówkę wirówkową w myjce ultradźwiękowej na 10 minut czyszczenia.</li>
		<li>Umieść kapilary w kolejnej probówce wirówkowej o pojemności 15 ml z wodą dejonizowaną w celu usunięcia etanolu, po 10 minutach czyszczenia ultradźwiękowego.</li>
		<li>Ciągłe ultradźwiękowe czyszczenie naczyń włosowatych trzykrotnie wodą dejonizowaną w celu usunięcia resztek etanolu.</li>
		<li>Osuszyć naczynia włosowate za pomocą strumienia azotu.</li>
		<li>Trzymaj naczynia włosowate w nowej, czystej probówce wirówkowej.</li>
		<li>Włącz ściągacz laserowy CO2 (patrz Tabela materiałów)</li>
		<li>Rozgrzej ściągacz przez 15-20 minut, aby zapewnić stałą moc lasera.</li>
		<li>Zamontuj oczyszczoną kapilarnę w ściągaczu.</li>
		<li>Ustaw parametry ciągnięcia ciepła, żarnika, prędkości, opóźnienia i siły ciągnącej na panelu ściągacza laserowego CO2 dla określonej średnicy. Szczegółowy parametr pobierania nanopipety o średnicy 30 nm w tym protokole przedstawiono w tabeli 1 (<silna klasa="xfig">Rysunek 1).</li>
		<li>Przygotować nanopipetę umieścić na szalce Petriego za pomocą kleju wielokrotnego użytku (patrz Tabela materiałów) w celu dalszej charakterystyki.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wytwarzanie WNE typu zamkniętego
	<ol>
		<li>Wstrzyknąć 10 μl przygotowanego roztworu HAuCl4 do nanopipety za pomocą mikroładowarki.</li>
		<li>Odwirować nanopipetę przez 5 minut przy temperaturze około 1878 x g w celu usunięcia pęcherzyków powietrza z nanopipety. 
		UWAGA: Na tym etapie umieściliśmy nanopipetę końcówką skierowaną w dół w domowym uchwycie w probówce wirówkowej o pojemności 2 ml.</li>
		<li>Zamocuj nanopipetę na szkiełku nakrywkowym za pomocą przygotowanej gumy silikonowej (patrz krok 1.4) i określ obszar wewnątrz nanopipety jako stronę "cis" i na zewnątrz jako stronę "trans".</li>
		<li>Odczekaj 5 minut, aż guma się utwardzi .</li>
		<li>Umieść zintegrowany zestaw na stole obiektywu mikroskopu odwróconego.</li>
		<li>Włącz i wyreguluj oświetlenie ciemnego pola, aby ustawić ostrość końcówki nanopipety pod obiektywem mikroskopu 10X.</li>
		<li>Zmień obiektywy na 20X i 40X, aby uzyskać wyższą rozdzielczość przestrzenną.</li>
		<li>Umieścić jedną elektrodę Ag/AgCl w nanopipecie.</li>
		<li>Umieść drugą uziemioną elektrodę Ag/AgCl po stronie trans.</li>
		<li>Podłącz parę elektrod Ag/AgCl do przedwzmacniacza.</li>
		<li>Włącz system pomiaru prądu i odpowiednie oprogramowanie (patrz Tabela materiałów) do rejestracji prądu jonowego.</li>
		<li>Ustaw przyłożony potencjał na 300 mV.</li>
		<li>Powoli dodaj 150 μl roztworu NaBH4 do strony trans, aby wywołać reakcję między HAuCl4 i NaBH4 (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 2). 
		UWAGA: Redukcja NaBH4 w roztworze wodnym odbywa się z szybkością gwałtownej reakcji. W związku z tym wytwarzanieH2 z redukcji NaBH4 może indukować wadliwą strukturę nanokońcówki poprzez generowanie ubytków podczas wzrostu złotej nanokońcówki.</li>
		<li>Równocześnie, elektrycznie i optycznie rejestruj ślad prądu i widma obrazu/rozpraszania ciemnego pola za pomocą systemów pomiaru prądu i detekcji ciemnego pola (<silna klasa="xfig">Rysunek 3). 
		UWAGA: Roztwór etanolu jest lotny w świetle ciemnego pola. Zwróć uwagę na objętość etanolu podczas procesu produkcyjnego.</li>
		<li>Wyłącz przyłożony potencjał po prądzie jonowym wstecz do 0 pA.</li>
		<li>Przygotowany WNE typu zamkniętego umyć płynącą wodą dejonizowaną od dna do końcówki.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Charakterystyka WNE typu zamkniętego
	<ol>
		<li>Scharakteryzuj WNE typu zamkniętego za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM), który jest ogólną metodą charakteryzowania nanopipet22,31,32,33,34.</li>
		<li>Użyj eksperymentu fluorescencyjnego z jonami wapnia, aby sprawdzić stan uszczelnienia złotej nanokońcówki wewnątrz nanopipety.
		<ol>
			<li>Wstrzyknąć 10 μl roztworu CaCl2 po stronie cis roztworu WNE typu zamkniętego i Fluo-8 po stronie trans.</li>
			<li>Podłącz elektrody Ag/AgCl do sceny czołowej.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Zastosuj potencjał polaryzacji 400 mV i użyj EMCCD (patrz Tabela materiałów) do monitorowania odpowiedzi fluorescencyjnej w obszarze końcówki. Użyj wiązki jonów skupiających (FIB), aby wyrzeźbić WNE typu zamkniętego od końcówki do dołu, a następnie określ długość wewnętrznej warstwy metalu lub nanokońcówki za pomocą charakterystyki SEM.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zderzenie pojedynczej nanocząstki z WNE typu zamkniętego
	<ol>
		<li>Zmienić roztwór po stronie trans i cis na roztwór KCl po wytworzeniu WNE typu zamkniętego.</li>
		<li>Przenieść 50 μl roztworu nanocząstek złota o długości fali 30 nm na stronę trans. Rejestruj bieżący sygnał zderzeń pojedynczych nanocząstek o potencjale 300 mV (<silna klasa="xfig">Rysunek 5).</li>
		<li>Zmień przyłożone napięcie, aby monitorować częstotliwość, amplitudę i zmianę kształtu bieżącego sygnału.</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>

Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Wytwarzanie dobrze zdefiniowanej nanopipety jest pierwszym krokiem w procesie wytwarzania WNE typu zamkniętego. Poprzez skupienie lasera CO2 na środku kapilary, jedna kapilara rozdziela się na dwie symetryczne nanopipety ze stożkowymi końcówkami w nanoskali. Średnicę można łatwo kontrolować, w zakresie 30-200 nm, poprzez regulację parametrów ściągacza laserowego. Należy zauważyć, że parametry ciągnięcia mogą się różnić w zależności od ściągacza do pipet. Temperatura i wilgotność otoczenia mogą również wpływać ...

Nanocząstki przyciągnęły ogromną uwagę ze względu na różnorodność cech, takich jak ich zdolność katalityczna, szczególne cechy optyczne, elektroaktywność i wysoki stosunek powierzchni do objętości1,2,3,4. Analiza elektrochemiczna pojedynczych nanocząstek jest bezpośrednią metodą zrozumienia wewnętrznych procesów chemicznych i elektrochemicznych na poziomie nanoskali. Aby uzyskać bardzo czułe pomiary pojedynczych nanocząstek, wcześniej zastosowano dwa podejścia elektrochemiczne do odczytywania informacji o nanocząstkach z bieżących odpowiedzi5,6,7. Jedno z tych podejść polega na unieruchomieniu lub wychwyceniu pojedynczej nanocząstki na granicy faz nanoelektrody w celu zbadania elektrokatalizy8,9. Druga strategia opiera się na zderzeniu pojedynczej nanocząstki z powierzchnią elektrody, co generuje przejściowe fluktuacje prądu w dynamicznym procesie redoks.
Obie te metody wymagają ultraczułego interfejsu wykrywania w nanoskali, który odpowiada średnicy pojedynczych nanocząstek. Jednak tradycyjna produkcja nanoelektrod obejmuje głównie systemy mikroelektromechaniczne (MEMS) lub techniki laserowe, które są żmudne i niedyscyplinujące10,11,12,13. Na przykład wytwarzanie nanoelektrod w oparciu o MEMS jest kosztowne i wymaga użycia czystego pomieszczenia, co ogranicza masową produkcję i popularyzację nanoelektrod. Z drugiej strony, wytwarzanie nanoelektrod za pomocą ciągnięcia laserowego opiera się w dużej mierze na doświadczeniu operatorów podczas uszczelniania i przeciągania metalowego drutu wewnątrz kapilary. Jeśli metalowy drut nie jest dobrze uszczelniony w kapilarze, szczelina między wewnętrzną ścianką nanopipety a drutem może drastycznie wprowadzić nadmierny szum prądu tła i zwiększyć obszar wykrywania elektroaktywnego. Te wady znacznie zmniejszają czułość nanoelektrody. Z drugiej strony, istnienie przerwy może powiększyć obszar elektrody i zmniejszyć czułość nanoelektrody. W związku z tym trudno jest zagwarantować powtarzalność ze względu na niekontrolowane morfologie elektrod w każdym procesie produkcyjnym14,15. W związku z tym pilnie potrzebna jest ogólna metoda wytwarzania nanoelektrod o doskonałej odtwarzalności, aby ułatwić elektrochemiczne badanie wewnętrznych cech pojedynczych nanocząstek.
Ostatnio technika nanoporów została opracowana jako eleganckie i bezetykietowe podejście do analizy pojedynczych cząsteczek16,17,18,19,20. Dzięki kontrolowanemu wytwarzaniu, nanopipeta zapewnia nanoskalowe uwięzienie o jednolitej średnicy w zakresie 30-200 nm za pomocą laserowego ściągacza kapilarnego21,22,23,24. Co więcej, ta prosta i powtarzalna procedura wytwarzania zapewnia uogólnienie nanopipety. Ostatnio zaproponowaliśmy bezprzewodową elektrodę nanoporową (WNE), która nie wymaga uszczelniania metalowego drutu wewnątrz nanopipety. Dzięki łatwemu i powtarzalnemu procesowi produkcji, WNE posiada nanoskalowe osadzanie metalu w nanopipecie, tworząc elektroaktywny interfejs25,26,27,28. Ponieważ WNE ma dobrze zdefiniowaną strukturę i jednolitą morfologię swoich ograniczeń, osiąga wysoką rozdzielczość prądową, a także stałą czasową o niskiej rezystancyjno-pojemnościowej (RC) do wykonywania wysokiej rozdzielczości czasowej. Wcześniej informowaliśmy o dwóch typach WNE, typu otwartego i typu zamkniętego, do realizacji analizy pojedynczej jednostki. WNE typu otwartego wykorzystuje warstwę nanometalu osadzoną na wewnętrznej ściance nanopipety, która przekształca prąd faradiczny pojedynczego elementu na odpowiedź prądu jonowego26. Zwykle średnica WNE typu otwartego wynosi około 100 nm. Aby jeszcze bardziej zmniejszyć średnicę WNE, zaprezentowaliśmy WNE typu zamkniętego, w którym nanokońcówka z litego metalu całkowicie zajmuje końcówkę nanopipety dzięki podejściu chemiczno-elektrochemicznemu. Ta metoda może szybko wygenerować złotą nanokońcówkę o długości 30 nm w zamknięciu nanoporowym. Dobrze zdefiniowany interfejs w obszarze końcówki WNE typu zamkniętego zapewnia wysoki stosunek sygnału do szumu w pomiarach elektrochemicznych pojedynczych nanocząstek. Gdy naładowana nanocząstka złota zderza się z WNE typu zamkniętego, ultraszybki proces ładowania-rozładowywania na granicy faz końcówki indukuje pojemnościową odpowiedź sprzężenia zwrotnego (CFR) w śladzie prądu jonowego. W porównaniu z poprzednim badaniem zderzeń pojedynczych nanocząstek za pomocą nanoelektrody z metalowym drutem wewnątrz29, WNE typu zamkniętego wykazało wyższą rozdzielczość prądową 0,6 pA ± 0,1 pA (RMS) i wyższą rozdzielczość czasową 0,01 ms.
Tutaj opisujemy szczegółową procedurę produkcji dla zamkniętego typu WNE, który ma ściśle kontrolowane wymiary i wyjątkową powtarzalność. W tym protokole prosta reakcja między AuCl4- i BH4- ma na celu wytworzenie złotej nanokońcówki, która całkowicie blokuje otwór nanopipety. Następnie stosuje się elektrochemię bipolarną do ciągłego wzrostu złotej nanokońcówki, która osiąga długość kilku mikrometrów wewnątrz nanopipety. Ta prosta procedura umożliwia realizację tej produkcji nanoelektrod, którą można przeprowadzić w dowolnym laboratorium chemii ogólnej bez czystego pomieszczenia i drogiego sprzętu. Aby określić rozmiar, morfologię i strukturę wewnętrzną WNE typu zamkniętego, protokół ten zapewnia szczegółową procedurę charakterystyki przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) i spektroskopii fluorescencyjnej. Zwrócono uwagę na jeden z ostatnich przykładów, który bezpośrednio mierzy wewnętrzne i dynamiczne oddziaływania nanocząstek złota (AuNP) zderzających się z nanointerfejsem WNE typu zamkniętego. Wierzymy, że WNE typu zamkniętego może utorować nową drogę dla przyszłych badań elektrochemicznych żywych komórek, nanomateriałów i czujników na poziomie pojedynczych jednostek.

<table><tbody><tr><td>Aceton</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>650501</td><td>Wysoce łatwopalny i lotny</td></tr><tr><td>Waga analityczna</td><td>Mettler Toledo</td><td>ME104E</td><td></td></tr><tr><td>Wzmacniacz Axopatch 200B</td><td>Molecular Devices</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Blu-Tack klej wielokrotnego użytku</td><td>Bostik</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Probówka wirówkowa</td><td>Corning Inc.</td><td></td><td>Probówki wirówkowe z nasadką CentriStar, 15 ml</td></tr><tr><td>Kwas chloroaurowy</td><td>Energia Chemia E0601760010</td><td></td><td>Oprogramowanie HAuCl4</td></tr><tr><td>Clampfit 10.4</td><td>Urządzenia molekularne Digidata</td><td></td><td></td></tr><tr><td>1550A digitizer</td><td>Urządzenia</td><td></td><td></td>molekularne</tr><tr><td>Kamera CCD DS Fi1c Nikon</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ecoflex 5 Addtion utwardzanie silikonu gumowe</td> pipety <td>Smooth-On</td><td>17050377</td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf Reference 2</td><td>Eppendorf</td><td>492000904</td><td>10, 100 i 1000 &micro; L</td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>24102</td><td>Wysoce łatwopalna i lotna</td></tr><tr><td>klatka</td><td></td><td></td> Faradaya <td>Miedziane</td></tr> probówki do mikrowirówek <tr><td>iXon 888 EMCCD</td><td>Andor</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Axygen Scientific</td><td></td><td>0,6, 1,5 i 2,0 ml</td></tr><tr><td>Mikroładowarka</td><td>Eppendorf</td><td>5242 956.003</td><td>20 &micro; L</td></tr><tr><td>Szklana osłona mikroskopu</td><td>Fisher Scientific</td><td>LOT 16938</td><td>20 mm * 60 mm-1 mm grubości</td></tr><tr><td>Oczyszczacz wody Milli-Q Millipore</td><td></td><td>SIMS00000</td><td>Parownik wiązki elektronów Denton</td></tr><tr><td>Ściągacz laserowy P-2000</td><td>Instrument Sutter Końcówki</td><td></td><td></td></tr><tr><td>do pipet</td><td>Axygen Scientific</td><td></td><td>10, 200 i 1,000 &mikro; L</td></tr><tr><td>Chlorek potasu, + D25 + A2: F2 + A2: F25</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P9333-500G</td><td>KCl</td></tr><tr><td>Pipety kwarcowe</td><td>Sutter</td><td>QF100-50-7,5</td><td>O.D.: 1,0 mm, ID: 0,5 mm, długość 75 mm</td></tr><tr><td>Lodówka</td><td>Siemens</td> Rozcieńczalnik silikonowy <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Smooth-On</td><td>1506330</td><td></td></tr><tr><td>Drut srebrny</td><td>Alfa Aesar</td><td>11466</td><td></td></tr><tr><td>Sód borowodorek,</td> <td>Tianlian Chem. Tech.</td><td>71320</td><td>Mikroskop ciemnego pola naBH4</td></tr><tr><td>Ti-U</td><td>Nikon</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

bezprzewodowa elektroda nanoporowa typu zamkniętego do analizy pojedynczych nanocząstek

A Closed-Type Wireless Nanopore Electrode for Analyzing Single Nanoparticles

Pomiar wewnętrznych cech pojedynczych nanocząstek za pomocą nanoelektrochemii ma fundamentalne znaczenie i ma potencjalne znaczenie dla nanonauki. Jednak analiza elektrochemiczna pojedynczych nanocząstek jest trudna, ponieważ nanointerfejs wykrywający jest niekontrolowany. Aby sprostać temu wyzwaniu, opisujemy tutaj wytwarzanie i charakterystykę bezprzewodowej elektrody nanoporowej (WNE) typu zamkniętego, która wykazuje wysoce kontrolowaną morfologię i wyjątkową odtwarzalność. Łatwa produkcja WNE umożliwia przygotowanie dobrze zdefiniowanych nanoelektrod w laboratorium chemii ogólnej bez użycia czystego pomieszczenia i drogiego sprzętu. Zwrócono również uwagę na jedno zastosowanie 30 nm WNE typu zamkniętego w analizie pojedynczych nanocząstek złota w mieszaninie, które wykazuje wysoką rozdzielczość prądową 0,6 pA i wysoką rozdzielczość czasową 0,01 ms. W połączeniu z ich doskonałą morfologią i małymi średnicami, więcej potencjalnych zastosowań WNE typu zamkniętego można rozszerzyć od charakterystyki nanocząstek po wykrywanie pojedynczych cząsteczek/jonów i sondowanie pojedynczych komórek.

Prezentujemy prosty sposób wytwarzania precyzyjnej bezprzewodowej elektrody nanoporowej o średnicy 30 nm, opartej na kwarcowej stożkowej nanopipecie. Proces wytwarzania nanopipety przedstawiono na Rysunku 1 i składa się on z trzech głównych etapów. Mikrokapilarę o średnicy wewnętrznej 0,5 mm i średnicy zewnętrznej 1,0 mm mocuje się w wyciągaczu, następnie wiązkę lasera skupia się w centrum kapilary, aby stopić kwarc. Poprzez przyłożenie siły do końców kapilar...

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania bezprzewodowej elektrody nanoporowej typu zamkniętego i późniejszego elektrochemicznego pomiaru zderzeń pojedynczych nanocząstek.

Bezprzewodowa elektroda nanoporowa typu zamkniętego do analizy pojedynczych nanocząstek

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

Elektrochemiczny pomiar wewnętrznej cechy pojedynczej nanocząstki ma ogromne znaczenie w nanonauce. Metoda ta demonstruje prosty, ale wysoce powtarzalny sposób budowy bezprzewodowej elektrody nanoporowej do szybkiej analizy pojedynczych nanocząstek. Rozmiar nanoelektrody może osiągnąć nawet 30 nanometrów dzięki tej prostej metodzie wytwarzania.Rozdzielczość bieżąca i rozdzielczość czasowa podczas analizy wynoszą odpowiednio 0,6 pikoampera i 0,01 milisekundy. Przewiduje się, że ta bezprzewodowa elektroda nanoporowa będzie wykorzystywana do nieinwazyjnej analizy sekularnej in vivo ze względu na rozmiar końcówki nanoelektrody w skali nano. Zlokalizowana powierzchniowa właściwość rezonansu plazmonicznego złotej nanokońcówki i doskonałe widzenie optyczne krzyżowych nanopipet mogą umożliwić elektryczną detekcję optyczną w skali nano.Naukowcy zainteresowani wytwarzaniem bezprzewodowej elektrody nanoporowej powinni opanować proces nalewania nanopipet. Ponieważ jest to kluczowy krok w procedurze. Podczas nalewania pipety powinni zwracać uwagę na temperaturę otoczenia i wilgotność.Najpierw dodaj 4,8 mililitra kwasu chloroaurowego o ułamku masowym 1% do 40 mililitrów wody dejonizowanej, energicznie mieszając. Następnie podgrzej roztwór do wrzenia. Szybko dodaj 10 mililitrów roztworu cytrynianu trisodowego o ułamku masowym 1% do roztworu.Podgrzewaj roztwór przez dodatkowe 15 minut, aż końcowy roztwór będzie koloru czerwonego. Umieść kapilary kwarcowe w 15-mililitrowej probówce wirówkowej wypełnionej acetonem i czyść w myjce ultradźwiękowej przez dziesięć minut. Po zakończeniu usuń aceton i dodaj etanol.Następnie umieść probówkę wirówkową w myjce ultradźwiękowej na dodatkowe dziesięć minut czyszczenia. Następnie umieść kapilary kwarcowe w innej 15-mililitrowej probówce wirówkowej z wodą dejonizowaną w celu usunięcia etanolu i wykonuj czyszczenie ultradźwiękowe przez 10 minut. Wysuszyć kapilary kwarcowe za pomocą strumienia azotu i przechowywać je w czystej probówce wirówkowej.Następnie włącz ściągacz laserowy na dwutlenek węgla i podgrzewaj przez 15-20 minut, aby zapewnić stałą moc lasera. Zainstaluj czystą kapilarnę kwarcową we wstępnie podgrzanym ściągaczu laserowym na dwutlenek węgla. Ustaw parametry ciągnięcia ciepła, żarnika, prędkości, opóźnienia i siły ciągnącej na panelu ściągacza laserowego na dwutlenek węgla dla określonej średnicy.Przygotować nanopipetę przymocować do szalki Petriego za pomocą kleju wielokrotnego użytku w celu dalszej charakterystyki. Wstrzyknąć 10 mikrolitrów przygotowanego roztworu kwasu chloroaurowego do nanopipety za pomocą mikroładowarki. Odwirować nanopipetę przez pięć minut w temperaturze około 1 878 razy G w celu usunięcia pęcherzyków powietrza z nanopipety.Po odwirowaniu zamocuj nanopipetę na szkiełku nakrywkowym za pomocą wcześniej przygotowanej gumy silikonowej i określ obszar wewnątrz nanopipety jako stronę cis, a na zewnątrz jako stronę trans. Po odczekaniu pięciu minut, aż guma się utwardzi i umieść zintegrowany zestaw na stole obiektywu odwróconego mikroskopu. Włącz i wyreguluj oświetlenie ciemnego pola, aby ustawić ostrość końcówki nanopipety pod obiektywem mikroskopu 10x.Zmień obiektyw na 40x, aby uzyskać wyższą rozdzielczość przestrzenną. Następnie umieść jedną elektrodę srebrno-srebrno-chlorkową w nanopipecie. Następnie umieść drugą uziemioną elektrodę chlorku srebra i srebra po stronie trans.Podłącz elektrody chlorku srebra i srebra do przedwzmacniacza amplifier. Włącz system pomiaru prądu i odpowiednie oprogramowanie do rejestracji prądu jonowego. Następnie ustaw zastosowany potencjał na 300 miliwoltów.Teraz powoli dodaj 150 mikrolitrów roztworu borowodorku sodu po stronie trans, aby wywołać reakcję między kwasem chloroaurowym a borowodorkiem sodu. Równocześnie rejestrują elektrycznie i optycznie ślad prądu i widma rozpraszania obrazu ciemnego pola za pomocą systemów pomiaru prądu i detekcji ciemnego pola. Wyłącz przyłożony potencjał, gdy śledzenie prądu jonowego powróci do zera pikoamperów.Przygotowany zamknięty typ WNE umyć płynącą wodą dejonizowaną od dołu do końcówki. Zmienić roztwór po stronie trans i cis na roztwór chlorku potasu po wytworzeniu zamkniętego typu WNE. Przenieś 50 mikrolitrów 30 nanomolowego roztworu nanocząstkowego złota na stronę trans.Następnie zarejestruj bieżący sygnał zderzeń pojedynczych nanocząstek o potencjale 300 miliwoltów. Na koniec zmień przyłożone napięcie, aby monitorować częstotliwość, amplitudę i zmianę kształtu bieżącego sygnału. Wytwarzanie nanopipety składa się z trzech głównych etapów.Mikrokapilara o średnicy wewnętrznej 0,5 milimetra i średnicy zewnętrznej 1 mililitra jest mocowana w ściągaczu, a następnie laser jest ogniskowany na środku kapilary w celu stopienia kwarcu. Przykładając siły do końców kapilary, w końcu oddziela się i tworzy dwie części ze stożkowymi końcówkami w nanoskali. Procedura generowania złotej nanokońcówki wewnątrz końcówki nanopipety, po procesie ciągnięcia, jest pokazana tutaj.System charakteryzacji in situ został wykorzystany do monitorowania procesu wytwarzania WNE typu zamkniętego poprzez jednoczesne rejestrowanie obrazów bieżącej odpowiedzi i ciemnego pola. Obrazy SEM z widokiem z góry gołej nanopipety i zamkniętego typu WNE są pokazane tutaj po rozszczepieniu wiązki jonów z boku, obraz SEM w widoku bocznym przedstawia morfologię złotej nanokońcówki wewnątrz zamkniętego typu WNE. W eksperymentach zderzeń pojedynczych nanocząstek nanocząstki złota są dodawane do strony trans WNE.Wyjątkowa wydajność szumów tego CNE odkrywa ukryte sygnały o wysokiej częstotliwości sygnału. Podczas generowania złotej nano końcówki należy wykorzystać niski potencjał przyłożony do wygenerowania interfejsu elektrochemicznego. Wysoki zastosowany potencjał może przyspieszyć wytwarzanie złota i spowodować wadliwe struktury w nanokońcówce.Wysoka rozdzielczość kontrastu i wysoka rozdzielczość specjalna tej metody mogą pomóc naukowcom w lepszym zrozumieniu procesu przenoszenia elektronów w skali nano. Borowodorek sodu jest niebezpieczny i będzie gwałtownie reagował z wodą. Należy zachować ostrożność podczas przygotowywania roztworu borowodorku sodu.

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Opisano metodę wykorzystania nanoporów w stanie stałym do monitorowania niespecyficznej adsorpcji białek na powierzchni nieorganicznej. Metoda ta opiera się na zasadzie impulsu rezystywnego, co pozwala na badanie adsorpcji w czasie rzeczywistym i na poziomie pojedynczych cząsteczek. Ponieważ proces adsorpcji pojedynczych białek zachodzi daleko od stanu równowagi, proponujemy zastosowanie równoległych macierzy syntetycznych nanoporów, co umożliwia ilościowe wyznaczenie pozornej stałej szybkości...

Monitorowanie adsorpcji białek za pomocą nanoporów w stanie stałym

Opisujemy protokół produkcji i pomiaru urządzeń dla biosensorów wysokiej częstotliwości opartych na nanorurkach węglowych. Technika wykrywania wysokiej częstotliwości łagodzi podstawowy efekt ekranowania jonowego (Debye) i umożliwia pracę biosensora z nanorurkami w roztworach o wysokiej sile jonowej, w których zawodzą konwencjonalne bioczujniki elektroniczne. Nasza technologia stanowi unikalną platformę dla elektronicznych bioczujników przyłóżkowych (POC) działających w warunkach fizjologicznie...

Wytwarzanie nanoelektronicznego biosensora wysokiej częstotliwości z nanorurek węglowych do wykrywania w roztworach o wysokiej sile jonowej

Przedstawiono metodologię przygotowania nanoporów w stanie stałym w roztworze do eksperymentów z translokacją biomolekularną. Stosując krótkie impulsy o silnym polu elektrycznym, średnica nanoporów może być kontrolowana z subnanometryczną precyzją, a jej charakterystyka szumu elektrycznego znacznie się poprawia. Procedura ta jest wykonywana in situ przy użyciu standardowego sprzętu laboratoryjnego w warunkach eksperymentalnych.

Dostrajanie rozmiaru i minimalizowanie szumów nanoporów w stanie stałym

Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe odgrywają ważną rolę w procesach fizjologicznych i patologicznych, w tym w krzepnięciu, reakcjach immunologicznych i raku, lub jako potencjalne środki terapeutyczne w dostarczaniu leków lub medycynie regeneracyjnej. Protokół ten przedstawia metody kwantyfikacji i charakterystyki wielkości izolowanych i nieizolowanych pęcherzyków zewnątrzkomórkowych w różnych płynach przy użyciu przestrajalnego rezystancyjnego wykrywania impulsów.

Kwantyfikacja i profilowanie wielkości pęcherzyków zewnątrzkomórkowych za pomocą przestrajalnego rezystancyjnego wykrywania impulsów

Prezentowany protokół opisuje analizę transportu za pośrednictwem białka błonowego na poziomie pojedynczego transportera przy użyciu dwuwarstw lipidowych bez rozpuszczalników rozciągających się na pore. Osiągnięto to poprzez stworzenie masowo produkowanych chipów z matrycami nanoporowymi, w połączeniu z wysoce równoległym pozyskiwaniem i analizą danych, co umożliwi w przyszłości tworzenie badań przesiewowych efektorów białek błonowych.

Procesy transportu błonowego analizowane przez wysoce równoległy system chipów nanoporowych w rozdzielczości pojedynczego białka

Tutaj używamy poliuretanowego przestrajalnego nanopora zintegrowanego z techniką rezystancyjnego wykrywania impulsów, aby scharakteryzować chemię powierzchni nanocząstek poprzez pomiar prędkości translokacji cząstek, które mogą być użyte do określenia potencjału zeta poszczególnych nanocząstek.

Oznaczanie potencjału Zeta za pomocą prędkości translokacji nanocząstek przez przestrajalne nanopory: na przykładzie cząstek zmodyfikowanych DNA

Technologia nanoporowa do sekwencjonowania biomolekuł ma szerokie zastosowanie w naukach przyrodniczych, w tym do identyfikacji patogenów, monitorowania bezpieczeństwa żywności, analizy genomicznej, metagenomicznego monitorowania środowiska i charakterystyki oporności bakterii na antybiotyki. W artykule przedstawiono procedurę metagenomicznego sekwencjonowania DNA gleby w celu identyfikacji gatunków z wykorzystaniem technologii sekwencjonowania nanoporowego.

Sekwencjonowanie DNA w nanoporach do metagenomicznej analizy gleby

Tutaj prezentujemy protokół do wykrywania dyskretnych klastrów tlenu metali, polioksometalanów (POM), na granicy pojedynczej cząsteczki za pomocą biologicznej platformy elektronicznej opartej na nanoporach. Metoda ta stanowi komplementarne podejście do tradycyjnych narzędzi chemii analitycznej stosowanych w badaniu tych cząsteczek.

Charakterystyka fizyczna pojedynczych nanocząstek metalicznych w wysokiej rozdzielczości

Sekwencjonowanie nanoporowe to nowatorska technologia, która pozwala na efektywne kosztowo sekwencjonowanie w odległych lokalizacjach i miejscach o ograniczonych zasobach. W tym miejscu przedstawiamy protokół sekwencjonowania mRNA z krwi pełnej, który jest zgodny z takimi warunkami.

Sekwencjonowanie mRNA z krwi pełnej za pomocą sekwencjonowania nanoporowego

Protokół opisuje, jak monitorować zdarzenia elektrochemiczne na pojedynczych nanocząstkach za pomocą powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii rozpraszania Ramana i obrazowania.

Śledzenie elektrochemii pojedynczych nanocząstek za pomocą spektroskopii i mikroskopii rozpraszania Ramana ze wzmocnieniem powierzchniowym

Plazmoniczne pęsety wykorzystują zlokalizowany powierzchniowy rezonans plazmonów w nanostrukturach złota, aby uwięzić pojedyncze nanocząsteczki, w tym białka, w polu optycznym o skali nanometrowej. Zmiany w rozproszonym sygnale ujawniają obecność białka i dynamikę konformacyjną, umożliwiając monitorowanie bez modyfikacji fluoroforu lub wiązania powierzchni.

Monitorowanie dynamiki konformacyjnej pojedynczych niemodyfikowanych białek za pomocą plazmonicznej pęsety

Poznaj metodę wytwarzania bezprzewodowej elektrody nanoporowej do analizy pojedynczych nanocząstek. Technika oferuje rozdzielczość prądową 0,6 pikoampera i czasową 0,01 milisekundy, umożliwiając nieinwazyjne badania in vivo.

Bezprzewodowa elektroda nanoporowa typu zamkniętego do analizy pojedynczych nanocząstek

Przeglądaj więcej filmów