Optyczne pułapkowanie nanocząstek plazmonicznych do charakterystyki spektroskopii Ramana wzmocnionej powierzchniowo in situ

Protokół ten zapewnia przestrzenną i czasową kontrolę nad zespołem nanocząstek aktywnych SERS przy braku czynników agregujących w celu uzyskania czułego wykrywania docelowych analitów. Główną zaletą naszej metody jest to, że do wytworzenia zespołu aktywnych nanocząstek SERS nie są używane żadne środki agregujące, dzięki czemu nadaje się ona do analizy wrażliwych biomolekuł w warunkach fizjologicznych. Jest to obiecująca platforma do wykrywania cząsteczek analitów, takich jak biomarker choroby, w roztworach i w warunkach fizjologicznych w układzie mikroprzepływowym.

Stosując tę metodę po raz pierwszy, badacz może być zmuszony do precyzyjnego dostrojenia mocy lasera pułapkowego, czasu napromieniowania i stężenia nanocząstek srebra, aby osiągnąć najlepszą wydajność. Aby rozpocząć, skieruj wiązkę laserową o długości 532 nm do elastycznego portu mikroskopu pęsety optycznej. Ustaw wiązkę lasera o długości 532 nm w stereoskopowych dwuwarstwowych ścieżkach optycznego mikroskopu pęsetowego z 750-nanometrowym zwierciadłem dichroicznym o długości 750 nanometrów, aby połączyć je z oryginalnymi wiązkami laserowymi pułapkującymi, aby ustawić ostrość na komorze próbki.

Zebrać światło rozproszone wstecznie z komory próbki za pomocą 750-nanometrowego zwierciadła dichroicznego długiego przepustu i przekierować je do spektrometru zawierającego chłodzoną ciekłym azotem kamerę ze sprzężeniem ładunku. Umieść filtr wycinający o długości 532 nm przed szczeliną wejściową spektrometru przed akwizycją widmową. Wyczyść szkiełko podstawowe i szkiełko nakrywkowe wodą i etanolem.

Przymocuj taśmę ramową do szklanego szkiełka, aby stworzyć komorę. Dodaj kilka kropli roztworu DSNB z nanocząsteczkami srebra do ramki. Umieść szkiełko nakrywkowe na taśmie ramy i uszczelnij je.

Dodaj ciekły azot do pojemnika kamery urządzenia ze sprzężeniem ładunkowym chłodzonym ciekłym azotem, aż temperatura osiągnie minus 120 stopni Celsjusza. Zablokuj ścieżkę wiązki sondy Ramana za pomocą magnetycznego ekranu bezpieczeństwa lasera, a następnie włącz laser źródła wzbudzenia Ramana o długości 532 nanometrów. Zamocuj komorę na próbkę roztworem nanocząstek srebra DSNB na uchwycie komory.

Dodaj wodę do obiektywu zanurzonego w wodzie, a następnie umieść uchwyt komory natychmiast na mikrostage nad obiektywem. Upuść olejek immersyjny na szkiełko nakrywkowe i ustaw skraplacz zanurzony w oleju, aby uwidocznić cząstki na kamerze mikroskopu. Wyreguluj położenie Z obiektywu, obracając pokrętło mikroskopu, aż wiązka sondy Ramana o długości 532 nanometrów zostanie skupiona na dolnej szklanej powierzchni komory, pokazując białą plamę na kamerze mikroskopu.

Dostosuj pozycje X i Y mikrostolika, aby przesunąć komorę i umieścić centralny obszar komory w białym punkcie. Otwórz oprogramowanie sterujące pęsetą optyczną i użyj dołączonego joysticka, aby przesunąć laser pułapkujący o długości 1,064 nanometra tak, aby nałożył się na białą plamkę. Następnie dostrój pokrętło mikroskopu, aby przesunąć pozycję Z obiektywu w górę.

Włącz laser pułapkowy o długości fali 1,064 nanometra, aby przyciągnąć nanocząstki srebra do komory próbki i utworzyć plazmoniczny zespół nanocząstek srebra. W razie potrzeby zmniejsz wiązkę lasera pułapkowego, aby uniknąć przegrzania lub tworzenia się pęcherzyków. Dostosuj położenie mikrostolika próbki, aby umieścić ciemną plamkę zespołu plazmonicznych nanocząstek srebra pod ogniskiem wiązki sondy Ramana o długości 532 nm w celu pomiarów spektroskopowych.

Umieść filtry o neutralnej gęstości przed 532-nanometrowym wyjściem lasera Ramana, aby dostosować moc do 10 megawatów. Wprowadź czas akwizycji w panelu ustawień w oprogramowaniu widma i kliknij przycisk Pobierz, aby rozpocząć akwizycję widma. Bez lasera pułapkującego rozproszone nanocząstki srebra w komorze próbki wygenerowały czarne widmo.

Zwiększenie mocy i wydłużenie czasu naświetlania lasera pułapkującego może przyciągnąć więcej nanocząstek srebra i wygenerować ciemną plamę. Ponieważ rozproszone nanocząstki srebra znajdowały się pod wpływem ruchów Browna, połączenia międzycząsteczkowe były duże i niestabilne. Ogólna intensywność DSNB w plazmonicznym zespole nanocząstek srebra była wyższa niż w przypadku rozproszonej nanocząstki srebra.

Biorąc pod uwagę intensywność charakterystycznego piku na odwrocie 1,444 centymetra, plazmoniczny zespół nanocząstek srebra może zapewnić około 50-krotne wzmocnienie wzmocnionego powierzchniowo sygnału spektroskopii Ramana DSNB w porównaniu z rozproszonymi nanocząstkami srebra. Natężenia charakterystycznych pików DSNB na odwróconych 1, 152, 1, 444 i 1 579 centymetrów w tych 20 powierzchniowo wzmocnionych widmach Ramana zostały wykreślone jako histogramy ze względnymi odchyleniami standardowymi wynoszącymi odpowiednio 6,88, 6,59 i 5,48%. Najważniejszą rzeczą w tej procedurze jest zlokalizowanie pozycji 532-nanometrowego lasera sondy Ramana i nałożenie go na 1,064-nanometrowy laser pułapkowy.

Technika ta toruje naukowcom drogę do wykrywania cząsteczek analitu z kontrolą przestrzenną i czasową w warunkach fizjologicznych w celu przeprowadzenia przyszłych analiz in vivo.