Medidas de espalhamento Raman aprimoradas por superfície de molécula única habilitadas por nanoantenas de origami de DNA plasmônico

Nossa pesquisa visa desenvolver novas ferramentas para detectar moléculas únicas por espalhamento Raman ou fonte intensificada por superfície. Esta é a única técnica que fornece uma impressão digital química de uma molécula e é sensível o suficiente para detectar moléculas únicas. Desta forma, informações mecanicistas detalhadas sobre reações químicas podem ser obtidas.

Nanoestruturas de DNA origami têm sido usadas para posicionar precisamente nanopartículas plasmônicas e moléculas-alvo. E isso é necessário porque o espalhamento Raman aprimorado se origina de um pequeno volume nanométrico entre as nanopartículas que chamamos de hotspots. E agora criamos uma nova nanoantena de origami de DNA plasmônico, exatamente para esse fim.

O principal desafio é colocar moléculas-alvo nesses hotspots entre duas nanopartículas e coletar dados Raman de exatamente uma estrutura de nanoantena. Para coletar grandes quantidades de dados e correlação eficiente entre microscopia de força atômica uma espectroscopia Raman precisa ser feita. As nanoantenas de origami de DNA plasmônico permitem a produção reprodutível de um grande número de dímeros plasmônicos nos quais a molécula-alvo é precisamente posicionada entre as nanopartículas no hotspot.

E através de uma correlação dos dados AFM e Raman, agora podemos ter certeza de que há apenas uma única molécula que é detectada. Agora podemos rastrear moléculas individuais, como moléculas de corantes ou proteínas, em tempo real, e seu comportamento nos hotspots e suas reações a mudanças químicas no ambiente. Por exemplo, a mudança do estado de spin de moléculas humanas individuais foi recentemente monitorada.

No futuro, pretendemos monitorar reações químicas em nível molecular único e estudar seus mecanismos de reação. Além disso, podemos usar essa tecnologia para detectar biomoléculas clinicamente relevantes com sensibilidade muito alta.