Оптическое улавливание плазмонных наночастиц для характеристик рамановской спектроскопии in situ с усиленной поверхностью

Этот протокол обеспечивает пространственное и временное управление сборкой SERS-активных наночастиц в отсутствие агентов агрегации для достижения чувствительного обнаружения целевых аналитов. Основным преимуществом нашего метода является отсутствие агрегационных агентов, используемых для генерации SERS-активной сборки наночастиц, поэтому она используется для анализа чувствительных биомолекул в физиологических условиях. Это перспективная платформа для обнаружения молекул аналита, таких как биомаркер заболевания в растворах и в физиологических условиях в микрофлюидной системе.

При использовании этого метода в первый раз исследователю может потребоваться тонкая настройка мощности улавливающего лазера, времени облучения и концентрации наночастиц серебра для достижения наилучшей производительности. Для начала направьте 532-нанометровый лазерный луч в гибкий порт оптического пинцета. Выровняйте 532-нанометровый лазерный луч в стерео двухслойные пути оптического пинцета с 750-нанометровым длинночастотным дихроичным зеркалом, чтобы объединить их с оригинальными улавливающими лазерными лучами для фокусировки на камере образца.

Соберите обратно рассеянный свет из камеры для образцов с помощью 750-нанометрового длиннопроходного дихроичного зеркала и перенаправьте его в спектрометр, содержащий камеру устройства с жидкостным азотным охлаждением. Поместите 532-нанометровый насечковый фильтр перед входной щелью спектрометра перед спектральным захватом. Очистите стеклянную горку и накройте слип водой и этанолом.

Прикрепите ленту рамы к стеклянной горке, чтобы создать камеру. Добавьте несколько капель раствора наночастицы серебра DSNB в рамку. Положите крышку на ленту рамы и запечатайте ее.

Добавьте жидкий азот в емкость камеры устройства с жидкостно-азотным охлаждением, пока температура не достигнет минус 120 градусов по Цельсию. Заблокируйте траекторию луча рамановского зонда с помощью магнитного лазерного защитного экрана, затем включите 532-нанометровый рамановский лазер источника возбуждения. Закрепите камеру для образцов раствором наночастиц серебра DSNB на держателе камеры.

Добавьте воду в погруженный в воду объектив, а затем поместите держатель камеры непосредственно на микростадию над объективом. Опустите иммерсионное масло поверх крышки и расположите погруженный в масло конденсатор для визуализации частиц на камере микроскопа. Отрегулируйте Z-положение объектива, повернув ручку микроскопа до тех пор, пока 532-нанометровый рамановский зондовый луч не будет сфокусирован на нижней стеклянной поверхности камеры, показывая белое пятно на камере микроскопа.

Отрегулируйте X- и Y-положения микростадии, чтобы переместить камеру, чтобы поместить центральную область камеры в белое пятно. Откройте программное обеспечение управления оптическим пинцетом и используйте оснащенное джойстиком управления для перемещения 1 064-нанометрового улавливающего лазера на перекрытие с белым пятном. Затем настройте ручку микроскопа, чтобы переместить Z-положение объектива вверх.

Включите 1,064-нанометровый улавливающий лазер для привлечения наночастиц серебра в камеру образца и создания плазмонной сборки наночастиц серебра. Отключите улавливающий лазерный луч, чтобы избежать перегрева или образования пузырьков, когда это необходимо. Отрегулируйте положение микростадии образца, чтобы поместить темное пятно сборки наночастиц плазмонного серебра под фокус 532-нанометрового рамановского зондового пучка для спектроскопических измерений.

Поместите фильтры нейтральной плотности перед 532-нанометровым рамановским лазерным выходом, чтобы отрегулировать мощность до 10 мегаватт. Введите время сбора на панели настроек в программном обеспечении спектра и нажмите кнопку «Получить», чтобы начать спектральное получение. Без улавливающего лазера дисперсные наночастицы серебра в камере образца генерируют черный спектр.

Увеличение мощности и увеличение времени облучения улавливающего лазера может привлечь больше наночастиц серебра и создать темное пятно. Поскольку дисперсные наночастицы серебра находились под броуновским движением, межчастицные соединения были большими и нестабильными. Общая интенсивность DSNB в сборке плазмонных наночастиц серебра была выше, чем у дисперсной наночастицы серебра.

Учитывая интенсивность характеристического пика при 1, 444-сантиметровом обратном, сборка наночастиц плазмонного серебра может обеспечить примерно 50-кратное усиление сигнала рамановской спектроскопии DSNB по сравнению с дисперсными наночастицами серебра. Интенсивности характерных пиков DSNB при 1, 152, 1, 444 и 1, 579-сантиметровых обратных по этим 20 поверхностно-усиленным рамановским спектрам были построены в виде гистограмм с относительными стандартными отклонениями 6,88, 6,59 и 5,48% соответственно. Самым важным в этой процедуре является определение положения 532-нанометрового рамановского зондового лазера и перекрытие его 1,064-нанометровым улавливающим лазером.

Этот метод прокладывает путь для исследователей к обнаружению молекул анализируемого вещества с пространственным и временным контролем в физиологических условиях для будущего анализа in vivo.