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Chemistry

단일 나노 입자 분석에 대 한 폐쇄-타입 무선 Nanopore 전극

Published: March 20, 2019 doi: 10.3791/59003
Automatic Translation
*1, *1, 1, 1, 1
1Key Laboratory for Advanced Materials, School of Chemistry and Molecular Engineering, East China University of Science and Technology
* These authors contributed equally

Summary

여기, 선물이 폐쇄 형 무선 nanopore 전극의 제조 및 단일 나노 입자 충돌의 후속 전기 측정에 대 한 프로토콜.

Abstract

단일 나노 입자의 본질적인 기능을 측정 하는 nanoelectrochemistry에 의해 깊은 근본적인 중요성을 보유 하 고 nanoscience에 잠재적인 영향을 하고있다. 그러나, 단일 나노 입자를 화학적 분석은 도전, 감지 nanointerface 제어 되지 않습니다. 이 문제를 해결 하기 위해 우리가 설명 여기 제조 및 높은 제어 형태와 뛰어난 재현성을 전시 하는 폐쇄-타입 무선 nanopore 전극 (WNE)의 특성. WNE의 손쉬운 제조 클린 룸 및 고가의 장비를 사용 하지 않고 일반 화학 실험실에서 잘 정의 된 nanoelectrodes의 준비를 수 있습니다. 30의 한 응용 0.6 pA의 현재 고해상도 우수한 형태 및 작은 0.01 양 동행의 높은 시간 해상도 보여주는 nm 폐쇄 유형 WNE 혼합물에서 단일 금 나노 입자의 분석에 또한 강조 표시 직경, 폐쇄-타입 WNEs의 더 많은 잠재적인 응용 프로그램은 단일 분자/이온 검출 및 단일 셀 프로 빙을 나노 특성에서 확장할 수 있습니다.

Introduction

나노 입자 그들의 촉매 능력, 특정 광학 기능, electroactivity, 및 높은 표면 볼륨 비율1,2,3, 등 다양 한 기능으로 인해 엄청난 관심을 받고 있다 4. 단일 나노 입자의 전기 화학 분석은 나노 수준에서 본질적인 화학 및 전기 화학 프로세스를 이해 하기 위한 직접적인 방법. 단일 나노 입자의 매우 중요 한 측정을 달성 하기 위해 두 가지 전기 화학 방법 이전 현재 응답5,,67에서 나노 정보를 읽을 수 적용 되었습니다 했습니다. 이러한 방법 중 하나는 immobilizing 또는 electrocatalysis8,9의 연구에 대 한 nanoelectrode의 인터페이스에 개별 나노 입자를 캡처 작업이 포함 됩니다. 다른 전략은 과도 전류 변동 동적 산화 과정에서 생성 된 전극의 표면와 단일 나노 입자 충돌에 의해 구동 됩니다.

이러한 메서드의 모두 단일 나노 입자의 직경 일치 하 나노 磁 감지 인터페이스가 필요 합니다. 그러나, nanoelectrodes의 전통적인 제조 주로 통합 마이크로 전자 기계 시스템 (MEMS) 또는 당기는 지루하고 undisciplinable10,,1112, 기술, 레이저 13. 예를 들어 nanoelectrodes의 MEMS 기반 제작 소모 되며 대규모 생산 및 nanoelectrodes의 대중화를 제한 하는 클린 룸의 사용 해야 합니다. 다른 한편으로, nanoelectrodes의 제조를 당겨 레이저 씰링 동안 모 세관 내부 금속 와이어의 연산자의 경험에 크게 의존 합니다. 금속 와이어는 모 세관에서 잘 밀봉 하지 않으면는 nanopipette의 내부 벽과 와이어 사이 간격 및 수 있습니다 극적으로 초과 전류 잡음을 소개 electroactive 감지 영역을 확대. 이러한 단점이 크게는 nanoelectrode의 감도 감소. 다른 한편으로, 간격의 존재는 전극 영역을 확대 하 고는 nanoelectrode의 감도 줄일 수 있습니다. 결과적으로, 각 제조 과정14,15통제 전극 형태학으로 재현 성능을 보장 하기 어렵다. 따라서, 우수한 재현성 nanoelectrodes의 일반적인 제조 방법 단일 나노 입자의 본질적인 기능 전기 탐사를 촉진 하기 위하여 긴급 하 게 필요 합니다.

최근, nanopore 기술은 단일 분자 분석16,17,,1819,20대는 세련 되 고 레이블 없는 접근 방식으로 개발 되었습니다. 그것의 제어 제조 때문는 nanopipette는 레이저 모 세관 끌어당기는21,,2223,24 30-200 nm에서까지 균일 한 직경을 가진 나노 스케일 감 제공 . 또한,이 간단 하 고 재현할 수 제작 절차는 nanopipette의 일반화를 보장합니다. 최근에, 우리는 nanopipette 내부 금속 와이어의 씰링을 요구 하지 않는 무선 nanopore 전극 (WNE) 제안 했다. 손쉬운 고 재현할 수 제작 과정을 통해는 WNE 소유 프로그램 electroactive 인터페이스25,,2627,28 nanopipette 내에서 나노 금속 증 착 . 이후는 WNE 잘 정의 된 구조와 그것의 진출의의 균일 한 형태를가지고, 그것은 높은 시간 해상도 수행 하기 위한 낮은 저항 커패시턴스 (RC) 시간 상수 뿐 아니라 현재 고해상도 달성 한다. 우리는 이전 WNEs, 오픈 형 및 폐쇄 유형, 단일 엔터티 분석을 실현 하기 위한 두 가지 유형의 보고. 오픈 형 WNE 이오니아 현재 응답26에 단일 엔터티의 유도 전류를 변환 하는 nanopipette의 내부 벽에 nanometal 레이어를 사용 합니다. 일반적으로, 오픈 형 WNE의 직경은 약 100 nm. 더 WNE의 직경 감소, 우리는 단단한 금속 nanotip 완전히 화학 전기 방식을 통해 nanopipette 팁 차지 폐쇄-타입 WNE 제시. 이 방법은 빠르게 nanopore 감 금 안에 30 nm 금 nanotip를 생성할 수 있습니다. 폐쇄-타입 WNE 팁 영역에서 잘 정의 된 인터페이스는 단일 나노 입자의 전기 측정에 대 한 높은 신호 대 잡음 비율을 보장합니다. 충전된 금 나노 폐쇄 유형 WNE 충돌로 팁 인터페이스에서 초고속 충전-방전 과정 이오니아 현재 추적에 용량 성 피드백 응답 (CFR)를 유도 한다. 이전 단일 나노 입자 충돌 연구 통해 금속 nanoelectrode29내부 와이어에 비해, 폐쇄-타입 WNE 0.6 pA ± 0.1 pA (RMS)의 더 높은 현재 해상도 0.01 ms의 높은 시간 해상도 보여주었다.

여기, 우리 차원과 뛰어난 재현성 높은 제어는 폐쇄 유형 WNE에 대 한 자세한 제작 절차를 설명 합니다. 이 프로토콜, 간단한 반응 AuCl4- BH4사이- 는 nanopipette의 구멍을 완전히 차단 하는 골드 nanotip를 생성 하도록 설계 되었습니다. 다음, 양극 전기는 nanopipette 안에 몇 마이크로미터의 길이 도달 하는 골드 nanotip의 지속적인 성장을 위해 채택 된다. 이 간단한 절차는 클린 룸 및 고가의 장비 없이 모든 일반 화학 실험실에서 실시 될 수 있습니다이 nanoelectrode 제조의 구현 수 있습니다. 크기, 형태, 및 폐쇄 유형 WNE의 내부 구조를 확인 하려면이 프로토콜 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 및 형광 분광학의 사용과 상세한 특성화 절차를 제공 합니다. 한 최근의 예를 들어 강조 표시를 직접 폐쇄 유형 WNE의 nanointerface 쪽으로 충돌 하는 금 나노 입자 (AuNPs)의 기본 및 동적 상호 작용을 측정 됩니다. 우리는 폐쇄 유형 WNE 살아있는 세포, 나노 재료, 및 단일 엔터티 수준에서 센서의 미래의 전기 화학 연구에 대 한 새로운 경로 깔 다 수 있습니다 믿습니다.

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Protocol

1입니다. 솔루션의 준비

참고: 주의 모든 화학 물질에 대 한 일반적인 안전 주의를 기울입니다. 증기 두건에서 화학 물질의 폐기 하십시오 그리고 장갑, 고글, 및 실험실 외 투를 착용. 화재 또는 불꽃 가연성 액체를 보관. 모든 수성 해결책 초순 18.2 m ω cm (25 ° C에서)를 사용 하 여 준비 되었다. 준비 된 솔루션 0.22 μ m 기 공 크기 필터를 사용 하 여 필터링 했다.

  1. KCl 솔루션의 준비
    1. 0.074 g 염화 칼륨 이온을 제거 된 물 100 mL에 용 해.
  2. NaBH4 솔루션의 준비
    1. 에탄올 10 mL에 나트륨 borohydride의 0.018 g을 분해.
  3. HAuCl4 솔루션의 준비
    1. 1 %chloroauric 산 성 해결책의 1 mL에 염화 칼륨 0.010 g을 분해.
  4. 준비 실리콘 고무
    1. 볼륨 1: 1의 비율로 파트 A와 파트 B ( 재료의 표참조)를 포함 하는 실리콘 고무를 혼합.
    2. 혼합된 실리콘 고무를 사용 하 여 즉시 1 분의 남 비 시간 동안 슬라이드에 반응 영역을 페인트.
    3. 5 분 동안 슬라이드에 준비 된 실리콘 고무를 치료.
  5. 금 나노 입자30 의 준비
    1. 활발 한 감동과 이온 물 40 mL에 1%의 질량 분 율으로 chloroauric 산의 4.8 mL를 추가 합니다.
    2. 종 기에 솔루션을 열.
    3. 신속 하 게 솔루션으로 1%의 대량 분수 trisodium 시트르산 솔루션의 10 mL를 추가 합니다.
    4. 마지막 해결책은 색상에서 빨간색까지 추가로 15 분에 대 한 솔루션을 열.
      참고: 우리의 경우, chloroauric 산 성 솔루션은 빠르게 감소 trisodium 시트르산, 그리고 솔루션 빠르게 클리어-노란색에서 변경 관찰 되었다 어두운 검정.

2입니다. 실험 설치의 준비

  1. 전류 측정 시스템의 준비
    1. 현재 증폭기를 포함 하는 현재 측정 시스템 설정 ( 재료의 표참조) 및 저 잡음 데이터 수집 시스템 ( 재료의 표참조)
    2. 전압 클램프 모드에 전환 합니다.
    3. 필터 대역폭 10 kHz 및 샘플링 속도 100 kHz를 설정 합니다.
    4. 실험적인 세포와는 거꾸로 한 현미경에 프리 앰프에 대 한 외부 소음을 방패로 자체 설계 특정 수 제 구리 케이지 조립 ( 재료의 표참조).
    5. 패러데이 케이지의 껍질, 증폭기, 그리고 거꾸로 한 현미경 시스템의 포탄을 접지.
  2. 다크 필드 탐지 시스템의 설치
    1. 세대 내부는 nanopipette 골드 nanotip의 어둠-필드 현미경에 의해 모니터링 됩니다.
      참고:는 거꾸로 한 현미경 시스템 이미지와 분산형 스펙트럼 사용 됩니다 ( 재료의 표참조). 트루 컬러 디지털 CCD 카메라는 nanopipette 및 nanopore 전극의 이미지를 데리고 채택 된다. 다크 필드 콘덴서 [수 가늠 구멍 (NA) = 0.8-0.95)]는 어두운 필드 조명 형태로 이용 된다. 10 배 (나 = 0.3), 20 X (나 = 0.45), 40 X (나 = 0.6) 목표 폐쇄 유형 WNE의 이미지를 수집 하는 데 사용 됩니다. 형광 탐지는 추가로 nanotip는 nanopipette의 내부 벽 사이 간격이 있는지 여부를 확인 하는 데 사용 됩니다. 이 실험은 다른 수행 EMCCD 또한 거꾸로 한 현미경에 통합 ( 재료의 표참조) 그리고 여기 빛은 450-490 nm의 대역 통과 필터 내장 수은 램프 이다.

3입니다. 폐쇄 유형 WNE의 제조

  1. Nanopipettes의 제조
    1. 초음파 청소의 10 분 아세톤으로 가득 15ml 원심 분리기 튜브에서 석 영 모 세관 ( 재료의 표참조)를 넣어.
    2. 아세톤, 오프 붓고 같은 원심 분리기 튜브에 에탄올을 추가 합니다.
    3. 초음파 세탁 기술자 청소의 10 분에 원심 분리기 튜브를 넣어.
    4. 모세 혈관 초음파 청소의 10 분의 에탄올, 제거에 대 한 이온된 수와 다른 15 mL 원심 분리기 튜브에 넣어.
    5. 지속적으로 초음파 청소 3 번 모세 혈관 저온 잔여 에탄올을 제거 하.
    6. 건조 질소 가스 스트림을 사용 하 여 모 세관.
    7. 새로운, 깨끗 한 원심 분리기 튜브에는 모세 혈관을 유지.
    8. CO2 레이저 끌어당기는 설정 ( 재료의 표참조)
    9. 15-20 분 꾸준한 레이저 전원을 보장 끌어당기는 예 열.
    10. 끌어당기는에 청소 모 세관을 설치 합니다.
    11. 열, 필 라 멘 트, 속도, 지연, 및 CO2 레이저 끌어당기는 특정 직경에 대 한 패널에 당기는 힘의 당기 매개 변수를 설정 합니다. 이 프로토콜에서 30 nm 직경 nanopipette를 당기기를 위한 상세한 매개 변수는 표 1 (그림 1)에 표시 됩니다.
    12. 재사용 접착제로 페 트리 접시에 준비 된 nanopipette를 수정 ( 재료의 표참조) 추가 특성에 대 한.
  2. 제조 폐쇄-타입 WNE
    1. nanopipette에는 microloader와 함께 준비 HAuCl4 솔루션의 10 μ를 삽입할.
    2. Nanopipette는 nanopipette에 있는 기포의 제거를 위한 약 1878 x g 에 5 분 동안 원심
      참고:이 단계에 대 한 우리 배치는 nanopipette 2 mL 원심 분리기 튜브 내에서 만든 홀더를 아래로 향하게 하는 팁.
    3. 준비 된 실리콘 고무는 coverslip에는 nanopipette를 수정 (단계 1.4 참조) "ci" 쪽으로는 nanopipette 내부 영역을 정의 하 고 외부 "트랜스" 쪽으로.
    4. 고무 완 치 될 때까지 5 분 기다립니다.
    5. 거꾸로 한 현미경의 객관적인 테이블에 통합 된 앙상블을 넣어.
    6. 설정 하 고 초점 10 X 현미경 목표 아래 nanopipette 팁 다크 필드 조명 조정 합니다.
    7. 20 X 40 X 목표는 더 높은 공간적 해상도를 변경 합니다.
    8. 장소는 nanopipette 안에 한 Ag/AgCl 전극.
    9. 횡단 측으로 다른 접지 Ag/AgCl 전극을 놓습니다.
    10. 프리 앰프에 Ag/AgCl 전극의 쌍을 연결 합니다.
    11. 현재 측정 시스템 및 해당 소프트웨어 ( 재료의 표참조) 이오니아 현재 녹음에 대 한.
    12. 300에 적용 된 잠재력을 설정 mV.
    13. 천천히 HAuCl4 와 NaBH4 (그림 2) 사이의 반응을 방 아 쇠를 횡단 측으로 NaBH4 솔루션의 150 μ를 추가 합니다.
      참고: NaBH4 수성 해결책에서의 감소에 일어난다 격렬 한 반응 속도. 따라서, NaBH4 의 감소에서 H2 의 세대 골드 nanotip 성장 동안 충 치의 발생에 의해는 nanotip의 결함 구조를 유발 수 있습니다.
    14. 동시에, 전기 및 광학 기록 현재 추적 및 어두운 필드 이미지/산란 스펙트럼 시스템을 사용 하는 현재 측정 및 어두운 필드 탐지 (그림 3).
      참고: 에탄올 솔루션은 다크 필드 조명 아래 휘발성 이다. 제조 과정에서 에탄올의 볼륨에 주의.
    15. 이오니아 현재 추적 다시 0으로 후 적용된 잠재력 해제 실바
    16. 준비 씻어 흐르는와 폐쇄 유형 WNE 저온 바닥에서 끝에.
  3. 특성 폐쇄-타입 WNE
    1. 스캐닝 전자 현미경 (SEM)와 폐쇄 유형 WNE 특성화는 nanopipettes22,31,,3233,34의 특성에 대 한 일반적인 방법입니다 .
    2. 칼슘 이온 형광 실험을 사용 하 여는 nanopipette 안에 금 nanotip의 봉인 상태를 확인 합니다.
      1. 횡단 측으로 폐쇄 유형 WNE 및 Fluo-8 솔루션의 cis 측에 CaCl2 솔루션의 10 μ를 삽입할.
      2. Ag/AgCl 전극은 headstage에 연결 합니다.
    3. 잠재적인 400 mV 바이어스를 적용 하 고는 EMCCD를 사용 하 여 ( 재료의 표참조) 팁 영역에서 형광 응답을 모니터링. 실내 금속 레이어 또는 sem의 묘사와 nanotip의 길이 결정 다음, 하단에는 팁에서 폐쇄-타입 WNE 조각 초점 이온 빔 (FIB)를 사용 합니다.
  4. 폐쇄-타입 WNE와 단일 나노 입자 충돌
    1. 폐쇄-타입 WNE의 제조 후 KCl 해결책에 트랜스 와 cis 측에서 솔루션을 변경 합니다.
    2. 횡단 측으로의 30 nm 금 나노 솔루션 50 μ를 전송 합니다. 300의 잠재력에 단일 나노 입자 충돌 이벤트의 현재 신호 기록 mV (그림 5).
    3. 주파수, 진폭, 및 현재 신호의 모양 변화 모니터링에 적용 된 전압을 변경 합니다.

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Representative Results

석 영 원뿔 nanopipette에 따라 잘 정의 된 30 nm 무선 nanopore 전극을 조작 하는 손쉬운 접근 방식을 설명 합니다. 그림 1, 세 가지 주요 단계를 포함 하는 nanopipette의 제조 시연입니다. 0.5 m m의 안 직경 및 외부 직경 1.0 m m의 microcapillary는 끌어당기는 사람에 고정 한 다음 레이저 용융 석 영을 모 세관의 센터에 초점을 맞추고. 모 세관의 터미널에 힘을 적용 하 여 그것은 마지막으로 분리 nanoscale 원추형 팁 두 부분을 형성 합니다. 당기 매개 변수는 우리 실험실에서 30 nm nanopipettes 날조를 위한 표 1 에 제공 됩니다. 그것은 매개 변수 다른 레이저 pullers에서 변화할 수 있다 주목 해야한다. 경험은 레이저 전원, 온도 및 습도 따라 매개 변수를 조정 해야 합니다. 제조, 후 sem의 특성화는 nanopipette의 진정한 직경을 확인 해야 합니다.

그림 2 당기 과정 후 nanopipette 팁 안에 골드 nanotip를 생성 하는 절차를 보여 줍니다. 첫째, AuCl4- 는 nanopipette 안으로 BH4- nanopipettes의 오프닝 완벽 하 게 차단 될 때까지 골드 nanotip를 생성 하 여 지속적으로 감소 된다. 다음, 양극 전기 화학 금 nanotip의 더 성장을 촉진합니다. 우리는 제자리에 특성화 시스템 현재 응답 및 어두운 필드 이미지 (그림 3)의 동시 녹음 하 여 폐쇄 유형 WNE의 제조 프로세스를 모니터링 사용. Sem의 특성에 관해서는 그림 4 맨 nanopipette 및 폐쇄 유형 WNE의 상위 뷰 SEM 이미지를 보여준다. 거짓말 분할 후 SEM 이미지 보기 측면 폐쇄 유형 WNE 내부 금 nanotip의 형태를 제공 합니다. 단일 나노 입자 충돌 실험에서 금 나노 입자는 WNE의 트랜스 쪽에 추가 됩니다. 이 척수의 뛰어난 잡음 성능을 높은 신호 주파수 (그림 5)와 함께 숨겨진된 신호 도요.

Figure 1
그림 1: nanopipettes의 제조. 제작에 대 한 절차는 다음과 같습니다: 1 단계) 설치는 microcapillary 레이저 끌어당기는 사람; 2 단계)는 CO2 레이저로 모 세관의 중간 열 고; 그것을 모 세관의 끝에 힘 그리고 3 단계) 모 세관 tapers 아래로 하 고 몇 초에 두 개의 대칭 nanopipettes로 분리. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2: 폐쇄 형식 WNE의 제조. 1 단계) HAuCl4 와 NaBH4 솔루션 nanopipette, 시스 와 트랜스 양쪽에 각각 추가 됩니다. AuCl4- BH4- nanopipette 구멍에 골드를 생성 하 여 감소 된다. 2 단계) 양극 전기 화학 반응 골드 nanotip의 추가 성장에 대 한 적용 가능성 일어난 후 생성 된 골드 구멍을 차단. 3 단계) A 폐쇄 유형 WNE 마지막으로 마이크로미터 길이와 조작 된 골드 nanotip. 이 그림은 이전 작업25허가 함께 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 3
그림 3: 동시 전기 모니터링 및 폐쇄 유형 WNE 제조 동안 산란 녹음. (A) 는 nanopipette의 트랜스 쪽에서 NaBH4 의 추가, 후 현재 0에서 즉시 삭제 실바 그런 다음 현재 추적 때문에 황금의 세대 빠른 전환 경험. ~ 150 후 s, 현재는 nanopipette의 완전 한 방해를 보여주는 0 pA를 반환 합니다. 0에서 해당 timepoints WNE 제작 중 (B) 어두운 필드 이미지 10 s s, 100 s, 및 150 s. 이 그림은 이전 작업25허가 함께 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 4
그림 4: nanopipette 및 폐쇄 유형 WNE SEM characterizations. ( A) 평면도 SEM 이미지 가져온된 nanopipette의 직경이 30 nm. (B) 최고 SEM 이미지 보기 폐쇄 유형 WNE의 직경이 30 nm. (C) 폐쇄 유형 WNE 거짓말은 nanopipette의 뒤에 끝에서 분한 후의 측면 보기 SEM 이미지. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 5
그림 5: 단일 폐쇄 유형 WNE와 나노 충돌 감지. (A) 30 nm 금 나노 입자는 트랜스 쪽 솔루션에 추가 됩니다. Ag/AgCl 전극의 쌍은 300의 바이어스 잠재력을 적용할 고용 mV. 삽입: 30 nm 금 나노 입자 충돌의 일반적인 스파이크 신호. (B)는 현재 추적 추가 폐쇄-타입 WNE의 트랜스 쪽에서 30 nm 금 나노 입자의 나노 입자 없이 전후입니다. 이 그림은 이전 작업25허가 함께 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

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Discussion

잘 정의 된 nanopipette의 제조 폐쇄 유형 WNE 제조 프로세스에서 첫 번째 단계입니다. CO2 레이저는 모 세관의 중심에 초점을 맞춤 으로써 한 모 세관 nanoscale 원뿔 끝을 가진 2 개의 대칭 nanopipettes로 구분 합니다. 직경은 쉽게 제어 레이저 끌어당기는의 매개 변수를 조정 하 여 30-200 nm에서 배열. 그것은 철수에 대 한 매개 변수 다른 피 펫 pullers 위한 다 수 지적 했다. 환경 온도 습도는 nanopipette의 최종 직경을 좌우할 수 있다.

후에 nanopipette의 제조, 화학 반응 고체 nanotip는 nanopipette 안에 생성합니다. 이 프로토콜에서 골드 nanotip HAuCl4;의 감소에 의해 형성 된다 다른 금속 nanotips 해당 반응 하 여 날조 될 수 있다. Nanopipette 팁의 전체 막힘, 후 생성 된 골드 nanotip의 전기 화학적 분극 양극 전기 화학에 따르면 그것의 더 성장을 촉진합니다. 현장에서 전기 광학 특성 시스템 다음 현재 추적 및 금 nanotip의 성장 과정에서 광학 정보 동시 녹음을 달성 하기 위해 생성 됩니다.

특성화에 대 한 칼슘 이온 형광 탐지 격차는 피 펫의 내부 벽과 금 nanotip 사이 생성 여부를 확인할 수 있습니다. 잘 정의 된 폐쇄-타입 WNE 팁 영역 변함없이 형광 이미지에서 어두운 해야 합니다. 또한, SEM nanopipette와 폐쇄-타입 WNE 특성을 사용할 수 있습니다. 거짓말 폐쇄 유형 WNE 후속 sem의 이미징에 대 한 내부 금속을 폭로 측 벽을 따라 조각에 채택 될 수 있습니다. 따라서, 가까운 형 WNE의 길이 내부 구조를 확인할 수 있습니다. 그것의 특성에 따라 잘 준비 된 폐쇄-타입 WNE는 추가 응용 프로그램에 사용할 수 있습니다.

폐쇄-타입 WNE이이 프로토콜 높은 재현성 단일 나노 입자의 전기 측정에 대 한 새로운 경로 포장 한다. 그러나, 지금도 몇 가지 도전과이 제조 공정에서 제한. 첫 번째 제한 nanopipette 팁의 직경을 포함 한다. 이론적으로, 단일 분자 크기에 팁 직경 감소 때 현재 해상도 수 극적으로 향상 될. 그러나, 그것은 직경 30 nanopipette를 도전 기존 당기 전략 nm.

이 폐쇄 유형 WNE 프로토콜의 잠재력은 nanosensing의 실용적인 응용 프로그램을 확장할 수 있습니다. 전기 화학 스캐닝 현미경으로 전통적인 nanoelectrodes를 통합 하 여 폐쇄 유형 WNE 몇 가지 특별 한 2-D/3 차원 나노 소재에 대 한 동적 전기 매핑을 밝힐 수 있다. 또한, 골드 nanotip plasmonic 공명 산란 전기 판독 및 광학 녹음 동시에 전자 전송 프로세스를 감지 사용할 수 있습니다. 기하학적 속성, 덕 원뿔 nanotip와 폐쇄 유형 WNE 낮은 기계적 손상 세포 분석에 적합 하다.

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Disclosures

저자 관심 없음 충돌 선언합니다.

Acknowledgments

이 연구는 국립 자연 과학 재단의 중국 (61871183,21834001), 혁신 프로그램의 상하이 시 교육 위원회 (2017-01-07-00-02-E00023), 상하이 시 교육에서 "첸 Guang" 프로젝트에 의해 지원 되었다 위원회 그리고 상하이 교육 개발 재단 (17 CG 27).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acetone Sigma-Aldrich 650501 Highly flammable and volatile
Analytical balance Mettler Toledo ME104E
Axopatch 200B amplifier Molecular Devices
Blu-Tack reusable adhesive Bostik
Centrifuge tube Corning Inc. Centrifuge Tubes with CentriStar Cap, 15 ml
Chloroauric acid Energy Chemical E0601760010 HAuCl4
Clampfit 10.4 software Molecular Devices
Digidata 1550A digitizer Molecular Devices
DS Fi1c true-color CCD camera Nikon
Ecoflex 5 Addtion cure silicone rubber Smooth-On 17050377
Eppendorf Reference 2 pipettes Eppendorf 492000904 10, 100 and 1000 µL
Ethanol Sigma-Aldrich 24102 Highly flammable and volatile
Faraday cage Copper
iXon 888 EMCCD Andor
Microcentrifuge tubes Axygen Scientific 0.6, 1.5 and 2.0 mL
Microloader Eppendorf 5242 956.003 20 µL
Microscope Cover Glass Fisher Scientific LOT 16938 20 mm*60 mm-1 mm thick
Milli-Q water purifier Millipore SIMS00000 Denton Electron Beam Evaporator
P-2000 laser puller Sutter Instrument
Pipette tips Axygen Scientific 10, 200 and 1,000 µL
Potassium chloride,+D25+A2:F2+A2:F25 Sigma Aldrich P9333-500G KCl
Quartz pipettes Sutter QF100-50-7.5 O.D.:1.0 mm, I.D.:0.5 mm, 75 mm length
Refrigerator Siemens
Silicone thinner Smooth-On 1506330
Silver wire Alfa Aesar 11466
Sodium borohydride, Tianlian Chem. Tech. 71320 NaBH4
Ti-U inverted dark-field microscope Nikon

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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화학 문제 145 Nanopore 무선 nanopore 전극 단일 나노 금 나노 입자 단일 엔터티 전기 국한 감지
단일 나노 입자 분석에 대 한 폐쇄-타입 무선 Nanopore 전극
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Gao, R., Cui, L. F., Ruan, L. Q.,… More

Gao, R., Cui, L. F., Ruan, L. Q., Ying, Y. L., Long, Y. T. A Closed-Type Wireless Nanopore Electrode for Analyzing Single Nanoparticles. J. Vis. Exp. (145), e59003, doi:10.3791/59003 (2019).

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