Yüzey EBL Fabrikasyon Nanostructured Alt Tabakalar Kullanma biyomoleküllerin Raman Spektroskopisi Algılama Geliştirilmiş

Aşağıdaki deneyin genel amacı, katı nano yapılı substratları hareketsizleştirilmiş biyomoleküllerle arayüzleyen eşlenik nano biyolojik sistemleri imal etmek ve karakterize etmektir. Bu, kaynaşmış silika destekleri üzerinde küçük metalik nanoyapı dizileri elde etmek için ultra yüksek çözünürlüklü elektron ışını litografisi veya EBL kullanılarak elde edilir. İkinci bir adım olarak, substratlar çözelti içine yerleştirilir ve biyomoleküller yüzeylerinde hareketsiz hale getirilerek nano biyolojik arayüzler üretilir.

Daha sonra, arayüzlerdeki biyolojik molekülleri araştırmak için yüzey geliştirilmiş ramen spektroskopisi veya SIRS kullanılır. Ortaya çıkan sir spektrumları, substrat tasarımına güçlü bir şekilde bağlı yoğunluklara sahip belirli moleküllerin ramen modunun karakteristiğini sergiler. Yaklaşımımızın kızılötesi spektroskopi gibi mevcut tekniklere göre temel avantajı, metal nanoyapılar içindeki yüzey plazması ve rezonans nedeniyle hassasiyetin büyük ölçüde arttırılabilmesidir.

Yaklaşımımız, moleküler işlevselleştirme ve elektron demeti litografisinin kombinasyonu kullanılarak kolayca kontrol edilebilen oldukça seçici yüzeyler oluşturur. Bu yöntem, yapısal biyolojideki keşif araştırmalarından veya polimerler tarafından harekete geçirilen hizmetten nano biyolojik arayüzleri içeren çeşitli cihazların geliştirilmesine kadar birçok alanda temel soruları yanıtlayabilir. Bu yöntemler, bilimde biyomoleküllerin yapısal özelliklerini, tıbbi teşhis veya çevresel algılamaya kadar uzanan etkilerle sağlayabilir.

Genel olarak, bu yönteme yeni olan kişiler, geleneksel olarak ilgisiz olan nano fabrikasyon, yüzey işlevselleştirme, biyokimya ve spektroskopi yönlerini içerdiğinden mücadele edebilirler Polimetilmetakrilat veya PMMA'yı döndürmeye başlamak için, substratlar üzerindeki dirençli ve iletken tabakalar. Bunu başarmak için, vakumlu mandrene sahip bir gofret döndürücü kullanın ve numuneleri ayrı ayrı mandren üzerindeki merkeze yerleştirin. Bir cam pipet kullanarak numunelerin ortasına bir damla PMMA direnci yerleştirin.

Ardından, iki saniyelik bir hızlanma süresi ile 60 saniye boyunca 3.500 RPM'de döndürün. Daha sonra, alt tabakaları pişirdikten sonra alt tabakaları 180 santigrat derecede üç ila beş dakika pişirin, numuneleri soğumuş olarak oda sıcaklığına soğutun ve döner aynaya geri dönün. Alt tabakaya bir damla iletken polimer sürün.

Alt tabakayı, dönüşü takiben iki saniyelik bir rampa ile 3000 RPM'de 40 saniye döndürün. Metin protokolünde açıklandığı gibi elektron ışını litografisi veya EBL'ye maruz kaldıktan sonra numuneleri bir dakika boyunca 80 santigrat derecede pişirin, iletken polimeri çıkarmak için iyonize su ile bir beher hazırlayın. Daha sonra bir geliştirici karışımı ile ikinci bir beher hazırlayın ve beş dakika karıştırın, oda sıcaklığına ayarlayın.

Son olarak, cımbız kullanarak durulama maddesi olarak üçüncü bir beherde izopropanol hazırlayın. İletken polimer filmi çıkarmak için numuneleri üç saniye suya koyun. Daha sonra numuneyi geliştiriciye yerleştirin ve cımbızı 20 saniye boyunca yavaşça yukarı ve aşağı hareket ettirin, hemen alt tabakaları izopropanole aktarın ve numuneyi nitrojenle kurutmadan önce 10 saniye daha durulayın, numuneleri baş aşağı yükleyin elektron ışını evaporatör sistemi buharlaşan metalin numunelerin ön yüzünde birikmesini sağlamak için.

Bir ve üç tasarımlar için numunelerin üzerine 10 nanometre kalınlığında bir altın tabaka ve tasarım için 10 nanometre kalınlığında bir gümüş tabaka yerleştirin. Saniyede yaklaşık 0.1 nanometre hızında iki. Daha sonra bir sonikasyon sistemini önerilen yüksekliğe suyla doldurun ve ayrı bir beheri asetonla doldurun.

Numuneyi beherin altına yüzü yukarı bakacak şekilde yerleştirin ve numunenin beheri tutarak 10 dakika ıslanmasına izin verin. Su banyosuna yerleştirin ve asetonun yüksekliğinin suyun yüksekliğine uygun olmasına izin verin. Ardından sonikasyon sistemini açın.

Sonikasyonun 60 saniyeye kadar gerçekleşmesine izin verin. Tasarım bir örnek hazırlamak için önce bir tane, oda sıcaklığında bir milimolar MUA ve etanol çözeltisi hazırlayın ve 10 dakika boyunca sonikat yapın. Uygun nano yapılı substratı 48 saat boyunca MUA çözeltisine daldırın.

Daha sonra numuneyi etanol ile üç kez durulayın ve beş dakika kurulayın. Oda sıcaklığını ayarlayın. Daha sonra, 75 milimolar bir EDC çözeltisi ve damıtılmış su hazırlayın.

Ayrıca, bir mikro pipet birikintisi, alt tabaka üzerindeki altın üzerine 100 mikrolitre NHS kullanarak damıtılmış suda 15 milimolar bir NHS çözeltisi hazırlayın ve aynı alana hemen 100 mikrolitre EDC ekleyin. MUA'nın kendi kendine monte edilen tek katmanını etkinleştirmek için bir dakika inkübe edin. Daha sonra, substratın aynı bölgesine bir çözelti olan 100 mikrolitrelik bir protein damlası yerleştirin.

Numuneyi, başka bir bölmede bir mililitre damıtılmış su ile bir Petri kabının bir bölmesine yerleştirin. Petri kabını bir kapakla kapatın ve numuneyi beş santigrat derecede 24 saat saklayın. Daha sonra, numuneleri her bir beherde 20 saniye boyunca ayrı beherlerde sürekli olarak damıtılmış suda üç kez durulayın, numunelerin durulamadan sonra veya tasarım iki numune için durulama sırasında kurumasına izin vermeyin.

Potasyum fosfat tamponunda 0.9 milimolar bir glikoz bağlayıcı protein çözeltisi veya GBP hazırlayın. Ayrıca tamponda 100 milimolar bir DG glikoz çözeltisi hazırlayın. Daha sonra 30 mikrolitre D glikoz solüsyonunu ve 30 mikrolitre GBP solüsyonunu karıştırın.

Bir mililitrelik plastik mikro tüp kabı ve bir mikro pipet kullanarak 30 dakika inkübe edin, ardından 20 mikrolitre ligand içermeyen GBP solüsyonu ve 20 mikrolitre ligand bağlı GBP solüsyonunu hazırlanan substratlara bırakın. Bir mikro pipet kullanarak, numuneleri 24 saat boyunca beş santigrat derecede kapalı bir kapağı olan bir Petri kabında saklayın. Numuneleri hazırlamak için oda sıcaklığında potasyum fosfat tampon çözeltisinde üç kez durulayın.

Üç numune tasarlayın: dopamin bağlanma apresini veya DBA çözeltisini bir mikromolar konsantrasyona seyreltin. Nihai pH'ı 7.4 olan tris EDTA tamponunu kullanarak, dopamin tozunu analitik bir terazide ölçerek ve fosfat tamponlu salin veya PBS içinde beş dakika boyunca bir karıştırma boncuğu ile karıştırarak beş mikromolar konsantrasyona bir dopamin çözeltisi hazırlayın. Daha sonra, her bir substratın yüzeyine 20 mikrolitrelik bir DBA çözeltisi damlatın ve numuneyi, Petri kabının üzerine bir örtü koyarak oda sıcaklığında bir saat bekletin.

Numuneleri bir potasyum fosfat tamponunda üç kez duruladıktan sonra, numuneleri alt tabakanın ön tarafında bir film tutarken arka tarafı kurutmak için temiz oda sınıfı bir mendilin üzerine dik olarak yerleştirin. Bir örneği denetim olarak bir kenara koyun. Daha sonra, mevcut PBS'nin yüzeyine beş mikrolitrelik bir dopamin çözeltisi damlatın.

Kalan örnekleri bırakın. Numuneleri potasyum fosfat tampon çözeltisinde üç kez durulamadan önce numuneleri 10 dakika inkübe edin. Ramen spektroskopisi yapmak için.

Lazere maruz kalma nedeniyle buharlaşmayı önlemek için her numuneyi su geçirmez bir odaya yerleştirin. Plastik bir şırıngayı kimyasal olarak inert yüksek vakumlu gres ile doldurun. Daha sonra numuneleri cam slaytlara yerleştirin ve numunelere dokunmadan numuneleri çevreleyen birkaç milimetre gres dağıtın.

Alt tabakaların üzerine bir mikroskop kapak kılıfı yerleştirin. Bir sızdırmazlık oluşturmak için hafifçe aşağı bastırın, tamponun vakum gresi ile temas etmesine izin vermeden alt tabakalar ve kapak kızakları arasında ince bir sıvı arayüz oluşturun. Optik bir Raman mikroskop sistemi kullanarak, lazeri açmadan örneklenecek metal nano desen bölgesinin yüzeyine odaklanın.

Raman örneklemesini gösterilen metin protokolünde açıklandığı gibi gerçekleştirin. İşte erimiş silika üzerinde altın ve gümüş nikelin nano desenli nokta dizileri. Elektron ışını litografisi veya EBL'nin kullanılması, mükemmel konum ve boyut sağlar.

Kontrol noktası boyutu ve boşluk genişliği EBL pozlaması ile kontrol edilir. Gümüş nikelin altın ucunun doz altıgen dizileri burada görüntülenir. Bu tür çok ince metal tabakaların çekirdeklenme davranışı, süreksiz yapılara neden olur.

İşte tasarımda substrat hareketsizleştirilmiş protein A'nın seri spektrumu: Birinci diziden gelen bir sinyal yoğunluğu, ikinci diziden çok daha güçlüdür. Üçüncü diziden gelen sinyal çok zayıftı. Boşluk aralığı, plazmanın ayrılması ve görüntülenen ramen saçılımının yüzey iyileştirmesi için açıkça kritik bir parametredir.

Burada, ligandsız ve liganda bağlı durumda farklı substrat tasarımlarının etkilerini gösteren glikoz bağlayıcı proteinin spektrumları verilmiştir. Son olarak, ligandsız ve ligand'a bağlı moleküller için dopamin bağlayıcı aptamerin spektrumları gösterilmiştir. Referans için bir dopamin tozu spektrumu gösterilmiştir.

Bu prosedürü denerken, alt tabakaların kirlenmesini önlemek önemlidir. Bir spektroskopi tekniği olarak oldukça hassastır ve bu prosedürü kullanarak yanlış okumalar yapabilirsiniz. Belirli bir analit için en uygun kaynak substrat tasarımları tanımlanabilir.

Daha sonra, geliştirildikten sonra alt tabaka imalatının ölçeklenebilirliğini artırmak için basılı olmayan phy gibi diğer nphy yöntemleri gerçekleştirilebilir. Bu teknik, biyokimya ve biyo algılama alanındaki araştırmacıların, çözelti içinde kalırken çok küçük miktarlarda belirli yüzeylere sahip olmayan biyolojik molekülleri tespit etmelerine yardımcı oldu. Bu videoyu izledikten sonra, üretim tekniklerini kullanarak metal nanoyapı boyutunu ve film özelliklerini nasıl kontrol edeceğiniz ve farklı analitleri hedeflemek için farklı biyomoleküler tanıma stratejilerinden nasıl yararlanacağınız konusunda iyi bir fikre sahip olmalısınız.