In Situ Yüzey Geliştirilmiş Raman Spektroskopisi Karakterizasyonları için Plazmonik Nanopartiküllerin Optik Yakalanması

Mevcut protokol, hassas moleküler algılama için plazmonik nanopartikülleri manipüle etmek üzere optik yakalama ve yüzey ile geliştirilmiş Raman spektroskopisini (SERS) entegre etmek için uygun bir yaklaşımı açıklamaktadır. Ajanları toplamadan, yakalama lazeri, in situ spektroskopik ölçümler için hedef analitlerin SERS sinyallerini geliştirmek üzere plazmonik nanopartikülleri bir araya getirir.

Bu protokol, hedef analitlerin hassas tespitini sağlamak için agregasyon ajanlarının yokluğunda SERS-aktif nanopartikül montajı için mekansal ve zamansal kontrol sağlar. Yöntemimizin temel avantajı, SERS-aktif nanopartikül tertibatını oluşturmak için agregasyon ajanlarının kullanılmamasıdır, bu nedenle fizyolojik koşullar altında hassas biyomolekülleri analiz etmek için uygun olarak kullanılır. Mikroakışkan bir sistemde çözeltilerde ve fizyolojik koşullar altında hastalık biyobelirteci gibi analit moleküllerini tespit etmek için umut verici bir platformdur.

Bu yöntemi ilk kez kullanırken, bir araştırmacının en iyi performansı elde etmek için yakalama lazer gücünü, ışınlama süresini ve gümüş nanopartikül konsantrasyonunu ince ayarlaması gerekebilir. Başlamak için, 532 nanometrelik bir lazer ışınını optik cımbız mikroskobunun esnek portuna yönlendirin. 532 nanometre lazer ışınını, numune odasına odaklanmak için orijinal yakalama lazer ışınlarıyla birleştirmek için 750 nanometre uzun geçişli dikroik ayna ile optik cımbız mikroskobun stereo çift katmanlı yollarına hizalayın.

750 nanometre uzun geçişli dikroik ayna kullanarak numune odasından geriye saçılan ışığı toplayın ve sıvı-azot soğutmalı yük bağlantılı cihaz kamerası içeren bir spektrometreye yönlendirin. Spektral kazanımdan önce spektrometrenin giriş yarığının önüne 532 nanometrelik bir çentik filtresi yerleştirin. Cam sürgüyü temizleyin ve kaymayı su ve etanol ile örtün.

Bir bölme oluşturmak için çerçeve bandını cam slayda takın. Çerçeveye birkaç damla gümüş nanopartikül DSNB çözeltisi ekleyin. Kapak kaymasını çerçeve bandına yerleştirin ve kapatın.

Sıcaklık eksi 120 santigrat dereceye ulaşana kadar sıvı-azot soğutmalı şarj bağlantılı cihaz kamerasının kabına sıvı azot ekleyin. Manyetik lazer güvenlik ekranı kullanarak Raman probu ışın yolunu engelleyin, ardından 532 nanometre Raman uyarma kaynağı lazerini açın. Numune haznesini, hazne tutucusundaki gümüş nanopartikül DSNB çözeltisi ile sabitleyin.

Suya batırılmış hedefe su ekleyin, ardından hazne tutucuyu hemen hedefin üzerindeki mikro aşamaya yerleştirin. Daldırma yağını kapak kaymasının üzerine bırakın ve mikroskop kamerasındaki parçacıkları görselleştirmek için yağa batırılmış kondenseri konumlandırın. 532 nanometre Raman prob ışını odanın alt cam yüzeyine odaklanana ve mikroskop kamerasında beyaz bir nokta gösterene kadar mikroskop topuzunu çevirerek hedefin Z konumunu ayarlayın.

Odayı hareket ettirmek için mikro aşamanın X ve Y konumlarını ayarlayın ve odanın merkezi bölgesini beyaz noktaya yerleştirin. Optik cımbız kontrol yazılımını açın ve 1.064 nanometre yakalama lazerini beyaz nokta ile üst üste binecek şekilde hareket ettirmek için donanımlı joystick kontrolünü kullanın. Ardından, hedefin Z konumunu yukarı taşımak için mikroskopun düğmesini ayarlayın.

Örnek odasındaki gümüş nanopartikülleri çekmek ve plazmonik gümüş nanopartikül tertibatı oluşturmak için 1.064 nanometre yakalama lazerini açın. Gerektiğinde aşırı ısınmayı veya kabarcık oluşumunu önlemek için tutucu lazer ışınını aşağı çevirin. Plazmonik gümüş nanopartikül düzeneğinin karanlık noktasını spektroskopik ölçümler için 532 nanometre Raman prob ışınının odağının altına yerleştirmek için numune mikro aşamasının konumunu ayarlayın.

Gücü 10 megawatt'a ayarlamak için nötr yoğunluk filtrelerini 532 nanometre Raman lazer prizinin önüne yerleştirin. Spektrum yazılımındaki ayar paneline alma süresini girin ve spektral alımı başlatmak için Al düğmesine tıklayın. Yakalama lazeri olmadan, numune odasındaki dağınık gümüş nanopartiküller siyah bir spektrum oluşturdu.

Gücü arttırmak ve yakalama lazerinin ışınlama süresini uzatmak, daha fazla gümüş nanopartikül çekebilir ve karanlık bir nokta oluşturabilir. Dağılmış gümüş nanopartiküller Brownian hareketi altında olduğundan, parçacıklar arası bağlantılar büyük ve kararsızdı. Plazmonik gümüş nanopartikül düzeneğindeki DSNB'nin genel yoğunluğu, dağılmış gümüş nanopartikülünkinden daha yüksekti.

1.444 santimetre tersteki karakteristik zirvenin yoğunluğu göz önüne alındığında, plazmonik gümüş nanopartikül düzeneği, DSNB'nin yüzeyle güçlendirilmiş Raman spektroskopi sinyalinin dağınık gümüş nanopartiküllerinkine kıyasla yaklaşık 50 kat daha fazla iyileştirilmesini sağlayabilir. DSNB'nin karakteristik zirvelerinin bu 20 yüzey ile güçlendirilmiş Raman spektrumu boyunca 1, 152, 1, 444 ve 1.579 santimetre tersteki yoğunlukları, sırasıyla 6.88, 6.59 ve% 5.48'lik göreceli standart sapmalara sahip histogramlar olarak çizildi. Bu prosedürdeki en önemli şey, 532 nanometre Raman probu lazerinin konumunu bulmak ve 1.064 nanometre yakalama lazeri ile üst üste bindirmektir.

Bu teknik, araştırmacıların gelecekteki in vivo analizler için fizyolojik koşullar altında mekansal ve zamansal kontrol ile analit moleküllerini tespit etmelerinin yolunu açmaktadır.