文摘

我们报告的应用干Ag hydroxylamine-reduced胶体滴,表面增强拉曼散射(共振)(SE (R) RS)使用拉曼显微镜生物分子的研究。5、10、15 20-tetrakis (1-methyl-4-pyridyl)卟啉(TMPyP),氨基酸色氨酸,磷脂1 2-distearoyl -sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC)作为测试生物分子。Ag)胶体/生物分子滴干玻璃支持形成一个环的边缘部分下降几乎所有的纳米颗粒的聚集。这个特定的干燥过程促进吸附研究生物分子的高度加强网站(“热点”)以及集中他们的戒指。我们能够获得SE (R)遥感光谱的戒指不能获得直接从Ag)胶体解决方案(SERRS频谱 1 × 1 0 − 1 0 M TMPyP 1 s积累时间,ser频谱 2 × 1 0 − 7 米DSPC)。尽管光谱非再生性和虚假的乐队的问题在某些情况下,ser显微镜研究生物分子使用干Ag)胶体/吸附物系统提高ser适用性和灵敏度相比,直接从Ag)胶体溶液测量。

1。介绍

表面增强拉曼散射(ser)光谱学是一个非常有用的检测和分析技术的增强拉曼散射分子吸附在粗糙金属表面(1,2]。增强通常是106,但非常的选择性激发high-enhancing网站(“热点”)可以给ser增强的1012允许甚至单分子检测(1,2]。

金银胶体悬浮液由化学还原仍然属于受欢迎SERS-active基板由于其简单和廉价的准备和足够的ser增强。胶体解决方案的缺点是他们低光谱重现性由于胶体聚合通常提高ser增强,但很难控制2]。此外,溶液中聚合物的扩散导致信号波动。可以获得更稳定的ser基质固定玻璃的胶体纳米颗粒通过硅烷(3,4)或干燥(2,4,5]。在后一种情况下,在胶体的蒸发或胶体/玻璃表面上被吸附物下降“咖啡环效应”(6]原因形成的环的接触线下降包含大部分的纳米颗粒。聚合纳米粒子在干燥可以创建碎片形聚集的“热点”(2]。可以预计,干燥促进研究化合物的吸附等高度提高网站集中在环。虽然干滴均匀和可再生的基板(2],ser测量从环可以带来一些优势相比,测量直接从胶体溶液。

在这个贡献我们报告的应用干Ag hydroxylamine-reduced胶体降到SE (R) RS使用拉曼显微分光计研究生物分子。我们选择5、10、15日20-tetrakis (1-methyl-4-pyridyl)卟啉(TMPyP),氨基酸色氨酸,磷脂distearoylphosphatidylcholine (DSPC)作为测试生物分子。

2。实验

AgNO3,在北半球2哦·盐酸、氢氧化钠、5、10、15日20-tetrakis (1-methyl-4-pyridyl)卟啉(TMPyP)和色氨酸是从Sigma-Aldrich买来的,1,2-distearoyl -sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC)两代情极性脂质,Inc .)去离子水18 MΩcm比电阻的使用。脂质体的~ 400 nm直径由挤压1毫克/毫升(1.3毫米)DSPC水悬架通过LiposoFast-Basic的聚碳酸酯膜过滤装置(Avestin, Inc .) [7]。

Ag)胶体被减少AgNO准备3通过盐酸羟胺(8)根据协议用于(5]。生物分子的水溶液与Ag)胶体混合获得所需的浓度和~ 2μL胶体/生物分子的混合物是下降了吸管在干净的载玻片(与稀释HNO清洗3和乙醇)。下降在室温下晾干了大约45分钟。

SE (R)遥感光谱共焦拉曼显微分光计记录的LabRam HR800 (Horiba Jobin Yvon)配备600槽/ mm光栅和nitrogen-cooled CCD探测器。目标(100 x, NA = 0.9或50 x, NA = 0.7)提供1 - 2μ米激光点的样本。激发行514.5 nm的基于“增大化现实”技术+激光(干预流浪,权力~ 0.19 mW样本)和632.8 nm内部氦氖激光器(在示例~ 0.07 mW)。光谱收集在室温(20°C)。显微图像的干滴被内置的数码相机使用目标5倍和50倍。

3所示。结果与讨论

Ag)胶体混合TMPyP、色氨酸或DSPC下降仔细清洁玻璃表面形成一个环的边缘部分的下降几乎所有的纳米颗粒聚集。这样的结构如图的一个例子1Ag)与TMPyP hydroxylamine-reduced胶体(1×10−7米浓度)。环由大聚合胶体纳米颗粒和氯化钠晶体来自胶体制备。形成一个清晰可辨的环观察各种TMPyP浓度,也就是说,不同的胶体的聚合状态,包括强烈的聚合(1×10−6米)和非聚合(1×10−9M和低)Ag)胶体/ TMPyP系统,虽然环为每个特定TMPyP浓度有不同的宽度。

(一)
(一)
(b)
(b)
图1
光学显微镜图像的干Ag hydroxylamine-reduced胶体/ TMPyP下降1×10−7M TMPyP浓度:边缘部分的下降(a)和环(b)的细节。

TMPyP爵士是一个合适的分子,因为它提供了高ser信号由于其结构和正电荷,这有助于在Ag纳米颗粒吸附负离子包围。我们测量的浓度依赖SERRS的TMPyP 514.5 nm激发光谱浓度范围1×10−6m - 1×10−10米和1秒累积时间(共振喇曼散射是因为TMPyP励磁落入一个吸收q波段)。的一个例子1×10的SERRS频谱−8M TMPyP是显示在图2(光谱(a))。它显示了金属化作用(乐队在1364厘米的迹象−1和1562厘米−1),属于金属化作用形成的Ag原子(0)(可能引起氯化物中胶体从减少代理)都纳入卟啉重点(9]。TMPyP(标记为特征的光谱谱图(a)2)观察对所有研究TMPyP浓度为1×10(甚至−10米)虽然有些其他的乐队不是可以看到TMPyP分配。这些伪谱带(波动较窄的光谱区1200 - 1700厘米−1和/或两大乐队在maxima ~ 1350厘米−1和~ 1580厘米−1)来自碳物种污染和/或燃烧的样本4]。然而,在干燥的情况下下降,问题与虚假的乐队是由硅烷(Ag)纳米颗粒固定化相比可以忽略不计4]。我们必须强调SERRS光谱的低浓度TMPyP (1×10−10米发现即使是1 s积累时间)不能直接从Ag)胶体溶液测量。


图2
SE (R)的例子RS光谱从干Ag)获得胶体/生物分子(a) 1×10滴−7M TMPyP (514.5 nm励磁,1 s), (b) 1×10−5M色氨酸(632.8 nm励磁,1 s×60)和(c) 2×10−6M (1.7×10−3毫克/毫升)DSPC (632.8 nm励磁,5 s×40)。

ser光谱获得的色氨酸使用Ag)胶体最近发表在文献[10- - - - - -12),但结果显著不同。这样的差异可以解释为特定的实验条件(pH值、使用Ag)胶体及其激活的吸附模式,因此表面取向的色氨酸,等等)。我们测量ser 1×10的光谱−5色氨酸为632.8 nm激发。一个例子是频谱图(b)2。我们必须注意我们的ser光谱色氨酸是完全不同的比通过阿里et al。10从相同的ser系统(干hydroxylamine-reduced Ag)胶体/色氨酸下降),但在良好的协议与拉曼光谱测量Ag)胶体解决方案(11,12)和固体粉末(12]。在图2谱(b),只有一定光谱波段,可以分配给色氨酸标记(12]。我们注意一些虚假的乐队燃烧引起的样本可能发生在特定的地点和/或使用更高的激光功率。

ser的研究脂质使用Ag)胶体解决方案没有被报道。存在两个带正电和负电的脂质脂质胶体纳米颗粒上的吸附变得更加困难。此外,脂质长链可能会阻碍纳米粒子聚合。我们能够获得ser光谱的DSPC 2×10−6M和2×10−7米从干Ag)胶体浓度使用632.8 nm兴奋滴。DSPC制备脂质体的球形脂质影响和代表一个好的模型的生物膜。的一个例子DSPC ser频谱的2×10−6M浓度显著的光谱波段的磷脂图所示2(频谱(c))。光谱特性同意那些正常的拉曼光谱的磷脂酰胆碱(7,13尽管一些虚假的乐队发生。没有获得直接从ser光谱DSPC Ag)胶体溶液的浓度。

4所示。结论

Ag hydroxylamine-reduced胶体/生物分子减少了仔细清洁玻璃表面形成一个环的边缘部分的下降几乎所有的纳米颗粒聚集。似乎干燥过程促进一些分析物吸附在Ag纳米颗粒(如脂质)和“热点”提供巨大的ser增强环内创建。因此,使用这种结构,SE (R) RS光谱无法获得直接从Ag)胶体解决方案(例如1×10−10M TMPyP 1 s积累时间,磷脂DSPC)。尽管光谱非再生性和虚假的乐队的问题在某些情况下,ser显微镜研究生物分子使用干Ag)胶体/吸附物系统提高ser适用性和灵敏度相比,直接从Ag)胶体溶液测量。

确认

支持的工作是教育部的资助,青年和体育部长(SVV 265 304)和捷克科学基金会(P208/10/0941)。