التحليل الحيوي لتشتت رامان المحسن بالسطح الخالي من الملصقات استنادا إلى مجسات نانوية Au@Carbon نقطة

Summary

في هذه الدراسة ، قمنا بتطوير مسبار نانوي لبصمات الأصابع منخفض التكلفة معزز بالسطح (SERS) مع توافق حيوي مناسب لإظهار التصوير الحيوي للخلايا الحية الخالية من الملصقات واكتشاف سلالتين بكتيرية ، موضحين بالتفصيل كيفية الحصول على أطياف SERS للخلايا الحية بطريقة غير مدمرة.

Abstract

جذبت تقنية تشتت رامان المحسن سطحيا (SERS) المزيد والمزيد من الاهتمام في المجال الطبي الحيوي نظرا لقدرتها على توفير معلومات البصمة الجزيئية للعينات البيولوجية ، فضلا عن إمكاناتها في تحليل الخلية الواحدة. يهدف هذا العمل إلى وضع استراتيجية بسيطة للتحليل الحيوي SERS الخالي من الملصقات بناء على مجسات نانوية نقطية Au@carbon (Au@CDs). هنا ، يتم استخدام الأقراص المدمجة المشتقة من البوليفينول كمختزل لتجميع الهياكل النانوية Au@CD الغلاف الأساسي بسرعة ، مما يسمح بأداء SERS القوي حتى عندما يكون تركيز الميثيلين الأزرق (MB) منخفضا مثل ^10-9 M ، بسبب آلية تعزيز Raman التعاونية. بالنسبة للتحليل الحيوي ، يمكن أن يكون Au@CDs بمثابة مستشعر نانوي فريد من نوعه SERS لتحديد المكونات الخلوية للعينات الحيوية (مثل الخلايا السرطانية والبكتيريا). يمكن تمييز البصمات الجزيئية من الأنواع المختلفة بعد الجمع مع تحليل المكون الرئيسي. بالإضافة إلى ذلك ، Au@CDs أيضا تمكين تصوير SERS الخالي من الملصقات لتحليل ملفات تعريف التركيب داخل الخلايا. تقدم هذه الاستراتيجية تحليلا حيويا ممكنا وخاليا من الملصقات SERS ، مما يفتح آفاقا جديدة للتشخيص النانوي.

Introduction

يعد تحليل الخلية الواحدة ضروريا لدراسة الكشف عن عدم التجانس الخلوي وتقييم الحالة الشاملة للخلية. تتطلب استجابة الخلية الفورية للبيئة المكروية أيضا تحليل الخلية الواحدة¹. ومع ذلك ، هناك بعض القيود على التقنيات الحالية. يمكن تطبيق اكتشاف التألق على تحليل الخلية الواحدة، ولكنه محدود بسبب الحساسية المنخفضة. تنشأ تحديات أخرى من الخلفية الفلورية المعقدة للخلايا والتبييض الضوئي الفلوري تحت التشعيع طويل^{الأجل 2}. قد يكون تشتت رامان المعزز سطحيا (SERS) مؤهلا من حيث تحليل الخلية الواحدة نظرا لمزاياه ، بما في ذلك (1) عكس معلومات البصمة الجزيئية الجوهرية والوضع الفوري ، (2) حساسية السطح العالية للغاية ، (3) الكشف المتعدد المريح ، (4) ....

Protocol

1. تلفيق Au@CDs

ملاحظة: يوضح الشكل 1 إجراء تصنيع Au@CDs.

1. تحضير محلول CD باستخدام حامض الستريك (CA) وحمض الغال (GA) عبر إجراء معالجة حرارية مائية نموذجي¹⁸. أضف 100 ميكرولتر من 3.0 مجم مل ^-1 من محلول القرص المضغوط المحضر إلى 200 ميكرولتر من 10 مللي مول من حمض الكلوروريك (HAuCl₄) (انظر جدول المواد) في درجة حرارة الغرفة لمدة 10 ثوان حتى يتم إنتاج معلق أرجواني.
2. قم بطرد مركزي للتعليق الأرجواني عند 4000 × جم لمدة 10 دقائق في درجة حرارة الغرفة وقم بإزالة المادة الطافية برفق باستخدام ماصة إذا كان من الصع....

النتائج

يوضح الشكل 1 تصنيع Au@CDs. تم إعداد الأقراص المدمجة من CA و GA عبر عملية حرارية مائية نموذجية¹⁸. تم تصنيع Au@CDs بسرعة عن طريق تقليل HAuCl₄ بواسطة أقراص مضغوطة في وسط مائي في درجة حرارة الغرفة. يمكن ملاحظة حجم وشكل الأقراص المدمجة Au@CDs بواسطة TEM و TEM

Discussion

باختصار ، تم تصنيع Au@CDs بغلاف قرص مضغوط فائق النحافة يبلغ 2.1 نانومتر بنجاح. تظهر المركبات النانوية حساسية SERS أعلى من Au NPs النقية. أيضا ، تمتلك Au@CDs أداء ممتازا في التكاثر والاستقرار على المدى الطويل. تتضمن الأبحاث الإضافية أخذ Au@CDs كركائز لإجراء تصوير SERS لخلايا A549³¹ وللكشف عن سلالت.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
10x PBS buffer (Cell culture)	Langeco Technology	BL316A
6 well cell culture plate	LABSELECT	11110
Cell Counting Kit-8 (CCK-8)	GLPBIO	GK10001
Citric acid	Shanghai Aladdin Biochemical Technology	C108869
CO2 incubator	Thermo Fisher Technologies	3111
Constant temperature magnetic agitator	Sartorius Scientific Instruments	SQP
Cryogenic high speed centrifuge	Shanghai Boxun	SW-CJ-2FD
DMEM high glucose cell culture medium	Procell	PM150210
Electronic balance	Sartorius Scientific Instruments	SQP
Enzyme marker	Thermo Fisher Technologies	3111
Fetal bovine serum	Zhejiang Tianhang Biological Technology	11011-8611
Figure 1	Figdraw.
Fourier infrared spectrometer	Thermo, America	Nicolet 380
Freeze dryer	Tecan	Infinite F50
Gallic acid	Shanghai Aladdin Biochemical Technology	G104228
Handheld Raman spectrometer	OCEANHOOD, Shanghai, China	Uspectral-PLUS
HAuCl4	Guangzhou Pharmaceutical Company (Guangzhou)
High resolution transmission electron microscope	Thermo Fisher Technologies	FEI Tecnai G2 Spirit T12
High temperature autoclave	Shanghai Boxun	YXQ-LS-50S
Inverted microscope	Nanjing Jiangnan Yongxin Optical	XD-202
LB Broth BR	Huankai picoorganism	028320
Medical ultra-low temperature refrigerator	Thermo Fisher Technologies	ULTS1368
Methylene blue	Sigma-Aldrich
Pancreatin Cell Digestive Solution	beyotime	C0207
Penicillin streptomycin double resistance	Shanghai Boxun	YXQ-LS-50S
Pure water meter	Millipore, USA	Milli-Q System
Raman spectrometer	Renishaw
Sapphire chip	beyotime
Thermostatic water bath	Changzhou Noki
Ultra-clean table	Shanghai Boxun	SW-CJ-2FD
Uv-visible light absorption spectrometer	MADAPA, China	UV-6100S
Wire 3.4	Renishaw