JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

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 طويلالأجل 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) الثبات الضوئي العالي ، (5) يمكن قياس الكشف للتحليل المقارن ، (6) تجنب التألق الذاتي الخلوي مع إثارة الطول الموجي NIR ، (7) يمكن إجراء الكشف في مائي خلوي البيئة ، و (8) يمكن توجيه الكشف إلى منطقة معينة داخل الخلية3،4،5.

هناك آليتان معترف بهما على نطاق واسع لفهم SERS كظاهرة أساسية: التحسين الكهرومغناطيسي (EM) كسبب مهيمن والتحسين الكيميائي (CM). يشير EM ، في تردد معين للمجال المثير ، إلى تذبذب الإلكترونات الجماعية التي تحركها الموجات الكهرومغناطيسية عندما يتطابق تردد الضوء الساقط مع تردد الإلكترونات الحرة المتذبذبة في المعدن ، مما يؤدي إلى رنين البلازمون السطحي (SPR). عندما يحدث SPR الموضعي (LSPR) من خلال اصطدام الليزر الساقط بالجسيمات النانوية المعدنية (NPs) ، فإنه يؤدي إلى امتصاص الرنين أو تشتت الضوء الساقط. وبالتالي ، يمكن تعزيز كثافة المجال الكهرومغناطيسي السطحي ل NPs المعدنية من قبل اثنين إلى خمسة أوامر4. ومع ذلك ، فإن مفتاح التحسين الهائل في SERS ليس NP معدني واحد ، ولكن الفجوة بين اثنين من NPs ، مما يخلق نقاطا ساخنة. يتم إنشاء CM من جانبين ، بما في ذلك (1) التفاعلات بين الجزيئات المستهدفة و NPs المعدنية و (2) الجزيئات المستهدفة القادرة على نقل الإلكترونات من / إلى NPsالمعدنية 4,5. يمكن العثور على تفاصيل أكثر شمولا في مقالات المراجعة4 و 5 هذه. تم تقديم العديد من الطرق الواعدة للاستشعار الحيوي SERS والتصوير في الخلايا الحية في الأدبيات السابقة ، على سبيل المثال ، الكشف عن الخلايا المبرمج6 ، والبروتينات في العضيات7 ، و miRNAsداخل الخلايا 8 ، والأغشية الدهنية الخلوية ،9السيتوكينات10 ، والمستقلبات11 في الخلايا الحية ، وكذلك تحديد الخلايا ومراقبتها عن طريق تصوير SERS متحد البؤر2 ، 11,12,13. ومن المثير للاهتمام ، أن SERS الخالية من الملصقات تقدم الميزة الفريدة ل SERS ، والتي يمكن أن تصف الأطياف الجزيئية الداخلية5.

تتمثل إحدى المشكلات الرئيسية ل SERS الخالية من الملصقات في الركيزة العقلانية والموثوقة. ركائز SERS النموذجية هي NPs المعدنية النبيلة بسبب قدرتها الممتازة على تشتيت الكثير من الضوء14. في الوقت الحاضر ، يتم إيلاء المزيد والمزيد من الاهتمام للمركبات النانوية بسبب خصائصها الفيزيائية والكيميائية الرائعة والتوافق الحيوي. والأهم من ذلك ، يمكن أن تظهر المركبات النانوية نشاطا أفضل ل SERS بسبب EM الشديد الناجم عن النقاط الساخنة على الهجينة النانوية والتعزيز الكيميائي الإضافي الناشئ عن المواد غير المعدنية الأخرى15. على سبيل المثال ، استخدم Fei et al. النقاط الكمومية MoS2(QDs) كمخفضات لتجميع المركبات النانوية AuNP@MoS 2 QD لتصوير SERS القريب من الأشعة تحت الحمراء (NIR) الخالي من الملصقات لخلية سرطان الثدي 4T1 للفأر (خلايا 4T1) 16. أيضا ، قام Li et al. بتصنيع ركيزة 2D SERS تتكون من صفائح Au NPs و 2D hafnium ditelluride النانوية لقياسات SERS الخالية من الملصقات للبكتيريا المسببة للأمراض المنقولة بالغذاء17. في الآونة الأخيرة ، تم استخدام نقاط الكربون (CDs) ، مانحة جيدة للإلكترون ، كمختزلات بدون مختزلات أو تشعيع آخر لتجميع مجسات نانوية نقطية Au@carbon (Au@CDs) 18 ، والتي تم الإبلاغ عنها لتكون مواد فعالة لتعزيز نشاط SERS بناء على تأثير نقل الشحنة (CT) بين نوى Au وأغلفة الأقراص المضغوطة 19,20. أكثر من ذلك ، يتم التعرف على الأقراص المدمجة كعامل تغطية ومثبت لمنع Au NPs من تجميع21. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يفتح المزيد من الاحتمالات للتفاعلات مع التحليلات ، حيث يمكن أن يوفر عددا كبيرا من المواقع الملزمة والنشطة20. بالاستفادة مما سبق ، طور Jin et al. طريقة سريعة ويمكن التحكم فيها لتصنيع NPs Ag@CD بخصائص SERS الفريدة والأنشطة التحفيزية الممتازة لمراقبة التفاعلات التحفيزية غير المتجانسة في الوقت الفعلي18.

هنا ، تم عرض طريقة سهلة ومنخفضة التكلفة لتصنيع ركائز SERS ذات القشرة الأساسية Au@CD لتحديد المكونات الخلوية والتصوير الحيوي للخلايا الحية SERS الخالية من الملصقات ، وكذلك للكشف عن الإشريكية القولونية (E. coli) والمكورات العنقودية الذهبية (S. aureus) والتمييز بينهما ، مما يبشر بالخير للتشخيص المبكر للمرض وفهم أفضل للعمليات الخلوية.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

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 الصعب إزالة الغرويات Au@CD.
  3. أعد تعليق Au@CDs ب 200 ميكرولتر من الماء منزوع الأيونات (مقاومة 18.2 متر مكعب) لغسل الأقراص المضغوطة الزائدة.
  4. كرر الخطوة 1.2 واحصل على NPs ذات الغلاف الأساسي ، وأعيد تشتيتها في 100 ميكرولتر من الماء منزوع الأيونات ، واحفظه عند 4 درجات مئوية. يمكن تخزين NPs لمدة 1 شهر.

2. توصيف Au@CDs

  1. المجهر الإلكتروني النافذ (TEM)
    1. اترك القرص المضغوط وعينات Au@CD طوال الليل عند -80 درجة مئوية لتجف بالتجميد من محلول مجمد وسحقها بعد التجفيد إلى مسحوق.
    2. تفريق عينات المسحوق التي تم الحصول عليها في الماء منزوع الأيونات بشكل كاف عن طريق صوتنة ، بقوة 100 ٪ ، لمدة 5 دقائق.
    3. قم بإسقاط بضع قطرات من تعليق العينة على شبكة TEM مغلفة بالنحاس مغطاة بغشاء كربوني مزركش ، والتقط الصور بعد التجفيف باستخدام مجهر إلكتروني ناقل بجهد تسارع 200 كيلو فولت (انظر جدول المواد).
  2. التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FT-IR)
    1. كرر الخطوة 2.1.1 للحصول على عينات الطاقة ، وقم بطحن بعض جزيئات KBr المجففة مسبقا إلى مساحيق في هاون ، وأضف قليلا من العينة ، واخلطها مع مساحيق KBr في وقت واحد لتوصيف الأشعة تحت الحمراء16.
  3. مطيافية امتصاص الأشعة فوق البنفسجية المرئية القريبة من الأشعة تحت الحمراء (UV-vis-NIR)
    1. قم بإعداد تعليق الأقراص المدمجة Au@CDs بتركيز مناسب للتأكد من أن الامتصاص أقل من واحد وإجراء توصيف الأشعة فوق البنفسجية مقابل NIR16.
  4. رامان سبكترا
    1. قم بتشغيل ليزر أشباه الموصلات 785 نانومتر ، بقوة ليزر تبلغ 10 ميجاوات وتكبير اعتراض يبلغ 20 ضعفا. اضبط مدة التعرض على 5 ثوان وعدد التراكمات على ثلاثة.
    2. أضف حجما متساويا من عينات Au@CDs المحضرة إلى 5 ميكرولتر من محلول الميثيلين الأزرق (MB) واخلطه جيدا.
    3. ضع قطرة من التعليق على الركيزة النحاسية لجمع أطياف SERS.

3. ثقافة الخلية

  1. زراعة خلايا سرطان الرئة الظهارية البشرية (خلايا A549 ، تمر في المختبر) في وسط النسر المعدل (DMEM) من Dulbecco مع 10٪ مصل بقري جنيني (FBS) و 1٪ بنسلين-ستربتومايسين واحتضانها في حاضنة مرطبة عند 37 درجة مئوية مع 5٪ CO2.
  2. قم بزرع الخلايا في 96 لوحة بئر (1 × 105 خلايا / بئر) ومعالجتها Au@CDs بتركيزات مختلفة في حدود 20-100 ميكرومتر. استخدم مجموعة فحص CCK-8 لقياس صلاحية الخلية (انظر جدول المواد). يتم استخدام ثلاث نسخ مكررة مستقلة في كل علاج.
  3. لإجراء تجارب SERS ، تابع اتباع الخطوات أدناه:
    1. ضع رقاقة ياقوت معقمة (انظر جدول المواد) في ألواح 12 بئرا ثم بذر الخلايا في بئر واحدة مع 1 مل من الوسط. احتضان الألواح في حاضنة مرطبة عند 37 درجة مئوية مع 5٪ CO2طوال الليل للوصول إلى التقاء 70٪ -80٪.
    2. أضف Au@CDs إلى البئر الفردي واحتضانه لمدة 4-6 ساعات.
      ملاحظة: قبل الحضانة ، اختبر استقرار الركائز ، وخاصة مرحلة الحل NPs. هذه المواد عرضة للتحلل من خلال عمليات الذوبان والتجميع والترسيب أثناء التخزين والاستخدام ، مما قد يقلل من خسائر EM ويقلل من نشاط SERS. والأهم من ذلك ، بالنسبة للامتصاص الخلوي ، يمكن أن يتأثر إلى حد كبير بحجم NPs22.
    3. أثناء الحضانة ، ستدخل الركائز الخلايا من خلال امتصاص الخلايا الداخلية. بعد الحضانة ، راقب الخلايا تحت المجهر الضوئي حتى يتم رؤية بعض الجسيمات السوداء داخل الخلايا.
      ملاحظة: إذا كانت شدة SERS ضعيفة ، فحاول تحسين تركيز Au@CD أو إطالة وقت الحضانة.
    4. قم بإزالة الوسط ، واشطف رقائق الياقوت برفق بمحلول ملحي مخزن بالفوسفات (PBS) ، وقم بغمسها في برنامج تلفزيوني لاكتشاف SERS16.

4. تجارب SERS الخلوية

  1. افتح الكمبيوتر ، وقم بتشغيل مطياف Raman ، وابدأ تشغيل البرنامج ثم قم بتشغيل ليزر 785 نانومتر (انظر جدول المواد).
  2. انقر فوق قياس جديد وابدأ عملية اكتساب طيفية جديدة. معايرة17 مع رقائق السيليكون قبل قياس العينة.
  3. التقط عدسة موضوعية بمعدل 20 ضعفا لضمان ملاحظة صورة خلوية واضحة ، ثم قم بتغيير العدسة الشيئية إلى 50x. اضبط طاقة الليزر من الأقل إلى الأعلى ووقت التعرض المناسب والتراكمات.
    ملاحظة: قبل قياس SERS ، تحقق من طاقة الليزر المناسبة لمنع تلف الخلايا الذي لا رجعة فيه وتأكد من اتساق معلمات الاستحواذ. ترتبط شدة SERS بقوة الليزر وحجم البقعة والتراكم ووقت التعرض.
  4. اختر نقطة من الخلايا لقياسها وانقر فوق تشغيل. يتم قياس كل خلية ب 20 نقطة ، ويتم قياس 10 خلايا لأخذ المتوسط.
    ملاحظة: المكونات داخل الخلايا معقدة ، مما يؤدي إلى تباين واسع في الأطياف. لذلك ، خذ أطيافا في مناطق خلوية مماثلة وخذ أكبر عدد ممكن من الأطياف.
  5. احفظ الأطياف.
  6. انقر فوق الحصول على صورة New Streamline ، ثم انقر فوق مراجعة الفيديو ، وحدد النطاق المراد تصويره ، وانقر فوق موافق. اضبط المعلمات: انسيابية حافة 785 نانومتر ، مركز 1200 سم -1 ، مدة التعرض 5 ثوان ، عدد التراكمات ثلاثة ، وطاقة الليزر إلى 50٪.
  7. انقر فوق تصوير جديد من المعيشة ، واختر إشارة إلى خط الأساس ، واضبط النطاق من الحد الأول 625 إلى الحد الثاني 1700 ، ثم انقر فوق إعداد المنطقة. ثم اضبط الخطوات المناسبة ، وانقر فوق تطبيق وموافق. أخيرا ، انقر فوق تشغيل لبدء إجراء تصوير SERS.

5. الثقافة البكتيرية وقياسات SERS

  1. تمييع الثقافات الليلية للإشريكية القولونية والمكورات العنقودية الذهبية (1: 100) في 5 مل من وسط Luria-Bertani (LB) الجديد (انظر جدول المواد). بعد النمو عند 37 درجة مئوية إلى A600 0.4 إلى 0.6 ، قم بطرد مركزي للثقافة عند 5000 × جم لمدة 5 دقائق لتكوير الخلايا.
  2. أعد تعليق الكريات في 1 مل من PBS متبوعا بالطرد المركزي لمدة 5 دقائق 5,000 × جم (في درجة حرارة الغرفة) مرتين.
  3. امزج المزرعة البكتيرية مع Au@CDs وراقب الخليط مباشرة تحت منصة SERS.

6. تحليل البيانات

  1. قم بتنعيم الأطياف وتصحيح خط الأساس.
  2. قم بإجراء تحليل المكون الرئيسي (PCA)16 باستخدام البيانات المعالجة.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

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

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

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...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (32071399 و 62175071) ، وبرنامج العلوم والتكنولوجيا في قوانغتشو (2019050001) ، ومؤسسة قوانغدونغ للبحوث الأساسية والتطبيقية (2021A1515011988) ، والأساس المفتوح للمختبر الرئيسي للعلوم والتكنولوجيا الإلكترونية الضوئية للطب (جامعة فوجيان نورمال) ، وزارة التعليم ، الصين (JYG2009).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
10x PBS buffer (Cell culture)Langeco TechnologyBL316A
6 well cell culture plateLABSELECT11110
Cell Counting Kit-8 (CCK-8)GLPBIOGK10001
Citric acidShanghai Aladdin Biochemical TechnologyC108869
CO2 incubatorThermo Fisher Technologies3111
Constant temperature magnetic agitatorSartorius Scientific InstrumentsSQP
Cryogenic high speed centrifugeShanghai BoxunSW-CJ-2FD
DMEM high glucose cell culture mediumProcellPM150210
Electronic balanceSartorius Scientific InstrumentsSQP
Enzyme markerThermo Fisher Technologies3111
Fetal bovine serumZhejiang Tianhang Biological Technology11011-8611
Figure 1Figdraw.
Fourier infrared spectrometerThermo, AmericaNicolet 380
Freeze dryerTecanInfinite F50
Gallic acidShanghai Aladdin Biochemical TechnologyG104228
Handheld Raman spectrometerOCEANHOOD, Shanghai, ChinaUspectral-PLUS
HAuCl4Guangzhou Pharmaceutical Company (Guangzhou)
High resolution transmission electron microscopeThermo Fisher TechnologiesFEI Tecnai G2 Spirit T12
High temperature autoclaveShanghai BoxunYXQ-LS-50S figure-materials-1875
Inverted microscopeNanjing Jiangnan Yongxin OpticalXD-202
LB Broth BRHuankai picoorganism028320
Medical ultra-low temperature refrigeratorThermo Fisher TechnologiesULTS1368
Methylene blueSigma-Aldrich
Pancreatin Cell Digestive SolutionbeyotimeC0207
Penicillin streptomycin double resistanceShanghai BoxunYXQ-LS-50S figure-materials-2549
Pure water meterMillipore, USAMilli-Q System
Raman spectrometerRenishaw
Sapphire chipbeyotime
Thermostatic water bathChangzhou Noki
Ultra-clean tableShanghai BoxunSW-CJ-2FD
Uv-visible light absorption spectrometerMADAPA, ChinaUV-6100S
Wire 3.4Renishaw

References

  1. Zenobi, R. Single-cell metabolomics: analytical and biological perspectives. Science. 342 (6163), 1243259(2013).
  2. Dong, C., et al. Simultaneous visualization of dual intercellular signal transductions via SERS imaging of membrane proteins dimerization on single cells. ACS Nano. 16 (9), 14055-14065 (2022).
  3. Lane, L. A., Qian, X., Nie, S. SERS nanoparticles in medicine: from label-free detection to spectroscopic tagging. Chemical Reviews. 115 (19), 10489-10529 (2015).
  4. Langer, J., et al. Present and future of surface-enhanced Raman scattering. ACS Nano. 14 (1), 28-117 (2020).
  5. Zong, C., et al. Surface-enhanced Raman spectroscopy for bioanalysis: reliability and challenges. Chemical Reviews. 118 (10), 4946-4980 (2018).
  6. Jiang, X., et al. Surface-enhanced Raman scattering-based sensing in vitro: facile and label-free detection of apoptotic cells at the single-cell level. Analytical Chemistry. 85 (5), 2809-2816 (2013).
  7. Qi, G., Diao, X., Hou, S., Kong, J., Jin, Y. Label-free SERS detection of protein damage in organelles under electrostimulation with 2D AuNPs-based nanomembranes as substrates. Analytical Chemistry. 94 (43), 14931-14937 (2022).
  8. Wang, J., et al. Trimer structures formed by target-triggered AuNPs self-assembly inducing electromagnetic hot spots for SERS-fluorescence dual-signal detection of intracellular miRNAs. Biosensors and Bioelectronics. 224, 115051(2023).
  9. Živanović, V., Milewska, A., Leosson, K., Kneipp, J. Molecular structure and interactions of lipids in the outer membrane of living cells based on surface-enhanced Raman scattering and liposome models. Analytical Chemistry. 93 (29), 10106-10113 (2021).
  10. Cong, L., et al. Microfluidic droplet-SERS platform for single-cell cytokine analysis via a cell surface bioconjugation strategy. Analytical Chemistry. 94 (29), 10375-10383 (2022).
  11. Tan, Z., Zhu, C., Han, L., Liao, X., Wang, C. SERS and dark-field scattering dual-mode detection of intracellular hydrogen peroxide using biocompatible Au@ COF nanosensor. Sensors and Actuators B: Chemical. 373, 132770(2022).
  12. Pan, X. T., et al. Super-long SERS active single silver nanowires for molecular imaging in 2D and 3D cell culture models. Biosensors. 12 (10), 875(2022).
  13. Liu, Z., et al. A two-dimensional fingerprint nanoprobe based on black phosphorus for bio-SERS analysis and chemo-photothermal therapy. Nanoscale. 10 (39), 18795-18804 (2018).
  14. Bruzas, I., Lum, W., Gorunmez, Z., Sagle, L. Advances in surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) substrates for lipid and protein characterization: sensing and beyond. Analyst. 143 (17), 3990-4008 (2018).
  15. Li, D., et al. SERS analysis of carcinoma-associated fibroblasts in a tumor microenvironment based on targeted 2D nanosheets. Nanoscale. 12 (3), 2133-2141 (2020).
  16. Fei, X., et al. Synthesis of Au NP@MoS2quantum dots core@shell nanocomposites for SERS bio-analysis and label-free bio-imaging. Materials. 10 (6), 650(2017).
  17. Li, Y., et al. Rapid label-free SERS detection of foodborne pathogenic bacteria based on hafnium ditelluride-Au nanocomposites. Journal of Innovative Optical Health Sciences. 13 (5), 2041004(2020).
  18. Jin, J., et al. Precisely controllable core-shell Ag@ carbon dots nanoparticles: application to in situ super-sensitive monitoring of catalytic reactions. ACS Applied Materials & Interfaces. 8 (41), 27956-27965 (2016).
  19. Luo, P., Li, C., Shi, G. Synthesis of gold@ carbon dots composite nanoparticles for surface enhanced Raman scattering. Physical Chemistry Chemical Physics. 14 (20), 7360-7366 (2012).
  20. Li, L., et al. Accurate SERS monitoring of the plasmon mediated UV/visible/NIR photocatalytic and photothermal catalytic process involving Ag@carbon dots. Nanoscale. 13 (2), 1006-1015 (2021).
  21. Wang, X., et al. Reduced state carbon dots as both reductant and stabilizer for the synthesis of gold nanoparticles. Carbon. 64, 499-506 (2013).
  22. Zhu, M., et al. Physicochemical properties determine nanomaterial cellular uptake, transport, and fate. Accounts of Chemical Research. 46 (3), 622-631 (2013).
  23. Li, L., et al. SERS monitoring of photoinduced-enhanced oxidative stress amplifier on Au@ carbon dots for tumor catalytic therapy. Light: Science & Applications. 11 (1), 286(2022).
  24. Fiori, F., et al. Highly photostable carbon dots from citric acid for bioimaging. Materials. 15 (7), 2395(2022).
  25. Chen, X., et al. Preparation of carbon dots-based nanoparticles and their research of bioimaging and targeted antitumor therapy. Journal of Biomedical Materials Research. Part B, Applied Biomaterials. 110 (1), 220-228 (2022).
  26. Chen, M., et al. Red, green, and blue light-emitting carbon dots prepared from gallic acid for white light-emitting diode applications. Nanoscale Advances. 4 (1), 14-18 (2022).
  27. Byram, C., Moram, S. S. B., Shaik, A. K., Soma, V. R. Versatile gold based SERS substrates fabricated by ultrafast laser ablation for sensing picric acid and ammonium nitrate. Chemical Physics Letters. 685, 103-107 (2017).
  28. Efrima, S., et al. Understanding SERS of bacteria. Journal of Raman Spectroscopy. 40 (3), 277-288 (2009).
  29. Movasaghi, Z., Rehman, S., Rehman, I. U. Raman spectroscopy of biological tissues. Applied Spectroscopy Reviews. 42 (5), 493-541 (2007).
  30. Mushtaq, A., et al. Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) for monitoring colistin-resistant and susceptible E. coli strains. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 278, 121315(2022).
  31. Mosier-Boss, P. A., Sorensen, K. C., George, R. D., Obraztsova, A. SERS substrates fabricated using ceramic filters for the detection of bacteria. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 153, 591-598 (2016).
  32. Zhang, P., et al. Dynamic insights into increasing antibiotic resistance in Staphylococcus aureus by label-free SERS using a portable Raman spectrometer. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 273, 121070(2022).
  33. Li, J. F., Zhang, Y. J., Ding, S. Y., Panneerselvam, R., Tian, Z. Q. Core-shell nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy. Chemical Reviews. 117 (7), 5002-5069 (2017).
  34. Bodelon, G., Montes-Garcia, V., Perez-Juste, J., Pastoriza-Santos, I. Surface-enhanced Raman scattering spectroscopy for label-free analysis of P. aeruginosa quorum sensing. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 8, 143(2018).
  35. Weiss, R., et al. Surface-enhanced Raman spectroscopy of microorganisms: limitations and applicability on the single-cell level. Analyst. 144 (3), 943-953 (2019).
  36. Oliveira, K., et al. Multiplex SERS phenotyping of single cancer cells in microdroplets. Advanced Optical Materials. 11 (1), 2201500(2023).
  37. Ho, C. S., et al. Rapid identification of pathogenic bacteria using Raman spectroscopy and deep learning. Nature Communications. 10 (1), 4927(2019).
  38. Spedalieri, C., Kneipp, J. Surface enhanced Raman scattering for probing cellular biochemistry. Nanoscale. 14 (14), 5314-5328 (2022).
  39. Weng, S. Y., et al. Highly sensitive and reliable detection of microRNA for clinically disease surveillance using SERS biosensor integrated with catalytic hairpin assembly amplification technology. Biosensors & Bioelectronics. 208, 114236(2022).
  40. Wang, J. W., et al. Target-triggered nanomaterial self-assembly induced electromagnetic hot-Spot Generation for SERS-fluorescence dual-mode in situ monitoring MiRNA-guided phototherapy. Analytical Chemistry. 93 (41), 13755-13764 (2021).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

196

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved