Finanziamenti dal Consiglio europeo della ricerca nell'ambito settimo programma dell'Unione europea quadro (FP/2007-2013) / ERC Grant accordo n. 615458, il Consiglio svedese della ricerca ed eccellenza Pronova centro per tecnologia della proteina (VINNOVA - svedese Si ringraziano l'agenzia governativa per i sistemi innovativi).

Campioni di siero umano sono stati ottenuti in conformità con i requisiti legali ed etici del paese di raccolta, vale a dire. con l'approvazione di un comitato etico (o simili) e con il consenso scritto del donatore.
1. preparazione: valorizzazione soluzione:
<ol><li>Preparare un tampone a pH 6 MES 10mm sospendendo MES sale di sodio in acqua deionizzata. Regolare il pH a 6 utilizzando una soluzione di NaOH 4m.</li>
	<li>Preparare una soluzione di4 HAuCl in tampone a pH 6 MES 10mm (soluzione 1) da 5 mM.</li>
	<li>Preparare una soluzione di 1,027 M H2O2 in tampone a pH 6 MES 10mm (soluzione 2). Nota: I volumi di soluzione 1 e 2 di soluzione dipende il numero e le dimensioni dei microarrays per essere migliorata. Ad esempio, un microarray di 10x10 mm richiede 100 μL volume totale (soluzione 1 + soluzione 2) per garantire che l'area di microarray è a contatto con la soluzione di valorizzazione. Dopo la diluizione, H2O2 deve essere utilizzato entro circa 30-45 giorni.</li>
</ol>2. nanoparticelle preparazione:
<ol><li>Preparare 40 nm AuNPs come descritto da Bastús et al. 16 brevemente, iniettare 1 mL di precursore di4 HAuCl acquosa 25 mM in una soluzione bollente di 2,2 mM sodio citrato (149 mL). Attendere fino a quando si osserva un colore rosso-vino. Utilizzare questa soluzione di nanoparticelle come semi per la procedura semi-crescita.</li>
	<li>A 90 ° C, iniettare 1 mL di citrato di sodio 60 mM seguito da 1 mL di 25 mM HAuCl4 nel seme contenente soluzione. Dopo 30 min, la reazione è completa. Ripetere il passaggio di seme-crescita al massimo cinque volte fino a 40 nm nanoparticelle sono ottenute, in come descritto da Bastús et al. 16
</li>
	<li>Misurare l'assorbanza UV-vis della soluzione finale di nanoparticelle per determinare le dimensioni delle nanoparticelle. 17 in alternativa, micrografi di trasmissione (TEM) possono essere acquisiti e utilizzati per determinare le dimensioni delle nanoparticelle.</li>
	<li>Preparare 90 nm AgNPs come descritto da Rivero et al. 18 brevemente, aggiungere dimethylaminoborane (DMAB) ad una soluzione agitata vigorosamente di poli (acido acrilico, sale di sodio) (PAA) e AgNO3. Il volume finale della soluzione è di 50 mL e la concentrazione finale di DMAB, PAA e AgNO3 sono 1,6 mM, 10 mM e 3,33, rispettivamente. Nota: 100 nm IONPs modificato con gruppi carbossilici e 50 nm SiNPs modificato con gruppi carbossilici sono stati acquistati.</li>
	<li>Funzionalizzare la AuNPs con anticorpi seguendo il protocollo descritto da Puertas et al. 19 brevemente, aggiungere 1 mg di COOH-PEG-SH (5000 g · mol− 1) ad una soluzione di 1.2x10-9 M AuNPs (densità ottica 10, OD). Regolare il pH a 12 con una soluzione di NaOH M 4.<ol>
<li>Lasciate che la soluzione durante la notte, incubare a temperatura ambiente (~ 22 ° C), in condizioni di agitazione lieve.</li>
		<li>Rimuovere l'eccesso di PEG mediante centrifugazione la soluzione a 13800 x g per 15 min.</li>
		<li>Risospendere il pellet con 500 μL di acqua deionizzata.</li>
		<li>Incubare il AuNPs PEG-modificato con 5 μmol N.-(3-Dimethylaminopropyl)-n '-ethylcarbodiimide cloridrato (EDC) e 7,5 μmol di N-Idrossisulfosuccinimide sale sodico (sulfo-NHS) a 10 mM a pH 6 MES buffer per 30 min a 37 ° C.</li>
		<li>Rimuovere l'eccesso di EDC e sulfo-NHS mediante centrifugazione la soluzione a 13800 x g per 5 min.</li>
		<li>Risospendere il pellet in 500 µ l di tampone a pH 6 MES 10mm e aggiungere 100 g·mL-1 dell'anticorpo. Lasciate che la soluzione Incubare per 2 ore a 37 ° C.</li>
		<li>Rimuovere l'eccesso di anticorpo mediante centrifugazione la soluzione a 13800 x g per 10 min due volte e risospendere il pellet in 500 μL di 10 mM sodio fosfato pH 7.5, tampone di NaCl 0,3 M. Lasciate che la soluzione Incubare 30 min a 37 ° C.</li>
		<li>Rimuovere l'anticorpo rilegato aspecifica mediante centrifugazione la soluzione a 13800 x g per 10 min due volte e risospendere il pellet in 500 μL di 1% albumina di siero bovino (BSA) in tampone a pH 6 MES 10 mM. Incubare i campioni a 4 ° C durante la notte.</li>
		<li>Lavare l'eccesso di BSA di centrifugazione la soluzione a 13800 x g per 10 min due volte e risospendere il pellet in 500 μL di tampone a pH 6 MES 10 mM.</li>
		<li>Seguire i passaggi 2.5.1 attraverso 2.5.9 per la modifica di 5 M AgNPs, 0,5 mg di IONPS e 0,5 mg di SiNPs con l'anticorpo, regolando di conseguenza la quantità di EDC e sulfo-NHS.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. verticale flusso saggi basati su carta:
<ol><li>Preparare i microarrays depositando una gradiente concentrazione di proteina G su membrana di nitrocellulosa carta con una stampante robotica. Dopo la stampa, lasciare che i microarrays asciugare durante la notte a temperatura ambiente (~ 22 ° C).</li>
	<li>Eseguire il test di flusso verticale con la membrana racchiusa in un portafiltro. Flusso di una soluzione di 8 M di IgG-modificato AuNPs utilizzando una pompa ultra-siringa ad un tasso di 1 ml · min− 1. Ripetere questo passaggio con una soluzione di 17 M IgG-modificato AgNPs, 0.1 mg·mL− 1 IgG-modificato SiNPs e 0.1 mg·mL− 1 IgG-modificato IONPs.</li>
	<li>Lasciate che i microarray asciugare a temperatura ambiente (~ 22 ° C) per 30 min e analizzarli in uno scanner piano con una risoluzione di 4800 dpi. Salvare le immagini come file TIFF a 24-bit colore.</li>
</ol>4. test di base di vetro commerciali di riferimento:
<ol><li>Incubare le due lastre di vetro per 120 min per il rilevamento di componenti allergeniche con 4 campioni diversi di siero umano a temperatura ambiente.</li>
	<li>Sciacquare i microarray con acqua deionizzata.</li>
	<li>Incubare una diapositiva con un anticorpo di IgE anti-umano coniugato fluorescente a temperatura ambiente (~ 22 ° C) per 30 min. Incubare la seconda diapositiva con IgE anti-umano dell'anticorpo-modificate AuNPs per 30 min a temperatura ambiente.</li>
	<li>Sciacquare i microarray con acqua deionizzata.</li>
	<li>Misurare l'intensità di fluorescenza del microarray che è stato incubato con l'anticorpo di IgE anti-umani fluorescente con un apparato di scansione laser. Digitalizzare il microarray che è stato incubato con anti-l'umano IgE anticorpo-modificato AuNPs con uno scanner piano per acquisizione del segnale colorimetrico.</li>
	<li>Dopo la digitalizzazione, incubare il microarray con la soluzione di valorizzazione a temperatura ambiente (~ 22° C) per 5 min.</li>
	<li>Lavare l'elettrodo con acqua deionizzata e lasciare asciugare per 10 min a temperatura ambiente (~ 22 ° C).</li>
	<li>Digitalizzare il microarray con uno scanner piano con una risoluzione di 4800 dpi per acquisizione del segnale colorimetrico. Salvare le immagini come 16-bit scala di grigi file TIFF.</li>
</ol>5. Microarray incubazione con soluzione di aumento:
<ol><li>Pre-mescolare la stessa quantità di soluzione 1 e soluzione 2 o mescolare direttamente sulla superficie del sensore e assicurarsi che l'area di interesse sul microarray è coperto con la miscela di soluzione.</li>
	<li>Lasciate che il sensore Incubare a temperatura ambiente con la soluzione di potenziamento per fino a 5 min di incubazione più lungo di tempo può portare una migliore sensibilità così come il più alto rapporto segnale/rumore, soprattutto per i microarrays basati su carta.</li>
	<li>Lavare il microarray di immergendo in acqua deionizzata una volta per 5 s. lasciare asciugare a temperatura ambiente. Nota: Al momento della fase di asciugatura dipende dal materiale del microarray. Per un microarray basati su carta, la fase di asciugatura richiede circa 30 min. Per un microarray di base di vetro, la fase di asciugatura richiede circa 5-10 min.</li>
</ol>6. imaging analisi:
<ol><li>Analizzare l'intensità di fluorescenza con strumento software. Prendere in considerazione tutti i risultati che sono uguali o superiori a 0,3 unità di standardizzare Isac (ISU), seguendo le indicazioni d'uso (DfU) del produttore del sensore.</li>
	<li>Analizzare le intensità colorimetriche utilizzando uno strumento software. Invertire i file di immagine, misurare l'intensità di ogni spot e calcolare l'intensità media pixel. Utilizzare i valori dei punti tripli per calcolare il valore di segnale finale come una media di tre intensità di spot media pixel.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Holzinger, M., Le Goff, A., Cosnier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanomaterials+for+biosensing+applications:+a+review.">Nanomaterials for biosensing applications: a review.</a> Front. Chem. 2, 1 (2014).</li><li>Conde, J., Dias, J. T., Graz&#250;, V., Moros, M., Baptista, P. V., de la Fuente, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Revisiting+30+years+of+biofunctionalization+and+surface+chemistry+of+inorganic+nanoparticles+for+nanomedicine.">Revisiting 30 years of biofunctionalization and surface chemistry of inorganic nanoparticles for nanomedicine.</a> Front. Chem. 2, 48 (2014).</li><li>Sato, K., Onoguchi, M., Sato, Y., Hosokawa, K., Maeda, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-cross-linking+gold+nanoparticle+aggregation+for+sensitive+detection+of+single-nucleotide+polymorphisms:+Optimization+of+the+particle+diameter.">Non-cross-linking gold nanoparticle aggregation for sensitive detection of single-nucleotide polymorphisms: Optimization of the particle diameter.</a> Anal. Biochem. 350 (1), 162-164 (2006).</li><li>Cao, X., Ye, Y., Liu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanoparticle-based+signal+amplification+for+biosensing.">Gold nanoparticle-based signal amplification for biosensing.</a> Anal. Biochem. 417 (1), 1-16 (2011).</li><li>Fraire, J. C., Motrich, R. D., Coronado, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+a+novel+plasmonic+nanoconjugated+analytical+tool+for+ultrasensitive+antigen+quantification.">Design of a novel plasmonic nanoconjugated analytical tool for ultrasensitive antigen quantification.</a> Nanoscale. 8 (39), 17169-17180 (2016).</li><li>Taton, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanometric+DNA+Array+Detection+with+Nanoparticle+Probes.">Scanometric DNA Array Detection with Nanoparticle Probes.</a> Science. 289 (5485), 1757-1760 (2000).</li><li>Cao, C., Gontard, L. C., Thuy Tram, L. L., Wolff, A., Bang, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual+Enlargement+of+Gold+Nanoparticles:+From+Mechanism+to+Scanometric+Detection+of+Pathogenic+Bacteria.">Dual Enlargement of Gold Nanoparticles: From Mechanism to Scanometric Detection of Pathogenic Bacteria.</a> Small. 7 (12), 1701-1708 (2011).</li><li>Lu, Y., Shi, W., Qin, J., Lin, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+cost,+portable+detection+of+gold+nanoparticle-labeled+microfluidic+immunoassay+with+camera+cell+phone.">Low cost, portable detection of gold nanoparticle-labeled microfluidic immunoassay with camera cell phone.</a> Electrophoresis. 30 (4), 579-582 (2009).</li><li>Zhang, M., Wittstock, G., Shao, Y., Girault, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+electrochemical+microscopy+as+a+readout+tool+for+protein+electrophoresis.">Scanning electrochemical microscopy as a readout tool for protein electrophoresis.</a> Anal. Chem. 79 (13), 4833-4839 (2007).</li><li>Zayats, M., Baron, R., Popov, I., Willner, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biocatalytic+Growth+of+Au+Nanoparticles:+From+Mechanistic+Aspects+to+Biosensors+Design.">Biocatalytic Growth of Au Nanoparticles: From Mechanistic Aspects to Biosensors Design.</a> Nano Lett. 5 (1), 21-25 (2005).</li><li>Wang, S., Chen, Z., Choo, J., Chen, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Naked-eye+sensitive+ELISA-like+assay+based+on+gold-enhanced+peroxidase-like+immunogold+activity.">Naked-eye sensitive ELISA-like assay based on gold-enhanced peroxidase-like immunogold activity.</a> Anal. Bioanal. Chem. 408 (4), 1015-1022 (2016).</li><li>de la Rica, R., Stevens, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+ELISA+for+the+ultrasensitive+detection+of+disease+biomarkers+with+the+naked+eye.">Plasmonic ELISA for the ultrasensitive detection of disease biomarkers with the naked eye.</a> Nat. Nanotechnol. 7 (12), 821-824 (2012).</li><li>Liu, D., Yang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glucose+Oxidase-Catalyzed+Growth+of+Gold+Nanoparticles+Enables+Quantitative+Detection+of+Attomolar+Cancer+Biomarkers.">Glucose Oxidase-Catalyzed Growth of Gold Nanoparticles Enables Quantitative Detection of Attomolar Cancer Biomarkers.</a> Anal. Chem. 86 (12), 5800-5806 (2014).</li><li>Qu, W., Liu, Y., Liu, D., Wang, Z., Jiang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Copper-mediated+amplification+allows+readout+of+immunoassays+by+the+naked+eye.">Copper-mediated amplification allows readout of immunoassays by the naked eye.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 50 (15), 3442-3445 (2011).</li><li>Wang, X., Niessner, R., Knopp, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+growth+of+immunogold+for+amplified+optical+detection+of+aflatoxin+B1.">Controlled growth of immunogold for amplified optical detection of aflatoxin B1.</a> Analyst. 140 (5), 1453-1458 (2015).</li><li>Bast&#250;s, N. G. N., Comenge, J. J., Puntes, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetically+controlled+seeded+growth+synthesis+of+citrate-stabilized+gold+nanoparticles+of+up+to+200+nm:+size+focusing+versus+Ostwald+ripening.">Kinetically controlled seeded growth synthesis of citrate-stabilized gold nanoparticles of up to 200 nm: size focusing versus Ostwald ripening.</a> Langmuir. 27 (17), 11098-11105 (2011).</li><li>Haiss, W., Thanh, N. T. K., Aveyard, J., Fernig, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+Size+and+Concentration+of+Gold+Nanoparticles+from+UV-Vis+Spectra.">Determination of Size and Concentration of Gold Nanoparticles from UV-Vis Spectra.</a> Anal. Chem. 79 (11), 4215-4221 (2007).</li><li>Rivero, P. J., Goicoechea, J., Urrutia, A., Arregui, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+both+protective+and+reducing+agents+in+the+synthesis+of+multicolor+silver+nanoparticles.">Effect of both protective and reducing agents in the synthesis of multicolor silver nanoparticles.</a> Nanoscale Res. Lett. 8 (1), 101 (2013).</li><li>Puertas, S., Batalla, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Taking+Advantage+of+Unspecific+Interactions+to+Produce+Highly+Active+Magnetic+Nanoparticle-Antibody+Conjugates.">Taking Advantage of Unspecific Interactions to Produce Highly Active Magnetic Nanoparticle-Antibody Conjugates.</a> ACS Nano. 5 (6), 1-8 (2011).</li><li>Dias, J. T., Svedberg, G., Nystrand, M., Andersson-Svahn, H., Gantelius, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+signal+enhancement+method+for+nanoprobe-based+biosensing.">Rapid signal enhancement method for nanoprobe-based biosensing.</a> Sci. Rep. 7 (1), 6837 (2017).</li><li>Shen, G., Zhang, S., Hu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Signal+enhancement+in+a+lateral+flow+immunoassay+based+on+dual+gold+nanoparticle+conjugates.">Signal enhancement in a lateral flow immunoassay based on dual gold nanoparticle conjugates.</a> Clin. Biochem. 46 (16-17), 1734-1738 (2013).</li><li>Gupta, S., Huda, S., Kilpatrick, P. K., Velev, O. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+and+optimization+of+gold+nanoparticle-based+silver-enhanced+immunoassays.">Characterization and optimization of gold nanoparticle-based silver-enhanced immunoassays.</a> Anal. Chem. 79 (10), 3810-3820 (2007).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Attualmente, tecniche di aumento del segnale per le analisi con rilevazione basata su Nanosonda sono entrambi basati su enzima12, richiedono un secondo set di nanoparticelle per destinazione il rilevamento nanosonde21 o, nel caso di tecniche di colorazione, sono limitate a l'uso di AuNPs o AgNPs come sonde di rilevamento. 22 qui, un metodo semplice, veloce e privo di enzima è descritto per il potenziamento del segnale di saggi basati sul rilevamento Nanosonda. Con questo metodo, è stato possibile migliorare il segnale colorimetrico fornito da 4 tipi di nanosonde: AuNPs, AgNPs, IONPs e SiNPs.
Il fattore di amplificazione osservata per ogni set di nanosonde era di 100 volte, tranne per il SiNPs dove non era possibile a causa della mancanza di segnali di pre-miglioramento quantificazione del fattore di potenziamento. Questo fattore di potenziamento suggerisce che l'efficienza del protocollo è simile in tutti i tipi di nanosonde. Inoltre, quando il protocollo di potenziamento è stato effettuato su un supporto di carta dove è stata stampata una serie di diluizioni di una sospensione AuNPs stock, è stato osservato un fattore di 10000-fold amplificazione. Precedente alla valorizzazione, le macchie visibili con il minor numero di AuNPs erano dove sono state stampate circa 10000 nanoparticelle, dopo il miglioramento le macchie che harboring le nanoparticelle meno di 10 è diventato visibile. 20
Le condizioni stabilite per il protocollo di potenziamento qui presentato hanno permesso approfittando della riduzione di Au3 + Au0 per migliorare il segnale, mantenendo al minimo il rumore di fondo. La valorizzazione può essere eseguita subito dopo il test viene fatto così come sui microarrays che sono stati conservati per fino a parecchi mesi dopo l'analisi è stata eseguita. La soluzione di valorizzazione è costituito da una miscela di 1:1 di soluzione 1 e soluzione 2. Entrambe le soluzioni possono essere precedentemente mescolate o misti direttamente quando pipettato sul microarray. La differenza tra pre-miscelazione o miscelazione diretta colpisce solo la shelf-life della soluzione di potenziamento. Quando pre-miscelati la shelf-life è di 5-7 giorni aumenta a 30-45 giorni se non pre-miscelata.
Un'ulteriore analisi dei risultati ha mostrato che il metodo di valorizzazione non interferisce con l'analisi quantitativa del biosensore. Una correlazione lineare tra l'intensità osservata e la concentrazione dell'analita è stata mantenuta (tabella 1). I dati ottenuti per 4 campioni clinici pre-caratterizzati usando il base di vetro allergene componente microarray immunoassay, con rilevazione della fluorescenza standard e rilevazione colorimetrica, ha mostrato una buona concordanza tra i due metodi di rilevamento. Confronto tra l'intensità media di fluorescenza (MFI) e l'intensità media colorimetrico (MCI), un media R2 = 0.79 + /-0.08 è stata ottenuta quando i dati sono registrati 10 su entrambi gli assi. Questo esperimento ha mostrato che il metodo di valorizzazione può essere applicato a un kit commerciale se utilizza le nanosonde per il rilevamento o può essere adattato per rilevazione basata su Nanosonda.
L'efficacia del metodo di valorizzazione si basa su due aspetti critici. È importante assicurare che la miscela di soluzione 1 e soluzione 2 è omogeneo. Senza una miscela omogenea, il sensore sarà a contatto con le frazioni della soluzione di valorizzazione dove è predominante rispetto a altra soluzione 1 o 2. Che ridurrà l'efficienza della riduzione di Au3 + Au0, danneggiando così l'efficienza del potenziamento. È anche importante avere l'intera area di interesse del microarray a contatto con la soluzione di aumento durante il periodo di incubazione.
Per raggiungere ultrasensibile valorizzazione di un segnale, un tempo di incubazione più lungo (circa 5 min) con la soluzione di aumento sarà richiesto. Per evitare lo sviluppo di rumore di fondo che possa interferire con l'acquisizione del segnale, la superficie di microarray deve essere precedentemente bloccati (ad es. BSA, PEG) per evitare la rapida deposizione aspecifici di Au0 e conseguente formazione di un oro strato.
Una limitazione per il metodo di valorizzazione è l'efficacia intrinseca del dosaggio. Il test richiede avere controlli negativi e positivi da garantire che il potenziamento del segnale osservato può essere attribuito a risultati positivi true. Se c'è un'interazione aspecifica delle nanosonde con il bersaglio, segnali acquisiti dopo aumento non sarà valido.
Altre tecniche di valorizzazione si basano sulla o aggregazione di nanoparticelle o colorazione delle nanoparticelle con un materiale che consente l'acquisizione del segnale migliorata. Promuovendo la raccolta del numero di nanoparticelle presso il sito di rilevamento, l'acquisizione del segnale sarà possibile sia visivamente o misurazioni UV-Vis. 5 queste tecniche di potenziamento del segnale si basano su un sistema di rilevazione in due fasi, la rilevazione iniziale dell'analita di interesse e una seconda fase dove il reporter è necessario per associare al costrutto di rilevamento iniziale. Tali strategie non universalità a causa della necessità di ottimizzazione dei protocolli specifici di potenziamento per ogni tipo di analisi.
Le tecniche di potenziamento colorazione, come macchiatura d'argento, molto come il protocollo qui presentato, consentono la valorizzazione diretta dei costrutti di rilevamento segnale. Tuttavia, a differenza del protocollo che è mostrato qui, macchiatura d'argento ha solo dimostrata di essere applicato a AuNPs o AgNPs. 6 , 7 , 8 , 9
L'applicabilità di questo metodo probabilmente potrebbe estendersi su qualsiasi test che utilizza AuNPs, AgNPs, IONPs o SiNPs come agenti di rilevamento. Ulteriore lavoro è svolto per studiare l'applicazione del metodo in sensori costituiti da altri materiali.

L'utilizzo di nanomateriali quali nanoparticelle d'oro (AuNPs) o nanoparticelle di ossido di ferro (IONPs) ha permesso le applicazioni in biosensori con versatilità e sensibilità migliorata. 1 la pletora dei metodi sviluppati per la decorazione della superficie delle nanoparticelle con vari ligandi, quanto a sfruttare la loro alta superficie in rapporto al volume, hanno permesso la progettazione di sensori con sensibilità migliore. 2 nondimeno, uno strumento di biosensori è dipenda dal numero di nanosonde necessaria per ottenere un segnale rilevabile. Ad esempio, nel caso di 40 nm AuNPs, di acquisire un segnale attraverso spettroscopia UV-vis, circa 90 × 106 nanosonde è necessaria al fine di rilevare in modo efficace il target di interesse. 3 questa limitazione di densità Nanosonda può essere aggirata attraverso l'uso di amplificazione del segnale. Tali strategie4 può essere basato su aggregazione interparticella o agglomerato, dove la densità di nanosonde iniziale è aumentata accumulando un secondo set di nanosonde sul primo. 5 aumentando il numero delle nanoparticelle in una determinata posizione su una superficie di sensore consente visual o acquisizione del segnale UV-vis. Tuttavia, la sensibilità del test sarà intrinsecamente collegata alla capacità di targeting del secondo set di nanoparticelle verso il set iniziale di nanosonde. Altre strategie si basano sulla macchiatura di nanosonde sia oro e argento. 6 , 7 la colorazione è ottenuta attraverso la riduzione degli ioni d'argento sulla superficie delle nanoparticelle, consentendo un visual o rilevazione UV-vis. 8 questi metodi che permettono di migliorare il segnale di esistenti d'oro o d'argento nanosonde rafforzando il plasmone di superficie risonanza del segnale, non a seconda di eventi secondari targeting come nei metodi di agglomerazione interparticella. Tuttavia, i metodi di colorazione argento sono stati segnalati solo con uso di nanosonde di oro o argento. 8 , 9
Nel 2005, Zayats et al. 10 segnalato la riduzione degli ioni Au sulla superficie dell'oro nanosonde per aumentare il segnale di risonanza plasmonica di superficie. In questo lavoro di enzima-dipendente, perossido di idrogeno è stato generato da catalisi di glucosio ossidasi e insieme cetiltrimetilammonio cloruro ha permesso la riduzione di acido cloroaurico.
Più recentemente Wang et al. ha riferito un metodo di valorizzazione dove si produce uno strato d'oro sulla superficie delle nanosonde esistente. 11 queste nanosonde allargate visualizzato perossidasi-come attività catalitica contro il substrato 3 ′, 5, 5 '-tetrametilbenzidina (TMB) che consente la visualizzazione di un colore blu brillante ad occhio nudo.
Stevens et al. ha segnalato lo sviluppo di un test ELISA plasmonico. 12 dopo il rilevamento di un antigene prostatico specifico (PSA) attraverso una tradizionale strategia di ELISA, un anticorpo secondario marcato con catalasi è stato incubato con il sensore dopo che il sensore è stato immerso in una soluzione contenente perossido di idrogeno e acido cloroaurico. La presenza di anticorpo secondario di catalasi-modificato (risultato positivo) sarebbe promuovere il consumo di acqua ossigenata, rallentando la riduzione di acido cloroaurico e producendo quasi sferico monodispersed AuNPs con un colore rosso. L'assenza dell'anticorpo catalasi-modificato (risultato negativo) ha permesso la concentrazione di perossido di idrogeno a rimanere intatto, favorendo così la riduzione rapida cloroaurico e producendo AuNPs con mal definite morfologie responsabile di un colore blu/viola . La concentrazione di perossido di idrogeno, determinato dall'attività della catalasi, è stata indicata per essere correlato alla concentrazione dell'analita di interesse. La necessità di un anticorpo secondario catalasi-modificato e il controllo delle condizioni dell'attività catalitica sono due fattori che ostacolano l'universalità di questo metodo. Inoltre, la formazione di raggruppamenti oro, indipendente di AuNPs esistente, può introdurre problemi di rumore di sfondo per la strategia di amplificazione.
Le tecniche sopra menzionate, come anche molti altri13,14,15, hanno reso possibile per biosensori basati su Nanosonda raggiungere limiti di rilevazione alla pari con tecniche tradizionali.
Qui, è dimostrato un metodo novello aumento dell'oro, dove il segnale di un Nanosonda esistente è amplificato dalla potenzianti o l'introduzione di un segnale di risonanza plasmonica di superficie. Dopo la rilevazione è effettuata con l'uso di oro, argento, quarzo o nanoparticelle di ossido di ferro, il sensore è lasciato incubare con una soluzione di una miscela di perossido di idrogeno e acido cloroaurico in 2-(N-morfolino) ethanesulfonic acido tampone a pH 6 (MES). Le concentrazioni dei componenti della soluzione di valorizzazione sono state ottimizzate per favorire la deposizione di Au0 sulla superficie delle nanosonde esistente. Tutti studiato Nanosonda tipi, vale a dire. AuNPs, nanoparticelle d'argento (AgNPs), nanoparticelle di silice (SiNPs) e IONPs, la formazione di uno strato mal definito ceduto o aumentata la dispersione della luce che ha provocato un segnale rilevabile o aumento visibile. Un aumento di segnale con un fattore di amplificazione 100 volte è stato raggiunto per nanosonde in carta e base di vetro microarrays e il processo richiede meno di 5 minuti per acquisire un segnale. L'acquisizione del segnale potrebbe essere fatto da occhio nudo, spettroscopia UV-vis o strumenti di fascia bassa come una fotocamera digitale o uno scanner da tavolo di imaging. Inoltre, è stato dimostrato che questo protocollo valorizzazione può essere applicato facilmente in un test diagnostico di allergia commercialmente disponibili senza la necessità di ottimizzazione specifica.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:919px;" width="920">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Chloroauric acid</td>
			<td style="width:127px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:179px;">254169 ALDRICH</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Sodium citrate</td>
			<td style="width:127px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:179px;">S4641 SIGMA-ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Dimethylaminoborane&#160;</td>
			<td style="width:127px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:179px;">476668 ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Poly(acrylic acid, sodium salt)&#160;</td>
			<td style="width:127px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:179px;">416037 ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Silver nitrate</td>
			<td style="width:127px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:179px;">204390 ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">100 nm magnetic nanoparticles</td>
			<td style="width:127px;">Ademtech</td>
			<td>021111</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">50 nm silica nanoparticles</td>
			<td style="width:127px;">Corposcular</td>
			<td style="width:179px;">140510-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">COOH-PEG-SH&#160;</td>
			<td style="width:127px;">RAPP Polymere</td>
			<td style="width:179px;">135000-4-32</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Sodium hydroxide</td>
			<td style="width:127px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:179px;">1.06462&#160;EMD MILLIPORE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N-(3-Dimethylaminopropyl)-N&#8217;-ethylcarbodiimide hydrochloride</td>
			<td style="width:127px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:179px;">03449&#160;SIGMA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N-Hydroxysulfosuccinimide sodium salt&#160;</td>
			<td style="width:127px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:179px;">56485&#160;ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Hydrogen peroxide solution</td>
			<td style="width:127px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:179px;">95313 SIGMA-ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">2-(N-Morpholino)ethanesulfonic acid hydrate</td>
			<td style="width:127px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:179px;">M8250 SIGMA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">IgG antibody</td>
			<td style="width:127px;">Abcam</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium phosphate&#160;</td>
			<td style="width:127px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:179px;">342483&#160;ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Sodium chloride</td>
			<td style="width:127px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:179px;">S7653&#160;SIGMA-ALDRICH</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Bovine serum albumin</td>
			<td style="width:127px;">VWR&#160;</td>
			<td style="width:179px;">422351S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Protein G</td>
			<td style="width:127px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:179px;">21193</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Nitrocellulose paper membrane</td>
			<td style="width:127px;">Whatman</td>
			<td style="width:179px;">10402096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Nanoplotter 2.1 robotic printer</td>
			<td style="width:127px;">GeSIM</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Filter holder</td>
			<td style="width:127px;">Merck</td>
			<td style="width:179px;">XX3001200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">PhD2000 Ultrasyring pump</td>
			<td style="width:127px;">Harvard</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Flatbed scanner CannonScan 9000F Mark II</td>
			<td style="width:127px;">Cannon</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Anti-human IgE antibody-modified AuNPs&#160;</td>
			<td style="width:127px;">Thermofisher</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Laser scanning LuxScan 10/K</td>
			<td style="width:127px;">Capital Bio</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Table-top scanner Image Scanner Epson Expression 1600 pro</td>
			<td style="width:127px;">Epson</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Glass slide ImmunoCAP ISAC sIgE 112</td>
			<td style="width:127px;">Thermofisher</td>
			<td style="width:179px;">81-1011-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fluorescent-conjugated anti-human IgE antibody&#160;</td>
			<td style="width:127px;">Thermofisher</td>
			<td style="width:179px;">81-1011-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Phadia Microarray Image Analyzer MIA 1.2.4&#160;</td>
			<td style="width:127px;">Thermofisher</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rapid nanoprobe signal enhancement by in situ gold nanoparticle synthesis

L'uso di nanosonde come oro, argento, silice o nanoparticelle di ossido di ferro come reagenti di rilevamento nei saggi bioanalitici può consentire ad alta sensibilità e comoda lettura colorimetrica. Tuttavia, alte densità di nanoparticelle sono in genere necessari per il rilevamento. I protocolli di potenziamento basato su sintesi disponibili sono entrambi limitati a oro e argento nanoparticelle o si basano su ottimizzazione e preciso controllo enzimatico. Qui, presentiamo un protocollo per migliorare la lettura colorimetrica di oro, argento, silice e ossido di ferro nanosonde. È stato osservato che il segnale colorimetrico può essere migliorato fino ad un 10000-fold fattore. La base per tali strategie di potenziamento del segnale è la riduzione chimica del Au3 + Au0. Ci sono parecchie reazioni chimiche che permettono la riduzione del Au3 + Au0. Nel protocollo, di buon buffer e H2O2 sono utilizzati ed è possibile favorire la deposizione di Au0 sulla superficie di nanosonde esistenti, a scapito della formazione di nuove nanoparticelle d'oro. Il protocollo comprende l'incubazione del microarray con una composto di acido cloroaurico e H2O2 in 2-(N-morfolino) di soluzione tampone a pH acido 6 etansolfonico seguendo il dosaggio di rilevamento basati su Nanosonda. La soluzione di valorizzazione può essere applicata alla carta e sensori basati su vetro. Inoltre, può essere utilizzato nei immunoassays commercialmente disponibili come dimostrato dall'applicazione del metodo ad un microarray di allergene commerciale. Lo sviluppo di segnale richiede meno di 5 minuti di incubazione con la soluzione di valorizzazione e la lettura può essere valutata dall'occhio nudo o periferiche di acquisizione immagini low-end come un tavolo scanner o una fotocamera digitale.

Dopo un test viene eseguito, utilizzando nanosonde come agenti di rilevamento, l'area di rilevamento del sensore può essere popolato con nanosonde (Figura 1a). Qualora il numero di nanosonde è inferiore al limite per un riconoscimento visivo, la rilevazione dell'analita, inizialmente, sarà negativa. Utilizzando il protocollo presentato qui (Figura 1b), il segnale delle nanosonde è rafforzato introducendo un mal definito livello di Au (Figura 1c).
Un immunodosaggio cartaceo per la rilevazione di proteine G è stato effettuato per mostrare l'efficacia del protocollo valorizzazione (Figura 2). AuNPs, AgNPs, SiNPs e IONPs sono stati modificati con gli anticorpi di IgG e utilizzati agenti di rilevamento. Carta microarrays sono stati preparati per quanto riguarda avere una sfumatura di un certo numero di molecole di proteina G per ogni posto.
Dopo l'analisi è stata effettuata, è stato osservato che IgG AuNPs modificate (IgG-AuNPs) erano in grado di rilevare più basso come 2 molecole di5 × 10 per il posto (Figura 2a), IgG modificate AgNPs (IgG-AgNPs) sono stati in grado di rilevare più basso come 2 × 104 molecole al posto (Figura 2c), IgG per volta IONPs (IgG-IONPs) sono stati in grado di rilevare in basso come 2 × 107 molecole per spot (Figura 2e) e IgG per volta SiNPs (IgG-SiNPs) non erano in grado di fornire un segnale visivo ( Figura 2g).
Incubando i microarray con la soluzione di potenziamento, è stato possibile aumentare il segnale di 100 volte in tutti i tipi di nanoparticelle utilizzate. Nel caso di SiNPs, la soluzione di valorizzazione ha permesso di osservare un segnale a cui è stato osservato nessun segnale visivo senza la soluzione di potenziamento (Figura 2b, 2d, 2f e 2h).
È stata valutata la possibilità di applicazione del metodo per un immunoassay commerciale esistente. Il miglioramento è stato effettuato su un immunoassay di microarray del componente base di vetro allergene. Un set di 4 convalidato e caratterizzato siero campioni da pazienti allergici sono stati valutati con il microarray (i campioni sono stati indicati come a, b, c e d). La rilevazione fluorometrica standard di questo test è stata confrontata alla macchiatura con anti-IgE etichettato AuNPs seguita dall'aumento del segnale (Figura 3). Prima del miglioramento, senza macchie sono state rilevate su microarray dove il rilevamento è stato effettuato con anti-IgE etichettato AuNPs. Dopo il miglioramento, diverse macchie erano visibili ad occhio nudo e la loro intensità è stata registrata dalla digitalizzazione immagine (Figura 3). Con la rilevazione della fluorescenza, una varietà di punti sono stati rilevati (Figura 3).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57297/57297fig1.jpg"> Figura 1 . Illustrazione dei passaggi un microspot subisce dal rilevamento di analita migliorata del segnale. (un) due per volta anticorpo nanosonde dopo il rilevamento di un analita immobilizzato su un microspot, (b) incubazione del microarray con il protocollo di potenziamento e seme-crescita successiva delle nanosonde anticorpo-modificato e ( c) microspot dove la dimensione delle nanosonde aumentata dopo incubazione di 5 min con la soluzione di valorizzazione. Questa figura è stata Rolli da Dias et al. 20 <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57297/57297fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57297/57297fig2.jpg"> Figura 2 . Immagine digitalizzata di microarrays per la rivelazione della proteina G. A sinistra di ogni microarray sono il microspot osservati prima del miglioramento del rilevamento effettuato con (un) IgG-AuNPs, (c) IgG-AgNPs, (e) IgG-IONPs e (g), IgG-SiNPs. Sulla destra di ogni microarray sono il microspot dopo il miglioramento di (b) IgG-AuNPs, (d) IgG-AgNPS, (f) IgG-IONPs e (h) IgG-SiNPs. Ogni concentrazione di proteina G è stata depositata il microarray in triplice copia. Un calcolo del numero di proteine che g è stato fatto sulla base della concentrazione della proteina stampato in ogni microspot. Questa figura è stata adattata da Dias et al. 20 <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57297/57297fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57297/57297fig3.jpg"> Figura 3 . Correlazione tra intensità di fluorescenza e colorimetrico intensità ottenuti per le analisi effettuate con il test diagnostico di allergia commerciali. Significa che l'intensità di fluorescenza (MFI) e significa intensità colorimetrica (MCI) misurato per la rilevazione di allergeni nei campioni a, b, c e d. inserti sono i dati di registro 10 trasformato negli intervalli dove è stata osservata una correlazione lineare tra entrambi i metodi. L'intensità di microspots osservato per il rilevamento basato sull'anticorpo fluorophore-modificato (fluoroforo-Ab) è l'emissione di fluorescenza. La luminosità di microspots osservato per il rilevamento basato su test Ab-AuNPs è stata ottenuta dopo la digitalizzazione del microarray e invertire l'immagine con software di imaging. I microarrays sono progettati da avere triplici copie verticale con controlli positivi per la rilevazione della fluorescenza in basso a destra. Gli altri tre angoli sono utilizzati per la valutazione del software. Immagini sono stati analizzati in 16-bit scala di grigi. Questa figura è stata adattata da Dias et al. 20 <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57297/57297fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>Valorizzazione preventiva di R2</td>
			<td>R2 dopo il miglioramento</td>
		</tr>
<tr>
<td>IgG-AuNPs</td>
			<td>8.70E-01</td>
			<td>7.80 E-01</td>
		</tr>
<tr>
<td>IgG-AgNPs</td>
			<td>9.10E-01</td>
			<td>9.60E-01</td>
		</tr>
<tr>
<td>IgG-IONPs</td>
			<td>9.17E-01</td>
			<td>9.30E-01</td>
		</tr>
<tr>
<td>IgG-SiNPs</td>
			<td>-</td>
			<td>8.50E-01</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabella 1. R2 valori per il rilevamento della proteina G, prima e dopo il miglioramento, utilizzando diversi set di nanoparticelle. I valori di R2 sono stati ottenuti dopo che correla l'intensità delle macchie con la concentrazione di analita misurato.

Watch this Scientific Journal Video about Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis at JoVE.com

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

In questo lavoro, un protocollo per il potenziamento del segnale di biosensori basati su Nanosonda è presentato. Il protocollo si basa sulla riduzione di acido cloroaurico sulla superficie di nanosonde esistenti costituiti da oro, argento, quarzo o nanoparticelle di ossido di ferro.

Segnale Nanosonda rapido aumento di sintesi di nanoparticelle di oro In Situ

The use of nanoprobes such as gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles as detection reagents in bioanalytical assays can enable high sensitivity ...

rapid-nanoprobe-signal-enhancement-situ-gold-nanoparticle

Research

JoVE Journal

Chemistry

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

7.5K Views.  KTH Royal Institute of Technology. In questo lavoro, un protocollo per il potenziamento del segnale di biosensori basati su Nanosonda è presentato. Il protocollo si basa sulla riduzione di acido cloroaurico sulla superficie di nanosonde esistenti costituiti da oro, argento, quarzo o nanoparticelle di ossido di ferro.

Video: Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

Template Directed Synthesis of Plasmonic Gold Nanotubes with Tunable IR Absorbance

A nearly parallel array of pores can be produced by anodizing aluminum foils in acidic environments1, 2. Applications of anodic aluminum oxide (AAO) membranes have been under development since the 1990's and have become a common method to template the synthesis of high aspect ratio nanostructures, mostly by electrochemical growth or pore-wetting. Recently, these membranes have become commercially available in a wide range of pore sizes and densities, leading to an extensive library of functional nanostructures being synthesized from AAO membranes. These include composite nanorods, nanowires and nanotubes made of metals, inorganic materials or polymers 3-10. Nanoporous membranes have been used to synthesize nanoparticle and nanotube arrays that perform well as refractive index sensors, plasmonic biosensors, or surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) substrates 11-16, as well as a wide range of other fields such as photo-thermal heating 17, permselective transport 18, 19, catalysis 20, microfluidics 21, and electrochemical sensing 22, 23. Here, we report a novel procedure to prepare gold nanotubes in AAO membranes. Hollow nanostructures have potential application in plasmonic and SERS sensing, and we anticipate these gold nanotubes will allow for high sensitivity and strong plasmon signals, arising from decreased material dampening 15.

Solution-suspendable gold nanotubes with controlled dimensions can be synthesized by electrochemical deposition in porous anodic aluminum oxide (AAO) membranes using a hydrophobic polymer core. Gold nanotubes and nanotube arrays hold promise for applications in plasmonic biosensing, surface-enhanced Raman spectroscopy, photo-thermal heating, ionic and molecular transport, microfluidics, catalysis and electrochemical sensing.

Modello Regia Sintesi di nanotubi d&#39;oro plasmoniche con Tunable Assorbanza IR

A nearly parallel array of pores can be produced by anodizing aluminum foils in acidic environments1, 2. Applications of anodic aluminum oxide (AAO) ...

Ricerca

Chimica

Synthesis and Catalytic Performance of Gold Intercalated in the Walls of Mesoporous Silica

As a promising catalytically active nano reactor, gold nanoparticles intercalated in mesoporous silica (GMS) were successfully synthesized and properties of the materials were investigated. We used a one pot sol-gel approach to intercalate gold nano particles in the walls of mesoporous silica. To start with the synthesis, P123 was used as template to form micelles. Then TESPTS was used as a surface modification agent to intercalate gold nano particles. Following this process, TEOS was added in as a silica source which underwent a polymerization process in acid environment. After hydrothermal processing and calcination, the final product was acquired. Several techniques were utilized to characterize the porosity, morphology and structure of the gold intercalated mesoporous silica. The results showed a stable structure of mesoporous silica after gold intercalation. Through the oxidation of benzyl alcohol as a benchmark reaction, the GMS materials showed high selectivity and recyclability.

Here, we present a protocol with a sol-gel process to synthesize gold intercalated in the walls of mesoporous materials (GMS), which is confirmed to possess a mesoporous matrix with gold intercalated in the walls imparting great stability and recyclability.

Sintesi e prestazioni catalitica dell&#39;oro intercalata nelle Mura di mesoporosi silice

As a promising catalytically active nano reactor, gold nanoparticles intercalated in mesoporous silica (GMS) were successfully synthesized and properties ...

A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like oligomeric clusters of these yellow nanoparticles of narrow size distribution are synthesized under ambient conditions via two methods. The delay-time method controls the number of subunits in the oligoclusters by varying the time between the addition of HAuCl4 to alkaline solution and the subsequent addition of reducing agent, NaSCN. The yellow oligoclusters produced range in size from ~3 to ~25 nm. This size range can be further extended by an add-on method utilizing hydroxylated gold chloride (Na+[Au(OH4-x)Clx]-) to auto-catalytically increase the number of subunits in the as-synthesized oligocluster nanoparticles, providing a total range of 3 nm to 70 nm. The crude oligocluster preparations display narrow size distributions and do not require further fractionation for most purposes. The oligoclusters formed can be concentrated &#62;300 fold without aggregation and the crude reaction mixtures remain stable for weeks without further processing. Because these oligomeric clusters can be concentrated before derivatization they allow expensive derivatizing agents to be used economically. In addition, we present two models by which predictions of particle size can be made with great accuracy.

We describe a simple method for producing highly stable oligomeric clusters of gold nanoparticles via the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) with sodium thiocyanate (NaSCN). The oligoclusters have a narrow size distribution and can be produced with a wide range of sizes and surface coats.

Un metodo semplice per la dimensione sintesi controllata di stabili oligomeriche Grappoli di oro nanoparticelle in condizioni ambientali

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like ...

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

This work demonstrates in situ characterization of protein biomolecules in the aqueous solution using the System for Analysis at the Liquid Vacuum Interface (SALVI) and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). The fibronectin protein film was immobilized on the silicon nitride (SiN) membrane that forms the SALVI detection area. During ToF-SIMS analysis, three modes of analysis were conducted including high spatial resolution mass spectrometry, two-dimensional (2D) imaging, and depth profiling. Mass spectra were acquired in both positive and negative modes. Deionized water was also analyzed as a reference sample. Our results show that the fibronectin film in water has more distinct and stronger water cluster peaks compared to water alone. Characteristic peaks of amino acid fragments are also observable in the hydrated protein ToF-SIMS spectra. These results illustrate that protein molecule adsorption on a surface can be studied dynamically using SALVI and ToF-SIMS in the liquid environment for the first time.

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

This work presents a protocol for liquid handling and sample introduction to a microchannel for in situ time-of-flight secondary ion mass spectrometry analysis of protein biomolecules in an aqueous solution.

In Situ Caratterizzazione di idrate proteine ​​in acqua da Salvi e TOF-SIMS

This work demonstrates in situ characterization of protein biomolecules in the aqueous solution using the System for Analysis at the Liquid Vacuum ...

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the development of antibody drug conjugates (ADCs) and nanomedicine, fluorescent microscopy and systems chemistry. For many of these applications, specificity of the bioconjugation method used is of prime concern. The Michael addition of maleimides with cysteine(s) on the target proteins is highly selective and proceeds rapidly under mild conditions, making it one of the most popular methods for protein bioconjugation.
We demonstrate here the modification of the only surface-accessible cysteine residue on yeast cytochrome c with a ruthenium(II) bisterpyridine maleimide. The protein bioconjugation is verified by gel electrophoresis and purified by aqueous-based fast protein liquid chromatography in 27% yield of isolated protein material. Structural characterization with MALDI-TOF MS and UV-Vis is then used to verify that the bioconjugation is successful. The protocol shown here is easily applicable to other cysteine - maleimide coupling of proteins to other proteins, dyes, drugs or polymers.

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

This protocol details the important steps required for the bioconjugation of a cysteine containing protein to a maleimide, including reagent purification, reaction conditions, bioconjugate purification and bioconjugate characterization.

Sintesi di proteine ​​bioconiugati<em&gt; via</em&gt; Chimica cisteina-maleimmide

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the ...

Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the synthetic methods for the preparation of gold nanorods are still not fully optimized. In this paper we describe a new, highly efficient, two-step protocol based on the use of hydroquinone as a mild reducing agent. Our approach allows the preparation of nanorods with a good control of size and aspect ratio (AR) simply by varying the amount of hexadecyl trimethylammonium bromide (CTAB) and silver ions (Ag+) present in the "growth solution". By using this method, it is possible to markedly reduce the amount of CTAB, an expensive and cytotoxic reagent, necessary to obtain the elongated shape. Gold nanorods with an aspect ratio of about 3 can be obtained in the presence of just 50 mM of CTAB (versus 100 mM used in the standard protocol based on the use of ascorbic acid), while shorter gold nanorods are obtained using a concentration as low as 10 mM.

This paper describes a protocol for the synthesis of gold nanorods, based on the use of hydroquinone as reducing agent, plus the different mechanisms for controlling their size and aspect ratio.

Idrochinone Based Sintesi di oro Nanorods

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the ...

Synthesis and Testing of Supported Pt-Cu Solid Solution Nanoparticle Catalysts for Propane Dehydrogenation

A convenient method for the synthesis of bimetallic Pt-Cu catalysts and performance tests for propane dehydrogenation and characterization are demonstrated here. The catalyst forms a substitutional solid solution structure, with a small and uniform particle size around 2 nm. This is realized by careful control over the impregnation, calcination, and reduction steps during catalyst preparation and is identified by advanced in situ synchrotron techniques. The catalyst propane dehydrogenation performance continuously improves with increasing Cu:Pt atomic ratio.

A convenient method for the synthesis of 2 nm supported bimetallic nanoparticle Pt-Cu catalysts for propane dehydrogenation is reported here. In situ synchrotron X-ray techniques allow for the determination of the catalyst structure, which is typically unobtainable using laboratory instruments.

Sintesi e test di sostanza solida Pt-Cu sostenuta Catalizzatori di nanoparticelle per la deidrogenazione del propano

A convenient method for the synthesis of bimetallic Pt-Cu catalysts and performance tests for propane dehydrogenation and characterization are ...

Luminophore Formation in Various Conformations of Bovine Serum Albumin by Binding of Gold(III)

The purpose of the presented protocols is to study the process of Au(III) binding to BSA, yielding conformation change-induced red fluorescence (&#955;em = 640 nm) of BSA-Au(III) complexes. The method adjusts the pH to show that the emergence of the red fluorescence is correlated with the pH-induced equilibrium transitions of the BSA conformations. Red fluorescent BSA-Au(III) complexes can only be formed with an adjustment of pH at or above 9.7, which corresponds to the &#34;A-form&#34; conformation of BSA. The protocol to adjust the BSA to Au molar ratio and to monitor the time-course of the process of Au(III) binding is described. The minimum number of Au(III) per BSA, to produce the red fluorescence, is less than seven. We describe the protocol in steps to illustrate the presence of multiple Au(III) binding sites in BSA. First, by adding copper (Cu(II)) or nickel (Ni(II)) cations followed by Au(III), this method reveals a binding site for Au(III) that is not the red fluorophore. Second, by modifying BSA by thiol capping agents, another nonfluorophore-forming Au(III) binding site is revealed. Third, changing the BSA conformation by cleaving and capping of the disulfide bonds, the possible Au(III) binding site(s) are illustrated. The protocol described, to control the BSA conformations and Au(III) binding, can be generally applied to study the interactions of other proteins and metal cations.

Luminophore Formation in Various Conformations of Bovine Serum Albumin by Binding of GoldIII

The protocols for studying the binding of gold cations (Au(III)) to various conformations of bovine serum albumin (BSA) as well as for characterizing the conformational dependent unique BSA-Au fluorescence are presented.

Luminophore formazione in varie conformazioni di albumina di siero bovino di legame dell'oro

The purpose of the presented protocols is to study the process of Au(III) binding to BSA, yielding conformation change-induced red fluorescence (&#955;em ...

Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of their interactions with cell membranes, lipid bilayers, and viruses. The hydrophilic ligands make these particles colloidally stable in aqueous solutions and the combination with hydrophobic ligands creates an amphiphilic particle that can be loaded with hydrophobic drugs, fuse with the lipid membranes, and resist nonspecific protein adsorption. Many of these properties depend on nanoparticle size and the composition of the ligand shell. It is, therefore, crucial to have a reproducible synthetic method and reliable characterization techniques that allow the determination of nanoparticle properties and the ligand shell composition. Here, a one-phase chemical reduction, followed by a thorough purification to synthesize these nanoparticles with diameters below 5 nm, is presented. The ratio between the two ligands on the surface of the nanoparticle can be tuned through their stoichiometric ratio used during synthesis. We demonstrate how various routine techniques, such as transmission electron microscopy (TEM), nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetric analysis (TGA), and ultraviolet-visible (UV-Vis) spectrometry, are combined to comprehensively characterize the physicochemical parameters of the nanoparticles.

Amphiphilic gold nanoparticles can be used in many biological applications. A protocol to synthesize gold nanoparticles coated by a binary mixture of ligands and a detailed characterization of these particles is presented.

Sintesi e caratterizzazione delle nanoparticelle d'oro dell'anfifile

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of ...

Gold Nanoparticle Modified Carbon Fiber Microelectrodes for Enhanced Neurochemical Detection

For over 30 years, carbon-fiber microelectrodes (CFMEs) have been the standard for neurotransmitter detection. Generally, carbon fibers are aspirated into glass capillaries, pulled to a fine taper, and then sealed using an epoxy to create electrode materials that are used for fast scan cyclic voltammetry testing. The use of bare CFMEs has several limitations, though. First and foremost, the carbon fiber contains mostly basal plane carbon, which has a relatively low surface area and yields lower sensitivities than other nanomaterials. Furthermore, the graphitic carbon is limited by its temporal resolution, and its relatively low conductivity. Lastly, neurochemicals and macromolecules have been known to foul at the surface of carbon electrodes where they form non-conductive polymers that block further neurotransmitter adsorption. For this study, we modify CFMEs with gold nanoparticles to enhance neurochemical testing with fast scan cyclic voltammetry. Au3+ was electrodeposited or dipcoated from a colloidal solution onto the surface of CFMEs. Since gold is a stable and relatively inert metal, it is an ideal electrode material for analytical measurements of neurochemicals. Gold nanoparticle modified (AuNP-CFMEs) had a stability to dopamine response for over 4 h. Moreover, AuNP-CFMEs exhibit an increased sensitivity (higher peak oxidative current of the cyclic voltammograms) and faster electron transfer kinetics (lower &#916;EP or peak separation) than bare unmodified CFMEs. The development of AuNP-CFMEs provides the creation of novel electrochemical sensors for detecting fast changes in dopamine concentration and other neurochemicals at lower limits of detection. This work has vast applications for the enhancement of neurochemical measurements. The generation of gold nanoparticle modified CFMEs will be vitally important for the development of novel electrode sensors to detect neurotransmitters in vivo in rodent and other models to study neurochemical effects of drug abuse, depression, stroke, ischemia, and other behavioral and disease states.

In this study, we modify carbon-fiber microelectrodes with gold nanoparticles to enhance the sensitivity of neurotransmitter detection.

Microelettrodi in fibra di carbonio modificati con nanoparticle d'oro per una migliore rilevazione neurochimica

For over 30 years, carbon-fiber microelectrodes (CFMEs) have been the standard for neurotransmitter detection. Generally, carbon fibers are aspirated into ...