Au@Carbonドットナノプローブに基づくラベルフリー表面増強ラマン散乱バイオアナリシス

要約

本研究では、ラベルフリーの生細胞バイオイメージングを示し、2つの細菌株を検出するために、良好な生体適合性を有する低コストの表面増強ラマン散乱(SERS)ベースの指紋ナノプローブを開発し、非破壊法で生細胞のSERSスペクトルを取得する方法を詳細に示した。

要約

表面増強ラマン散乱(SERS)技術は、生体試料の分子フィンガープリント情報を提供できることや、シングルセル解析の可能性から、生物医学分野でますます注目を集めています。この研究は、Au@carbonドットナノプローブ(Au@CDs)に基づくラベルフリーSERSバイオアナリシスのための簡単な戦略を確立することを目的としています。ここでは、ポリフェノール由来のCDを還元剤として利用してコアシェルAu@CDナノ構造を迅速に合成し、協同ラマン増強機構により、メチレンブルー(MB)の濃度が10^〜9 Mと低い場合でも強力なSERS性能を実現します。バイオ分析のために、Au@CDsは、バイオサンプルの細胞成分(例えば、癌細胞および細菌)を識別するためのユニークなSERSナノセンサーとして機能することができる。異なる種の分子フィンガープリントは、主成分分析との組み合わせ後にさらに区別することができます。さらに、Au@CDsは、細胞内組成プロファイルを分析するためのラベルフリーSERSイメージングも可能にします。この戦略は、実行可能なラベルフリーのSERSバイオアナリシスを提供し、ナノ診断の新たな展望を開きます。

概要

単一細胞解析は、細胞の不均一性を明らかにし、細胞の包括的な状態を評価する研究に不可欠です。微小環境に対する細胞の即時応答も、単一細胞解析を保証します¹。ただし、現在の手法にはいくつかの制限があります。蛍光検出はシングルセル解析にも適用できますが、感度が低いという制約があります。他の課題は、細胞の複雑な蛍光バックグラウンドと長期照射下での蛍光光退色から生じます²。表面増強ラマン散乱(SERS)は、(1)固有の分子フィンガープリント情報と瞬間的な状況を反映する、(2)超高表面感度、(3)便利なマルチプレックス検出、(4)高い光安定性、(5)比較分析のために検出を定量できる、(6)NIR波長励起による細胞自家蛍光の回避、(7)検出は細胞水溶液で実行できる、などの利点があるため、単一細胞分析の観点から適格である可能性があります環境、および(8)検出は、細胞^3、4、5内の特定の領域に向けることができる。

SERSを基本的な現象として理解するために広く認識されている2つのメカニズムがあります:支配的な理由としての電磁増強(EM)と化学的増強(CM)。EMとは、励起場の所定の周波数において、入射光の周波数が金属....

プロトコル

1. Au@CDsの製作

メモ: 図 1 は、Au@CDsの製造手順を示しています。

1. 典型的な水熱処理手順18を介してクエン酸(CA)および没食子酸(GA)を使用してCD溶液を調製する。調製したCD溶液3.0 ^mL-1 100 μLを10 mM塩化金酸(HAuCl₄)200 μL(材料表を参照)に室温で紫色の懸濁液が生成されるまで10秒間加えます。
2. 紫色の懸濁液を4,000 × g で室温で10分間遠心分離し、Au@CDコロイドの除去が困難な場合はピペットを使用して上清を静かに除去します。
3. Au@CDsを200 μLの脱イオン水(抵抗率18.2 MΩcm)で再懸濁し、余分なCDを洗浄します。
4. ステップ1.2を繰り返してコアシェルNPを取得し、100 μLの脱イオン水に再分散し、4°Cで保存します。 NPは1ヶ月間保管することができます。

2. Au@CDsの特性評価

1. 透過型電子顕微鏡(TEM)
   1. CDとAu@CDサ....

ディスカッション

要約すると、2.1nmの超薄型CDシェルを備えたAu@CDsが正常に製造されました。ナノコンポジットは、純粋なAu NPよりも優れたSERS感度を示します。また、Au@CDs再現性と長期安定性に優れた性能を持っています。さらなる研究には、A549細胞³¹のSERSイメージングを実行し、2つの細菌株³²を検出するための基質としてAu@CDsを取ることが含まれる。Au@CDsは、主にAu NPとCD?.......

資料

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