ביואנליזה של פיזור ראמאן משופרת ללא תוויות ללא תוויות המבוססת על ננו-גשושיות Au@Carbon נקודות

Summary

במחקר זה, פיתחנו ננו-פרובש טביעות אצבע מבוסס פיזור ראמאן (SERS) בעלות נמוכה עם תאימות ביולוגית חיובית כדי להראות הדמיה ביולוגית של תאים חיים ללא תוויות ולזהות שני זני חיידקים, ולהראות בפירוט כיצד להשיג ספקטרום SERS של תאים חיים בשיטה לא הרסנית.

Abstract

טכנולוגיית פיזור ראמאן משופרת פני השטח (SERS) משכה יותר ויותר תשומת לב בתחום הביו-רפואי בשל יכולתה לספק מידע מולקולרי על טביעות אצבע של דגימות ביולוגיות, כמו גם הפוטנציאל שלה באנליזה של תא יחיד. עבודה זו שואפת לבסס אסטרטגיה פשוטה לביואנליזה של SERS ללא תוויות המבוססת על ננו-גשושיות Au@carbon נקודות (Au@CDs). כאן, תקליטורים שמקורם בפוליפנולים משמשים כרדוקציה לסנתז במהירות ננו-מבנים Au@CD של מעטפת הליבה, מה שמאפשר ביצועי SERS רבי עוצמה גם כאשר ריכוז מתילן כחול (MB) נמוך עד ^10-9 M, הודות למנגנון שיפור הרמאן השיתופי. עבור ביואנליזה, Au@CDs יכול לשמש כננו-חיישן SERS ייחודי לזיהוי המרכיבים התאיים של דגימות ביולוגיות (למשל, תאים סרטניים וחיידקים). ניתן להבדיל עוד יותר בין טביעות האצבע המולקולריות של מינים שונים לאחר שילוב עם ניתוח המרכיבים העיקריים. בנוסף, Au@CDs גם מאפשרים הדמיית SERS ללא תוויות כדי לנתח פרופילי הרכב תוך-תאיים. אסטרטגיה זו מציעה ביואנליזה אפשרית ונטולת תוויות של SERS, ופותחת אפשרות חדשה לננו-דיאגנוזה.

Introduction

אנליזה של תא בודד חיונית לחקר חשיפת ההטרוגניות התאית ולהערכת המצב המקיף של התא. התגובה המיידית של התא למיקרו-סביבה מצדיקה גם אנליזה של תא בודד¹. עם זאת, ישנן כמה מגבלות לטכניקות הנוכחיות. זיהוי פלואורסצנטי יכול להיות מיושם על אנליזה של תא יחיד, אך הוא מוגבל על ידי רגישות נמוכה. אתגרים אחרים נובעים מהרקע הפלואורסצנטי המסובך של התאים וההלבנה הפלואורסצנטית תחת קרינה ארוכת טווח². פיזור ראמאן משופר פני השטח (SERS) עשוי להתאים מבחינת אנליזה של תא בודד בשל יתרונותיו, כולל (1) שיקוף המידע המולקולרי הפנימי של טביעות האצבע והמצב המיידי, (2) רגישות פני שטח גבוהה במיוחד, (3) זיהוי מולטיפלקס נוח, (4) יציבות אור גבוהה, (5) ניתן לכמת ז....

Protocol

1. המצאת Au@CDs

הערה: איור 1 מדגים הליך ייצור עבור Au@CDs.

1. הכן תמיסת CD באמצעות חומצת לימון (CA) וחומצה גאלית (GA) באמצעות הליך טיפול הידרותרמי טיפוסי¹⁸. הוסף 100 μL של 3.0 מ"ג ^mL-1 של תמיסת CD מוכן לתוך 200 μL של 10 mM חומצה כלורואורית (HAuCl₄) .......

Discussion

לסיכום, Au@CDs עם מעטפת CD דקה במיוחד של 2.1 ננומטר יוצרו בהצלחה. הננו-מרוכבים מראים רגישות SERS גבוהה יותר מאשר Au NPs טהורים. כמו כן, Au@CDs בעלי ביצועים מצוינים ביכולת שחזור ויציבות לטווח ארוך. מחקר נוסף כולל לקיחת Au@CDs כמצעים לביצוע הדמיית SERS של תאי A549³¹ ולאיתור שני זני חיידקים³²

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