Name: a closed-type wireless nanopore electrode for analyzing single nanoparticles
Uploaded: 2019-03-20T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Closed-Type Wireless Nanopore Electrode for Analyzing Single Nanoparticles at JoVE.com

Esta pesquisa foi apoiada pela Fundação Nacional de ciências naturais da China (61871183,21834001), inovação programa de Shanghai Municipal educação Comissão (2017-01-07-00-02-E00023), o projeto "Chen Guang" da educação Municipal Xangai Comissão e Fundação de desenvolvimento de educação de Shanghai (17CG 27).

1. preparação de soluções
Nota: Preste atenção às precauções gerais de segurança para todos os produtos químicos. Descarte de produtos químicos em uma coifa e usar luvas, óculos e um jaleco. Manter líquidos inflamáveis, longe do fogo ou faíscas. Todas as soluções aquosas foram preparadas com água ultrapura (18,2 MΩ cm a 25 ° C). As soluções preparadas foram filtradas usando um filtro de tamanho de poros de 0,22 μm.
<ol><li>
Preparação da solução de KCl</st...

<ol>
	<li>Vajda, S., 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=Subnanometre+platinum+clusters+as+highly+active+and+selective+catalysts+for+the+oxidative+dehydrogenation+of+propane.">Subnanometre platinum clusters as highly active and selective catalysts for the oxidative dehydrogenation of propane.</a> Nature Materials. 8 (3), 213-216 (2009).</li><li>Liu, G. L., Long, Y. T., Choi, Y., Kang, T., Lee, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantized+plasmon+quenching+dips+nanospectroscopy+via+plasmon+resonance+energy+transfer.">Quantized plasmon quenching dips nanospectroscopy via plasmon resonance energy transfer.</a> Nature Methods. 4 (12), 1015-1017 (2007).</li><li>Hu, J. S., 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=Mass+production+and+high+photocatalytic+activity+of+ZnS+nanoporous+nanoparticles.">Mass production and high photocatalytic activity of ZnS nanoporous nanoparticles.</a> Angewandte Chemie International Edtion. 44 (8), 1269-1273 (2005).</li><li>Martinez, B., Obradors, X., Balcells, L., Rouanet, A., Monty, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+temperature+surface+spin-glass+transition+in+&#947;-Fe+2+O+3+nanoparticles.">Low temperature surface spin-glass transition in &#947;-Fe 2 O 3 nanoparticles.</a> Physical Review Letters. 80 (1), 181 (1998).</li><li>Fang, Y., 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=Plasmonic+Imaging+of+Electrochemical+Reactions+of+Single+Nanoparticles.">Plasmonic Imaging of Electrochemical Reactions of Single Nanoparticles.</a> Accounts of Chemical Research. 49 (11), 2614-2624 (2016).</li><li>Mirkin, M. V., Sun, T., Yu, Y., Zhou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemistry+at+One+Nanoparticle.">Electrochemistry at One Nanoparticle.</a> Accounts of Chemical Research. 49 (10), 2328-2335 (2016).</li><li>Murray, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoelectrochemistry:+metal+nanoparticles,+nanoelectrodes,+and+nanopores.">Nanoelectrochemistry: metal nanoparticles, nanoelectrodes, and nanopores.</a> Chemical Reviews. 108 (7), 2688-2720 (2008).</li><li>Anderson, T. J., Zhang, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-Nanoparticle+Electrochemistry+through+Immobilization+and+Collision.">Single-Nanoparticle Electrochemistry through Immobilization and Collision.</a> Accounts of Chemical Research. 49 (11), 2625-2631 (2016).</li><li>Fu, K., Bohn, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanopore+Electrochemistry:+A+Nexus+for+Molecular+Control+of+Electron+Transfer+Reactions.">Nanopore Electrochemistry: A Nexus for Molecular Control of Electron Transfer Reactions.</a> ACS Central Science. 4 (1), 20-29 (2018).</li><li>Zaino, L. P., Ma, C., Bohn, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanopore-enabled+electrode+arrays+and+ensembles.">Nanopore-enabled electrode arrays and ensembles.</a> Microchimica Acta. 183 (3), 1019-1032 (2016).</li><li>Katemann, B. B., Schuhmann, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+Characterization+of+Needle-Type.">Fabrication and Characterization of Needle-Type.</a> Electroanalysis. 14 (1), 22-28 (2002).</li><li>Penner, R. M., Heben, M. J., Longin, T. L., Lewis, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+use+of+nanometer-sized+electrodes+in+electrochemistry.">Fabrication and use of nanometer-sized electrodes in electrochemistry.</a> Science. 250 (4984), 1118-1121 (1990).</li><li>Watkins, J. 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=Zeptomole+voltammetric+detection+and+electron-transfer+rate+measurements+using+platinum+electrodes+of+nanometer+dimensions.">Zeptomole voltammetric detection and electron-transfer rate measurements using platinum electrodes of nanometer dimensions.</a> Analytical Chemistry. 75 (16), 3962-3971 (2003).</li><li>Liu, Y., Li, M., Zhang, F., Zhu, A., Shi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Au+Disk+Nanoelectrode+Down+to+3+nm+in+Radius+for+Detection+of+Dopamine+Release+from+a+Single+Cell.">Development of Au Disk Nanoelectrode Down to 3 nm in Radius for Detection of Dopamine Release from a Single Cell.</a> Analytical Chemistry. 87 (11), 5531-5538 (2015).</li><li>Li, Y., Bergman, D., Zhang, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+electrochemical+response+of+1-3+nm+Pt+disk+electrodes.">Preparation and electrochemical response of 1-3 nm Pt disk electrodes.</a> Analytical Chemistry. 81 (13), 5496-5502 (2009).</li><li>Kasianowicz, J. J., Brandin, E., Branton, D., Deamer, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+individual+polynucleotide+molecules+using+a+membrane+channel.">Characterization of individual polynucleotide molecules using a membrane channel.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (24), 13770-13773 (1996).</li><li>Cao, C., 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=Discrimination+of+oligonucleotides+of+different+lengths+with+a+wild-type+aerolysin+nanopore.">Discrimination of oligonucleotides of different lengths with a wild-type aerolysin nanopore.</a> Nature Nanotechnology. 11 (8), 713-718 (2016).</li><li>Cao, C., Long, Y. -. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+Nanopores:+Confined+Spaces+for+Electrochemical+Single-Molecule+Analysis.">Biological Nanopores: Confined Spaces for Electrochemical Single-Molecule Analysis.</a> Accounts of Chemical Research. 51 (2), 331-341 (2018).</li><li>Sha, J. J., Si, W., Xu, W., Zou, Y. R., Chen, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glass+capillary+nanopore+for+single+molecule+detection.">Glass capillary nanopore for single molecule detection.</a> Science China-Technological Sciences. 58 (5), 803-812 (2015).</li><li>Ying, Y. L., Zhang, J., Gao, R., Long, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanopore-based+sequencing+and+detection+of+nucleic+acids.">Nanopore-based sequencing and detection of nucleic acids.</a> Angewandte Chemie International Edition. 52 (50), 13154-13161 (2013).</li><li>Lan, W. J., Holden, D. A., Zhang, B., White, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle+transport+in+conical-shaped+nanopores.">Nanoparticle transport in conical-shaped nanopores.</a> Analytical Chemistry. 83 (10), 3840-3847 (2011).</li><li>Karhanek, M., Kemp, J. T., Pourmand, N., Davis, R. W., Webb, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+DNA+molecule+detection+using+nanopipettes+and+nanoparticles.">Single DNA molecule detection using nanopipettes and nanoparticles.</a> Nano Letters. 5 (2), 403-407 (2005).</li><li>Morris, C. A., Friedman, A. K., Baker, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+nanopipettes+in+the+analytical+sciences.">Applications of nanopipettes in the analytical sciences.</a> Analyst. 135 (9), 2190-2202 (2010).</li><li>Yu, R. -. J., Ying, Y. -. L., Gao, R., Long, Y. -. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confined+Nanopipette+Sensing:+From+Single+Molecules,+Single+Nanoparticles+to+Single+Cells.">Confined Nanopipette Sensing: From Single Molecules, Single Nanoparticles to Single Cells.</a> Angewandte Chemie Interntaional Edition. , (2018).</li><li>Gao, R., 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=A+30+nm+Nanopore+Electrode:+Facile+Fabrication+and+Direct+Insights+into+the+Intrinsic+Feature+of+Single+Nanoparticle+Collisions.">A 30 nm Nanopore Electrode: Facile Fabrication and Direct Insights into the Intrinsic Feature of Single Nanoparticle Collisions.</a> Angewandte Chemie Interntaional Edition. 57 (4), 1011-1015 (2018).</li><li>Ying, Y. L., 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=Asymmetric+Nanopore+Electrode-Based+Amplification+for+Electron+Transfer+Imaging+in+Live+Cells.">Asymmetric Nanopore Electrode-Based Amplification for Electron Transfer Imaging in Live Cells.</a> Journal of the American Chemical Society. 140 (16), 5385-5392 (2018).</li><li>Gao, R., Ying, Y. L., Hu, Y. X., Li, Y. J., Long, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wireless+Bipolar+Nanopore+Electrode+for+Single+Small+Molecule+Detection.">Wireless Bipolar Nanopore Electrode for Single Small Molecule Detection.</a> Analytical Chemistry. 89 (14), 7382-7387 (2017).</li><li>Gao, R., 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=Dynamic+Self-Assembly+of+Homogenous+Microcyclic+Structures+Controlled+by+a+Silver-Coated+Nanopore.">Dynamic Self-Assembly of Homogenous Microcyclic Structures Controlled by a Silver-Coated Nanopore.</a> Small. 13 (25), (2017).</li><li>Kim, B. K., Kim, J., Bard, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemistry+of+a+single+attoliter+emulsion+droplet+in+collisions.">Electrochemistry of a single attoliter emulsion droplet in collisions.</a> Journal of the American Chemical Society. 137 (6), 2343-2349 (2015).</li><li>Lee, P. C., Meisel, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+and+surface-enhanced+Raman+of+dyes+on+silver+and+gold+sols.">Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols.</a> Journal of Physical Chemistry. 86 (17), 3391-3395 (1982).</li><li>Steinbock, L. J., Otto, O., Chimerel, C., Gornall, J., Keyser, U. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detecting+DNA+folding+with+nanocapillaries.">Detecting DNA folding with nanocapillaries.</a> Nano Letters. 10 (7), 2493-2497 (2010).</li><li>Gong, X., 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=Label-free+in-flow+detection+of+single+DNA+molecules+using+glass+nanopipettes.">Label-free in-flow detection of single DNA molecules using glass nanopipettes.</a> Analytical Chemistry. 86 (1), 835-841 (2013).</li><li>Cadinu, 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=Double+Barrel+Nanopores+as+a+New+Tool+for+Controlling+Single-Molecule+Transport.">Double Barrel Nanopores as a New Tool for Controlling Single-Molecule Transport.</a> Nano Letters. 18 (4), 2738-2745 (2018).</li><li>Bell, N. A., Keyser, U. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digitally+encoded+DNA+nanostructures+for+multiplexed,+single-molecule+protein+sensing+with+nanopores.">Digitally encoded DNA nanostructures for multiplexed, single-molecule protein sensing with nanopores.</a> Nature Nanotechnology. 11 (7), 645-651 (2016).</li></ol>

Fabricação de um nanopipette bem definido é o primeiro passo no processo de fabricação WNE tipo fechado. Centrando-se um laser de CO2 para o centro do capilar, um capilar separa em dois nanopipettes simétricos com pontas cônicas nanoescala. O diâmetro é facilmente controlado, variando de 30-200 nm, ajustando os parâmetros do extrator a laser. É de notar que os parâmetros para puxar podem variar para extratores de pipeta diferente. A temperatura ambiental e umidade também podem influenciar o diâme...

Nanopartículas têm atraído grande atenção devido a diversas características tais como a sua capacidade catalítica, características ópticas, electroactivity e elevados rácios de superfície e o volume1,2,3, 4. Análise Eletroquímica de nanopartículas única é um método direto para compreender os processos químicos e eletroquímicos intrínsecos a nível de escala nanométrica. Para obter medições altamente sensíveis de nanopartículas única, duas abordagens eletroquímicas foram aplicadas anteriormente para ler informações de nanopartículas de atual respostas5,6,7. Dentre essas abordagens envolve imobilizando ou capturar uma nanopartícula individual na interface do nanoelectrode para o estudo de electrocatalysis8,9. A outra estratégia é impulsionada por nanopartículas única colisão com a superfície de um eletrodo, que gera uma flutuação transitória atual do processo dinâmico de redox.
Ambos os métodos requerem uma interface sensor ultra-sensível nanoescala que coincide com o diâmetro de nanopartículas único. No entanto, fabricação tradicional de nanoelectrodes principalmente incorporou os sistemas microeletromecânicos (MEMS) ou laser puxando técnicas, que são entediantes e undisciplinable10,11,12, 13. Por exemplo, fabricação de MEMS-baseado de nanoelectrodes é cara e exige o uso de uma sala limpa, restringindo a produção em massa e popularização do nanoelectrodes. Por outro lado, laser puxando a fabricação de nanoelectrodes baseia-se fortemente na experiência dos operadores durante a selagem e puxar um fio de metal dentro do capilar. Se não bem fechado no capilar, o fio de metal a lacuna entre a parede interna do nanopipette e o fio pode introduzir ruído de fundo em excesso atual dramaticamente e ampliar o eletroativos Detetando a área. Estas desvantagens principalmente diminuem a sensibilidade do nanoelectrode. Por outro lado, a existência de uma lacuna pode aumentar a área do eletrodo e reduzir a sensibilidade do nanoelectrode. Como consequência, é difícil garantir um desempenho reprodutível devido as morfologias incontrolável eléctrodo em cada processo de fabricação14,15. Portanto, um método de fabricação geral de nanoelectrodes com excelente reprodutibilidade é urgentemente necessária para facilitar a exploração eletroquímica das características intrínsecas de nanopartículas única.
Recentemente, a técnica de nanopore foi desenvolvida como uma abordagem elegante e livre de rótulo para única molécula análise16,17,18,19,20. Devido à sua fabricação controlável, o nanopipette fornece um confinamento de escala nanométrica, com um diâmetro uniforme, variando de 30-200 nm por um laser capilar extrator21,22,23,24 . Além disso, este procedimento de fabricação simples e reprodutível garante a generalização da nanopipette. Recentemente, propusemos um eletrodo de nanopore sem fio (WNE), que não exige a selagem de um fio de metal dentro do nanopipette. Através de um processo de fabricação facile e reprodutível, o WNE possui um depósito de metal de nanoescala dentro do nanopipette para formar um eletroativos interface25,26,27,28 . Desde que o WNE possui uma estrutura bem definida e morfologia uniforme de seu confinamento, alcança alta resolução atual, bem como a constante de tempo de baixa resistência-capacitância (RC) para a realização de alta resolução temporal. Nós relatamos anteriormente dois tipos de WNEs, tipo aberto e fechado-tipo, para a realização de análise de entidade única. O tipo aberto WNE emprega uma camada nanometal depositada na parede interna de uma nanopipette, que converte a corrente farádica de uma única entidade para o iônico de resposta atual26. Geralmente, o diâmetro de um tipo aberto WNE é cerca de 100 nm. Para diminuir ainda mais o diâmetro do WNE, apresentamos o WNE de tipo fechado, em que um nanotip de metal sólido ocupa totalmente a ponta de nanopipette através de uma abordagem química-eletroquímica. Esse método pode rapidamente gerar um 30 nm ouro nanotip dentro de um confinamento de nanopore. A interface bem definida na área da ponta de um tipo fechado WNE garante uma relação sinal-ruído elevada para medições eletroquímicas de nanopartículas única. Como uma nanopartículas de ouro carregada colide com o WNE de tipo fechado, um processo de carga-descarga ultra rápido na interface ponta induz uma resposta de feedback capacitivo (CFR) no rastreamento atual iônica. Comparado a um anterior nanopartículas única colisão estudo através de um nanoelectrode com metal fio dentro de29, o tipo fechado WNE mostrou uma maior resolução atual do pA de ± 0,1 0,6 pA (RMS) e a maior resolução temporal de 0,01 ms.
Aqui, descrevemos um procedimento de fabricação detalhada para um tipo fechado WNE que controlou altamente dimensões e excelente reprodutibilidade. No presente protocolo, uma reação simples entre AuCl4– e BH4– é projetado para gerar um nanotip de ouro que bloqueia completamente o orifício de um nanopipette. Então, bipolar eletroquímica é adotada para o crescimento contínuo de uma nanotip de ouro que atinge o comprimento de vários micrômetros dentro do nanopipette. Este procedimento simples permite a implementação desta fabricação de nanoelectrode, que pode ser realizada em qualquer laboratório de química geral sem um equipamento caro e sala limpa. Para determinar o tamanho, morfologia e estrutura interna de um tipo fechado WNE, este protocolo fornece um procedimento de caracterização detalhada com o uso de um microscópio eletrônico de varredura (MEV) e espectroscopia de fluorescência. Um exemplo recente é destacado, que mede diretamente as interações intrínsecas e dinâmicas de nanopartículas de ouro (AuNPs) colidindo em direção a nanointerface de um tipo fechado WNE. Acreditamos que o tipo fechado WNE pode abrir um novo caminho para futuros estudos eletroquímicos de células vivas, nanomateriais e sensores de nível único-entidade.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>650501</td>
			<td>Highly flammable and volatile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analytical balance</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td>ME104E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Axopatch 200B amplifier</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blu-Tack reusable adhesive</td>
			<td>Bostik</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge tube</td>
			<td>Corning Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Centrifuge Tubes with CentriStar Cap, 15 ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroauric acid</td>
			<td>Energy Chemical</td>
			<td>E0601760010</td>
			<td>HAuCl4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clampfit 10.4 software</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digidata 1550A digitizer</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DS Fi1c true-color CCD camera</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ecoflex 5 Addtion cure silicone rubber</td>
			<td>Smooth-On</td>
			<td>17050377</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf Reference 2 pipettes</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>492000904</td>
			<td>10, 100 and 1000 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>24102</td>
			<td>Highly flammable and volatile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Faraday cage</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Copper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iXon 888 EMCCD</td>
			<td>Andor</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge tubes</td>
			<td>Axygen Scientific</td>
			<td></td>
			<td>0.6, 1.5 and 2.0 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microloader</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5242 956.003</td>
			<td>20 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope Cover Glass</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>LOT 16938</td>
			<td>20 mm*60 mm-1 mm thick</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Milli-Q water purifier</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SIMS00000</td>
			<td>Denton Electron Beam Evaporator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P-2000 laser puller</td>
			<td>Sutter Instrument</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette tips</td>
			<td>Axygen Scientific</td>
			<td></td>
			<td>10, 200 and 1,000 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium chloride,+D25+A2:F2+A2:F25</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P9333-500G</td>
			<td>KCl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz pipettes</td>
			<td>Sutter</td>
			<td>QF100-50-7.5</td>
			<td>O.D.:1.0 mm, I.D.:0.5 mm, 75 mm length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Refrigerator</td>
			<td>Siemens</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone thinner</td>
			<td>Smooth-On</td>
			<td>1506330</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver wire</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>11466</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium borohydride,</td>
			<td>Tianlian Chem. Tech.</td>
			<td>71320</td>
			<td>NaBH4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ti-U inverted dark-field microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a closed-type wireless nanopore electrode for analyzing single nanoparticles

Medir as características intrínsecas de nanopartículas única por nanoelectrochemistry detém importância fundamental profunda e tem impactos potenciais em Nanociência. No entanto, analisar eletroquimicamente nanopartículas única é um desafio, como o sensoriamento nanointerface é incontrolável. Para responder a este desafio, descrevemos aqui a fabricação e caracterização de um eléctrodo de tipo fechado sem fio nanopore (WNE) que apresenta uma morfologia altamente controlável e excelente reprodutibilidade. Facile fabricação de WNE permite a preparação de nanoelectrodes bem definidas em um laboratório de química geral sem o uso de um equipamento caro e sala limpa. Uma aplicação de 30 nm WNE tipo fechado na análise de nanopartículas de ouro única na mistura também é destacada, que mostra uma alta resolução atual do pA 0,6 e alta resolução temporal de 0.01 MS. acompanhado por sua excelente morfologia e pequenas diâmetros, mais potenciais aplicações de WNEs fechado-tipo podem ser expandidos de caracterização de nanopartículas para detecção de única molécula/íon e sondagem de célula única.

Vamos demonstrar uma abordagem superficial para fabricar um bem definido 30 nm nanopore sem fio eléctrodo com base em um nanopipette cônico de quartzo. A fabricação de um nanopipette é demonstrada na Figura 1, que inclui três etapas principais. Uma conta com um diâmetro interno de 0,5 mm e diâmetro externo de 1,0 mm é fixada no puxador e, em seguida, um laser é focado no centro do capilar para derreter o quartzo. Aplicando forças aos terminais do c...

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A Closed-Type Wireless Nanopore Electrode for Analyzing Single Nanoparticles

Aqui, apresentamos um protocolo para a fabricação de um eléctrodo de tipo fechado sem fio nanopore e subsequente medida eletroquímica de nanopartículas único colisões.

Um eletrodo de Nanopore sem fio fechado-tipo de análise de nanopartículas única

Measuring the intrinsic features of single nanoparticles by nanoelectrochemistry holds deep fundamental importance and has potential impacts in ...

Medir eletroquimicamente a característica intrínseca da nanopartícula única é de grande importância na nanociência. Este método demonstra uma maneira simples, mas altamente reprodutível de construir um eletrodo de nanoporos sem fio para análise rápida de nanopartículas únicas. O tamanho da nanoeletrídico pode chegar a até 30 nanômetros por este método de fabricação simples.A resolução atual e a resolução temporal durante a análise são 0,6 picoamps e 0,01 milissegundos, respectivamente. Prevê-se que este eletrodo de nanoporo sem fio será utilizado para análise secular in vivo e não invasiva devido ao tamanho nanoescala da ponta nanoeletro. A propriedade de ressonância plasmônica da superfície localizada da ponta nano de ouro e a visão óptica perfeita dos nanopipettos cruzados poderiam permitir a detecção óptica elétrica em nanoesponíveis.Pesquisadores interessados na fabricação de eletrodo de nanoporo sem fio devem dominar o processo de derramamento de nanopipette. Porque este é um passo crucial no procedimento. Eles devem prestar atenção à temperatura ambiental e à umidade ao derramar a pipeta.Primeiro adicione 4,8 mililitros de ácido cloroaurico com uma fração de massa de 1%a 40 mililitros de água deionizada com agitação vigorosa. Em seguida, aqueça a solução para ferver. Adicione rapidamente 10 mililitros de uma solução de citrato de trisódio com uma fração de massa de 1% na solução.Aqueça a solução por mais 15 minutos até que a solução final esteja de cor vermelha. Coloque os capilares de quartzo em um tubo de centrífuga de 15 mililitros cheio de acetona e limpo em um limpador ultrassônico por dez minutos. Quando terminar, retire a acetona e adicione etanol.Em seguida, coloque o tubo de centrífuga no limpador ultrassônico por mais dez minutos de limpeza. Em seguida, coloque os capilares de quartzo em outro tubo de centrífugas de 15 mililitros com água desionizada para remoção do etanol, e realize a limpeza ultrassônica por 10 minutos. Seque os capilares de quartzo usando um fluxo de gás nitrogênio e armazene-os em um tubo de centrífuga limpo.Depois disso, ligue um puxador laser de dióxido de carbono e pré-aqueça por 15-20 minutos para garantir uma potência laser constante. Instale um capilar de quartzo limpo no puxador de laser de dióxido de carbono pré-aquecido. Defina os parâmetros de puxar de calor, filamento, velocidade, atraso e força de puxar no painel do puxador de laser de dióxido de carbono para um diâmetro específico.Fixar a nanopipette preparada em uma placa de petri com um adesivo reutilizável para caracterização posterior. Injete 10 microliters da solução de ácido cloroaurico preparada na nanopipette com um microcarregador. Centrifugar a nanopipette por cinco minutos em torno de 1.878 vezes G para a remoção de bolhas de ar na nanopipette.Após a centrifugação, fixar a nanopipette em um deslizamento de tampa com borracha de silicone previamente preparada, e definir a área dentro da nanopipette como o lado cis e fora como o lado trans. Depois de esperar cinco minutos para a borracha curar, coloque o conjunto integrado na mesa objetiva de um microscópio invertido. Ligue e ajuste a iluminação do campo escuro para focar a ponta de nanopipette sob um objetivo de microscópio de 10x.Mude para um objetivo de 40x para maior resolução espacial. Em seguida, coloque um eletrodo de cloreto de prata dentro da nanopipette. Em seguida, coloque um segundo eletrodo de cloreto de prata aterrado no lado trans.Conecte os eletrodos de cloreto de prata a um pré-amplificador. Ligue o sistema de medição atual e o software correspondente para gravação de corrente iônica. Em seguida, defina o potencial aplicado para 300 milvolts.Agora adicione lentamente 150 microliters de solução de boroidrídaride de sódio ao lado trans para desencadear a reação entre o ácido cloroauúrico e o boroidido de sódio. Simultaneamente, registosetrica e opticamente o traço atual e os espectros de dispersão de imagens de campo escuro usando os sistemas de medição de medição e detecção de campo escuro. Desligue o potencial aplicado após o rastreamento da corrente iônica retornar a zero picoamps.Lave o tipo WNE fechado preparado com água deionizada fluindo do fundo para a ponta. Altere a solução nos lados trans e cis para uma solução de cloreto de potássio após a fabricação do tipo fechado WNE. Transfira 50 microliters da solução nanopartical de ouro nanomolar de 30 nanomolar para o lado trans.Em seguida, regise o sinal atual de eventos de colisão de nanopartículas únicas com um potencial de 300 milvolts. Por fim, altere a tensão aplicada para monitorar a frequência, amplitude e mudança de forma do sinal de corrente. A fabricação de uma nanopipette inclui três passos principais.Um microcapilário com um diâmetro interno de 0,5 milímetros e diâmetro externo de 1 mililitro é fixado no puxador, e um laser é então focado no centro do capilar para derreter o quartzo. Ao aplicar forças nos terminais do capilar, ele finalmente separa e forma duas partes com pontas cônicas nanoescala. O procedimento de gerar uma nanofina de ouro dentro da ponta de nanopipette, após o processo de puxar é mostrado aqui.Um sistema de caracterização in situ foi usado para monitorar o processo de fabricação do tipo fechado WNE por gravação simultânea das imagens de resposta atual e campo escuro. Vista superior As imagens SEM da nanopipette nua e do tipo fechado WNE são mostradas aqui após íons de foco dividirem uma imagem sem visão lateral fornece a morfologia da nanofina de ouro dentro do tipo fechado WNE. Nos experimentos de colisão de nanopartículas únicas, as nanopartículas de ouro são adicionadas ao lado trans do WNE.O excelente desempenho de ruído deste CNE revela os sinais ocultos com uma alta frequência de sinal. Ao gerar a ponta nano de ouro, um baixo potencial aplicado deve ser usado para gerar a interface eletroquímica. Um alto potencial aplicado poderia acelerar a geração de ouro e resultar em estruturas defeituosas na ponta nano.A alta resolução de contraste e a alta resolução especial deste método podem ajudar os pesquisadores a entender melhor o processo de transferência de elétrons na escala nano. O boroidido de sódio é perigoso e reagirá violentamente com água. Por favor, tenha cuidado ao preparar a solução de boroidido de sódio.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Steady-state, Pre-steady-state, and Single-turnover Kinetic Measurement for DNA Glycosylase Activity

Steady-state Pré-steady-state, e Single-turnover Medição, Kinetic para DNA glicosilase Atividade

Human 8-oxoguanine DNA glycosylase (OGG1) excises the mutagenic oxidative DNA lesion 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8-oxoG) from DNA. Kinetic characterization ...

Química

Preparation of Silica Nanoparticles Through Microwave-assisted Acid-catalysis

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle ...

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

Um método simples para o tamanho Síntese controlada de estáveis ​​Oligoméricas Clusters de nanopartículas em condições ambientais

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

Synthesis of Ligand-free CdS Nanoparticles within a Sulfur Copolymer Matrix

Síntese de CDs Nanopartículas sem ligando dentro de uma matriz de copolímero de Enxofre

Aliphatic ligands are typically used during the synthesis of nanoparticles to help mediate their growth in addition to operating as high-temperature ...

A Protocol for the Production of Gliadin-cyanoacrylate Nanoparticles for Hydrophilic Coating

Um protocolo para a produção de nanopartículas Gliadina-cianoacrilato para hidrofílico Coating

This article presents a protocol for the production of protein-based nanoparticles that changes the hydrophobic surface to hydrophilic by a simple spray ...

In Situ Detection and Single Cell Quantification of Metal Oxide Nanoparticles Using Nuclear Microprobe Analysis

In Situ Detection and Single Cell Quantification of Metal Oxide Nanoparticles Using Nuclear Microprobe Analysis

In Situ Deteção e única célula quantificação de nanopartículas de óxido de Metal usando análise de microsonda Nuclear

Micro-analytical techniques based on chemical element imaging enable the localization and quantification of chemical composition at the cellular level. ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

Microscopia eletrônica de transmissão de líquido-celular para rastreamento auto-montagem de nanopartículas

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

In Situ Lithiated Reference Electrode: Four Electrode Design for In-operando Impedance Spectroscopy

No eletrodo de referência Lithiated Situ: Quatro eletrodos Design por espectroscopia de impedância no operando

Extending operating voltage of Li-ion batteries results in higher energy output from these devices. High voltages, however, may trigger or accelerate ...

Ligand-Mediated Nucleation and Growth of Palladium Metal Nanoparticles

Nucleação e Crescimento Mediado por Ligante de Nanopartículas de Paládio Metálico

The size, size distribution and stability of colloidal nanoparticles are greatly affected by the presence of capping ligands. Despite the key contribution ...