Plataforma SERS para la detección de secuencias de ADN

La rodamina 6G (R6G) es uno de los colorantes más utilizados para su aplicación en colorantes láser y como trazador de fluorescencia. R6G también sirve como tinte modelo para explorar la naturaleza del efecto de dispersión Raman mejorada en la superficie (SERS).

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​​​​​​estancia: Polipartículas recubiertas con nanopartículas de oro (DEGDMA) como sustratos de dispersión Raman mejorados en la superficie para la detección de ADN. Haber de imagen: Leigh Prather/Shutterstock.com

En un artículo publicado en Journal of Physics D: Física Aplicada, la plataforma de poli(dimetacrilato de dietilenglicol) (DEGDMA) con patrón de nanopartículas de oro (AuNP) se utilizó como una nueva plataforma basada en la dispersión Raman mejorada en la superficie (SERS). Las micropartículas decoradas con AuNP mostraron una mejora significativa de SERS en la señal R6G Raman en comparación con las contrapartes desnudas.

Para las excitaciones a 532, 633 y 785 nm, la del infrarrojo cercano mostró la mayor mejora en el sustrato y uniformidad espacial y estabilidad temporal prominentes. La aplicación práctica del sustrato SERS fabricado fue demostrada por el descubrimiento de ADN en giardia lamblia parásito

Sustratos SERS para espectroscopia Raman

La espectroscopia Raman utiliza la interacción de la luz con la materia y ayuda a detectar las vibraciones características y la estructura molecular de la materia. SERS mejora la intensidad Raman en función de la interacción de la luz de excitación con plasmones de nanoestructura.

SERS sirve como un método analítico sensible para la detección de especies química y biológicamente importantes. A pesar del papel esencial de SERS en el diagnóstico clínico, bioquímica y detección toxicológica, los materiales activos de SERS que proporcionan una buena mejora de Raman con alta estabilidad y reproducibilidad siguen siendo un desafío.

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Aunque el cobre (Cu), la plata (Ag) y el Au los precedieron como metales adecuados, los sustratos SERS basados ​​en Au se han utilizado ampliamente en estudios anteriores para mejorar la señal Raman. La región de longitud de onda SERS depende del material. Sin embargo, modificar la forma, el tamaño y la morfología del sustrato ayuda a ajustar los requisitos de longitud de onda.

Recientemente, las nanoestructuras recubiertas de metal SERS activas basadas en sustratos no metálicos se han explorado para varios métodos de detección. La principal ventaja de utilizar materiales no metálicos es la obtención de sustratos SERS de gran superficie. Con este fin, la polimerización es útil para la preparación de plantillas de superficie SERS.

R6G se usa ampliamente como medio láser y rastreador de fluorescencia. Informes anteriores informaron que las varillas homodiméricas de poli (metacrilato de glicidilo-dimetacrilato de etileno) con AgNP sirvieron como sustrato SERS para la detección de R6G. De manera similar, el mismo polímero monolítico decorado con AuNP mostró una alta sensibilidad en las mediciones de SERS.

Polipartículas recubiertas con nanopartículas de oro (DEGDMA) como sustratos SERS.

El presente trabajo ha sintetizado y caracterizado un nuevo sustrato SERS activo basado en micropartículas de AuNP recubiertas de poli(dietilenglicol dimetacrilato) (DEGDMA). Estas micropartículas fueron preparadas por polimerización iniciada por radiación gamma sin el uso de un iniciador o estabilizador.

Las propiedades de mejora de SERS de las micropartículas poliméricas decoradas con AuNP se demostraron utilizando una solución acuosa de R6G que sirvió como un objetivo Raman activo. Se analizó el rendimiento del sustrato SERS, incluido el factor de mejora SERS, la longitud de onda de excitación Raman, la uniformidad espacial, la estabilidad temporal y la dependencia de la potencia del láser.

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Los espectros Raman de R6G mostraron las bandas Raman a 611, 770 y 1182 cm inversas correspondientes al modo de vibración del anillo CCC (en el plano), modo de flexión CH (fuera del plano) y flexión C H (en el plano) , respectivamente. Además, la banda inversa a 1311 cm apoyó el modo de flexión NH, y las bandas Raman a 1362, 1511 y 1648 cm inversas se relacionaron con el modo de estiramiento CC de la molécula R6G.

La compatibilidad del sustrato compuesto poli (DEGDMA) con tapa de AuNP para SERS se analizó mediante la detección de ADN utilizando una sonda y moléculas de ADN dirigidas al gen de la β-giardina en giardia lamblia parásito. Los resultados mostraron que los picos detectados seguían las bandas Raman originales de adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T), mencionadas anteriormente en la literatura.

conclusión

En resumen, se sintetizó un nuevo sustrato SERS basado en microesferas decoradas con AuNP (DEGDMA) mediante polimerización, que se inició con rayos gamma. El estudio de la mejora de SERS y las propiedades plasmónicas del sustrato compuesto de AuNP recubierto con poli(DEGDMA) reveló una buena sensibilidad de SERS, que se demostró mediante la detección de 20 μmol por litro Concentración de colorante R6G con SERS Analytical Enhancement Factor (AEF) 4,4 x 103.

Además, el sustrato SERS de poli(DEGDMA) decorado con AuNP se mantuvo estable hasta 2 meses. La capacidad del sustrato SERS preparado para detectar ADN se demostró mediante la secuenciación de la sonda y el ADN diana. giardia lamblia El gen de la β-giardina del parásito.

Los resultados revelaron que el sustrato compuesto AuNP cubierto con poli(DEGDMA) es una plataforma SERS prometedora para el descubrimiento de ADN y un sustrato SERS potencial para la aplicación de biodetección.

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referencia

Mahmoud, M. H., Jaafar, A, Hemex, L, Peter, L, Rigo, I, Zangana, S, Bonyar, A y Ferez, M (2022). Polipartículas recubiertas con nanopartículas de oro (DEGDMA) como sustratos de dispersión Raman mejorados en la superficie para la detección de ADN. Revista de Física D: Física Aplicada. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6463/ac7bba

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