금 나노 입자와 Cucurbit[n]uril의 응집체 내에서 정확한 플라즈몬 나노 접합의 형성을 통한 요산의 정량적 SERS 검출

요약

큐커빗[7]우릴 및 요산의 호스트-게스트 복합체를 Au NP 용액에 소량 첨가하기 전에 수용액에서 형성하여 모듈형 분광계를 이용한 정량적 표면 강화 라만 분광법(SERS) 감지를 수행하였다.

초록

이 연구는 모듈형 분광계를 사용하여 지문 영역의 여러 특성 피크에 대해 ~0.2μM의 낮은 검출 한계로 표면 강화 라만 분광법(SERS)을 통해 중요한 바이오마커인 요산(UA)의 정량적 검출을 위한 신속하고 매우 민감한 방법을 설명합니다. 이러한 바이오센싱 기법은 매크로사이클, cucurbit[7]uril (CB7) 및 UA 사이의 숙주-게스트 복합체화에 의해 매개되고, 이후 자체 조립된 Au NP:CB7 나노응집체 내에서 정확한 플라즈몬 나노접합의 형성에 의해 매개된다. SERS 기질에 대해 바람직한 크기의 용이한 Au NP 합성은 또한 실험실에서 제작한 자동 합성기를 사용하여 촉진될 수 있는 옵션을 갖는 고전적인 시트레이트 환원 접근법에 기초하여 수행되었다. 이 프로토콜은 임상 적용을 위해 체액에서 바이오마커의 다중화 검출로 쉽게 확장될 수 있다.

서론

퓨린 뉴클레오티드의 신진 대사의 최종 산물 인 요산은 통풍, 자간전증, 신장 질환, 고혈압, 심혈관 질환 및 당뇨병 1,2,3,4,5와 같은 질병의 진단을위한 혈액 혈청 및 소변의 중요한 바이오 마커입니다. 요산 검출을위한 현재의 방법에는 비색 효소 분석, 고성능 액체 크로마토그래피 및 모세관 전기 영동이 포함되며, 이는 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들며 정교한 샘플 준비 6,7,8,9가 필요합니다.

표면 강화 라만 분광법은 진동 지문을 통해 생체 분자를 선택적으로 검출 할 수 있고 고감도, 신속한 반응, 사용 편의성 및 시료 준비 없음 또는 최소와 같은 수많은 이점을 제공하므로 일상적인 진료 시점 진단을위한 유망한 기술....

프로토콜

1. Au NPs의 합성

1. 종래의 투르케비치 방법을 통한 Au 종자의 합성²⁶
   1. 98.5 mg의 HAuCl4_{· 3H2O}전구체와 유리 바이알에 탈이온수 10 mL.
      참고: 소량의 HAuCl4 전구체를 계량 보트로 옮기고 HAuCl4 전구체가 금속 실험실을 부식시키기 때문에 금속 주걱 대신 플라스틱 주걱을 사용하여 결정을 계량합니다. HAuCl4는 흡습성이므로 가능한 한 신속하게 칭량 단계를 수행해야하므로 대기에서 물을 흡수하여 시간이 지남에 따라 무게가 증가합니다. HAuCl4는 부식성이 강하고 심한 피부 화상과 눈 손상을 일으킬 수 있습니다. 그것을 취급 할 때 특별한주의를 기울이십시오.
   2. 구연산나트륨 분말 64.5 mg을 유리 바이알에 탈이온수 0.5 mL와 함께 용해시켜 500 mM 시트르산나트륨 용액 0.5 mL를 제조하였다.
   3. 25 mM HAuCl4 용액 1 mL를 250 mL 청색 캡핑된 병에 99 mL의 물로 희석하여 0.25 mM HAuCl4 용액 100 mL를 수득하였다.
   4. ....

결과

제시된 Au NP 합성에서 UV-Vis 스펙트럼은 10 성장 단계 (그림 4 A, B) 후에 LSPR 피크의 521 nm에서 529 nm로 이동을 보여 주며 DLS 데이터는 Au NP의 크기가 25.9 nm에서 42.8 nm로 증가함에 따라 좁은 크기 분포를 보여줍니다 (그림 4C, D). TEM 이미지에서 측정된 G0, G5 및 G10의 평균 크기(그림 4E)는 각각 20.1nm, 2.1nm± 32.5nm, 40.0± 2.2nm±며 각 경우에 200개의 입자가 계수됩니다. 이러한 결과는 이러한 프로토콜이 균일하고 좁게 분산된 Au NP를 합성하는데 효과적임을 나타낸다.

제시된 SERS 연구에서, CB7 및 UA의 숙주-게스트 복합체는 SERS 스펙트럼에서 특징.......

토론

프로토콜에 설명된 자동화된 합성 방법을 통해 크기가 증가하는 Au NP를 재현 가능하게 합성할 수 있습니다. 종자 합성 중에 구연산 나트륨을 빠르게 첨가하고 PEEK 튜브가 안전한지 확인하기 위해 주기적으로 검사하는 것과 같이 수동으로 수행해야하는 몇 가지 요소가 있지만,이 방법을 사용하면 일반적으로 HAuCl4 및 구연산 나트륨을 여러 번 수동으로 주입해야하는 큰 크기 (최대_40nm )의 Au NP를 사용할 수 있습니다. 장기간에 걸쳐 연속 첨가를 통해 합성될 수 있다.

CB 복합체의 기본 특성을 밝히기 위해 추가 특성화를 수행 할 수 있습니다. 예를 들어, 호스트-게스트 복합체의 형성은 전형적으로 ^1H핵자기 공명(NMR)을 사용하여 확인될 수 있으며, 이는 복합체화^21,22,25

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
40 nm 금 나노 입자	NanoComposix	AUCN40-100M	NanoXact, 0.05 mg/ mL, 베어 (시트레이트)
원심분리기 튜브	Corning Falcon	14-432-22	50 mL volume
Cucurbit[7]uril	Lab-made		참조 참조 19
Gold(III) chloride trihydrate	Sigma aldrich	520918	≥ 99.9% 미량 금속 기반
Luer lock 일회용 주사기	Cole-Parmer	WZ-07945-15	3 mL 용량
Luer-to-MicroTight 어댑터	LuerTight	P-662	360 μ m 외경 Luer 주사기
PEEK 튜빙	IDEX	1572	360 μ m 외경, 150 & m 내경
PEEK 튜빙 커터	IDEX	WZ-02013-30	360 µ용 모세관 폴리머 크로마토그래피 튜빙 커터; m에서 1/32" OD 튜빙
라만 분광계	Ocean Optics	QE pro
구연산나트륨 삼염기성 이수화물	Sigma aldrich	S4641	ACS 시약, ≥ 99.0%
Sonicator
표준 프로브	Digi-Sense	WZ-08516-55	Type-K
주사기 펌프	알라딘	ALADDIN2-220	주사기 2개, 최대 주사기 부피 60mL
열전대 온도계	Digi-Sense	WZ-20250-91	NIST 추적 가능 교정 기능이 있는 단일 입력 열전대 온도계
ThermoMixer	Eppendorf	5382000031	50 mL 튜브용 Eppendorf SmartBlock
요산	Sigma aldrich	U2625	≥ 99%, 결정질