وقد أظهرت أنابيب الكربون النانوية (تشارك المركز الوطني) إمكانات كبيرة لاستخدامها تحقيقات الخلوية. كما يمكن "nanopipes" يمكن استخدامها لنقل السوائل أو من الخلايا وحقن المخدرات أو الحلول مباشرة إلى الخلايا الفردية والعضيات الفردية داخل الخلايا. بالإضافة إلى ذلك ، لأن من أقطار صغيرة من الألياف الكربونية تستحث ضررا قليلا إلى الخلايا على الاختراق. وقد تم شغلها nanopipes الكربون (CNPs) مع الماء [1] والسائلة البلورات [2] ، فلوري [3] والنانوية المغناطيسية [4] تبين أنه يمكن استخدامها لنقل مختلف أنواع السوائل من وإلى الخلايا. من خلال جعل هذه التحقيقات قادرا على الشعور داخل الخلايا ، يمكن العثور على معلومات حول التفاعلات الكيميائية داخل الخلايا. سطح تعزيز رامان التحليل الطيفي (SERS) هذه القدرة. صنع أنابيب الكربون النانوية SERS النشطة التي functionalization مع النانوية SERS نشطة ، ويخلق إمكانية دراسة حساسة للغاية وتحديد مكونات الخلايا. بالإضافة ، يمكن تطبيق نانوتيوب إلى جهاز nanofluidic حيث يمكن أن تكون بمثابة الربط بين خزان السائل والخلايا ، ولكل من تقديم واستخراج السوائل. ويمكن دراسة الآثار المترتبة على السوائل في الخلايا الموجودة في الموقع. ويمكن استخدام هذه التقنية لتعزيز SERS إشارة رامان بعوامل تصل إلى 10 14 [5] . فقد غرضين رئيسيين هما ، الاول ، لتعزيز إشارة ضعيفة نسبيا رامان الذي يجعل من الصعب دراسة مفصلة المحتوى الكيميائي للعينات معقدة كثيرة ، والثاني ، للحصول على المعلومات من سطح المواد المعقدة (monolayers). في SERS ، يتحدد القرار الوحشي ليس عن طريق الحد من الانحراف ، ولكن في الحبس المكانية من الحقول المحلية [6] . هذه القدرة التحليلية التتبع الأكثر إثارة للاهتمام للدراسات البيولوجية ، مما يسمح بتحديد الجزيئي في النانو. هذا مهم خصوصا بسبب الجزيئات البيولوجية ذات الصلة كثيرا ما تكون متاحة لتوصيف بكميات صغيرة للغاية. هناك نوعان من الآليات الرئيسية للSERS الكهرومغناطيسية ، وتعزيز والكيميائية [10/07] . تعزيز الكهرومغناطيسية مخاوف من الإثارة البلازمونات السطحية على هياكل معدنية النانو ، في حين أن تعزيز كيميائية معقدة تتعلق تهمة نقل بين المعدن وعينة لتحليلها. وخشن الأساليب المتبعة لخلق وتعزيز SERS اللازمة لوحات معدنية أو منقوشة ، أو جزيئات كروية. ومع ذلك ، فإن هذه الاستفادة من "النقاط الساخنة" لإنشاء تعزيز العوامل الهامة المطلوبة. وقد أظهرت النتائج الأولية أن جزيئات كروية المضمنة في جدران الأنابيب النانومترية الكربونية تنتج إشارة ضعيفة ولكن يمكن ملاحظتها [11]. وقد تبين أن الأوجه النانوية تعطي كثافة أعلى بكثير من SERS النانوية الغروية [12] بسبب رباعي [13] مجال التدرج والآثار [14] ، وبحيث يتم استخدامها في هذه الدراسة. يمكن لهذه استرخاء قواعد الاختيار ، وتتسبب في ظهور الخطوط رامان ممنوع بشكل طبيعي ، موضحا بعض التغييرات التي لوحظت في أطياف SERS. النانوية الأوجه يمكن أن تخلق هذه البقع الساخنة على حدة ، وبذلك تنتفي الحاجة لمراقبة دقيقة من التجميع [15]. النتائج والمناقشة تم إنشاء نوعين من nanoprobes واختبارها. أولا ، مع CNPs nanotriangles يعلق في الداخل ، التي تسمح للدراسة التفاعلات داخل الأنابيب. وقد أعد تعليق CNPs في الإيثانول وإيجاد حل للnanotriangles ، والسماح للمثلثات لنشر داخل CNPs. قبل الاستخدام ، وضعت قطرة من هذا التعليق على رقاقة السيليكون ، وسمح لتجف تماما. على الرغم من عدم ملاحظة أي مثلثات على سطح CNPs مع المجهر الإلكتروني انتقال (تيم) ، تم غسلها برفق بالماء CNPs DI لإزالة أي مثلثات على السطح. وقد لوحظت باستخدام الأنابيب النانومترية backscattered التصوير الإلكترون مع المجهر الإلكتروني (SEM) للبحث عن جزيئات الذهب ، والتي لم تظهر على السطح الخارجي للأنابيب. بعد تبخر الماء ، وأودع في حل جليكاين على CNPs. ولأن أنابيب الفردية CNPs كبيرة في القطر ، واضحة للعيان. والضيقة الثانية متعددة جدار الأنابيب النانوية مع مثلثات المرفقة كيميائيا إلى الخارج عن طريق تفاعل Bingel [16] . رد الفعل Bingel هو مثال على رد فعل [2 + 1] الحلقيه. الخطوات الرئيسية في عملية هي : أولا ، كان يجمد الأنابيب النانوية على سطح وtransesterified خلال إثارة لفترات طويلة في وجود فائض من 2 (methylthio) ethanolfollowed عن طريق الغسيل واسعة مع ثنائي اثيل الأثير لتشكيل [(2 CH 2 COOCH الشركات الصغيرة والمتوسطة) 2 C <SWNT]. ثم ، من خلال استغلال الذهب تفاعل الكبريت وملزم "الموسومة" المجموعة الحلقي باستخدام جزيئات الذهب. وأظهرت عينات مختلطة من دون أي رد فعل Bingel مرفق المثلثات لنانوتيوب. وبالمثل ، أودعت تشارك المركز الوطني مع مثلثات تعلق على رقاقة السيليكون وغسلها بالماء بلطف DI. بعد التبخر ، وأودع جليكاين على لتشارك المركز الوطني. وقد اتخذت أطياف رامان من مجموعات صغيرة من الألياف ، تحتوي على عدد قليل من مرئية مع الإعداد فعال المستخدمة. أي جليكاين زائدة المتبقية حول الأنابيب النانوية خلال القياسات رامان لا يؤثر على النتائج. جليكاين تركيز منخفض للغاية التي يجب مراعاتها من رامان التحليل الطيفي التقليدية ، مما يجعل ملاحظتها فقط عندما تكون في اتصال مع nanotriangles التي هي فقط داخل المركز الوطني للاستشعار أو CNPs. وقد اتخذت جميع أطياف جليكاين بينما الرطب ، لمنع تشكيل crystallites على سطح الأنبوب أثناء عملية التجفيف. الشكل 1. المجهري للتحقيقات أنابيب. (أ) TEM صورة لجسيمات كروية والمثلث داخل nanopipe. (ب) SEM صورة مثلث وتعلق على الجسيمات سداسية MWNT من رد الفعل Bingel. (ج) إجراء صورة SEM المثلث داخل nanopipe شفافة من الجهد العالي (25 كيلو فولت). (د) صورة من SEM nanopipe نفسه كما في (ج) مع الجهد المتسارع لل4 كيلو فولت ، والتي تبين شيئا في منطقة (ج) ، مما يعني أن تقع في المثلث في داخل الأنبوب. وكان من أنابيب المستخدمة للحصول على SERS تقديمهم إلى SEM ويلاحظ ، مما يدل على المثلث في داخل أنابيب. مع تسارع الجهد من 4 كيلو فولت ، لم يلاحظ أي الجزيئات ، ولكن عندما رفعت إلى 25 كيلو فولت جدران الأنبوب أصبحت شفافة ، مما يتيح رصد المثلث ، كما هو موضح في الشكل 1. وتظهر أطياف رامان المقابلة من هاتين الطريقتين في الشكل 2. قمم جليكاين مرئية متطابقة في كلتا الحالتين ، وتتوافق تماما مع الدراسات السابقة على SERS من جليكاين. كما مرئية هي أطياف رامان من CNPs وتشارك المركز الوطني ، ويتألف من فرقة حوالي (1350 سم -1) ، وهي فرقة صدى مزدوجة مشتركة للمواد الكربون (D الفرقة) وفرقة حوالي 1600 سم -1 إلى ذات الصلة داخل الاهتزازات الطائرة من الجرافيت (G الفرقة). تظهر هذه العصابات المختلفة بين وتشارك المركز الوطني CNPs بسبب الاختلاف في التركيب الخاصة [17] -- وتشارك المركز الوطني لغرافيتي في معظمها ، في حين أن CNPs يكون لها هيكل الجدار المختلين. الشكل 2. أطياف رامان الحصول عليها باستخدام مجسات أنابيب. (1) من CNPs مع مثلثات في الداخل ، (2) من MWNT المرفقة مع مثلثات للخارج ، و (3) مع عدم وجود أنابيب الحالية ، والتي تبين عدم وجود أي إشارة من جانب سي. (أ) استخدمت صورة من مجموعة صغيرة من الحصول على MWNT SERS. (ب) يستخدم nanopipe الفردية للحصول على SERS. أربع قمم إضافية من جليكاين يبدو ، في 817-872 (NH 2 تويست -- CH 2 تويست) ، 1048 (CN تمتد) ، 1083 (NH 3 + هز) ، و 1453 (CH 2 ينحني) سم -1. ويمكن تفسير الاختلافات بين أطياف رامان العادية وSER حسب الحقل الانحدار والآثار رباعي ، كما نوقش أعلاه. جدول I. الترددات (سم -1) والتعيينات في نطاقات أطياف رامان التقليدية وSERS من جليكاين. | | 816 ثانية ، 872 ث | ث 817 ، 872 ق | NH 2 + CH 2 تويست تويست | 901 ق | 950 ث | | CC تمتد | 1033 ث | 1026 ث | 1048 ث | CN تمتد | 1131 ث | 1175 ق | 1083 ث | NH 3 + هز | | 1229 ث ، 1273 م | | | 1328 ق | 1311 ث | | CH 2 هز | | 1374 ث | | C - NH تمتد + 3 | 1407 ق | | | SYM COOH. تمدد | 1438 م | 1437 ث | 1453 م | CH 2 ينحني | 1513 ث | 1527 ق | | SYM NH + 3. صفر. | | | 1590 ث | | COOH asym. تمدد | 1612 م | | | NH 3 + asym. صفر. |
ضو وآخرون. جليكاين أثبتت أن يتفاعل مع جزيئات الذهب من خلال مجموعات الأمينية [18] ولذلك فإن فيها أكثر المتضررين من الحقل الكهربائي مأكل ولدت. المقارنة بين هذه النتائج إلى SERS من جليكاين في حل غرواني الاتحاد الافريقي يظهر التروس من حوالي 50-10 سم -1 من قمم جليكاين. بالإضافة إلى ذلك ، لوحظ SERS قمم تتوافق جيدا مع الحسابات منذ البداية من كومار وآخرون [19] . تعزيز ويبدو أن الصغيرة ، ولكن تمييزها بوضوح ، ويجري الإشارة من جزيئات قليلة جليكاين داخل أنبوب واحد. في حين أن القمم SERS منخفضة نسبيا في شدتها ، وقد سبق أن بينت أن وجود الكربون بالقرب من المعدن SERS النشطة يمكن أن تقلل من شدة إشارة SERS بعوامل عدة مئات من [20] . وإن كانت قد فعلت SERS دراسات عن أنابيب الكربون النانوية ، وأظهرت المقارنة بين أطياف رامان الذي يقوم به المركز واقتراح أية تغييرات CNPs عدم وجود آثار SERS. لإعطاء تقدير كمي للمزيد من تعزيز SERS تم احتساب عامل تعزيز (EF) وفقا ل [21] . EF = I RR SERS N / (I RR N SERS) (Eq. 1) حيث N N SERS RR ويتم بحث عدد من الجزيئات التي كتبها رامان التحليل الطيفي العادية وSERS ، على التوالي ، وأنا RR SERS وأنا هي شدة المقابلة. لحساب عامل التعزيز ، فمن الأهمية بمكان تقدير حجم بحث عن طريقتين. في حالة رامان التحليل الطيفي العادية ، ونحن نفترض أن حجم بحث عبارة عن اسطوانة من 2 'م م 5 (المقدمة من 50' هدف في وضع مبائر مع فتحة م م 50) ، مما يعطي حجم 15.7 '10 -15 ل. ولذلك ، فإن تركيز جليكاين 2.7 M يناظر ~ 2 '10 10 الجزيئات في هذا الحجم ، مما يعطي كثافة رامان 30 من القانون الجنائي. في حالة SERS ، إشارة يأتي من عند مثلث قصوى واحدة داخل CNP. لأن قطر CNPs حوالي 300 نانومتر ، والمثلث أكبر حجم يمكن أن يدخل الأنابيب هو 300 نانومتر طول الحافة. على افتراض أن الحقل الكهربائي قادمة من مثلثات لا تمتد الى مسافة أعلى من 35 نانومتر [22] ويمكن النظر في حجم تحليلها على النحو المنشور الثلاثي يمتد حول nanotriangle 35 نانومتر في جميع الاتجاهات. هذا وقد بلغ حجم التداول 8X10 -19 ل. ثم ، في 1 ملم أو 10 -3 تركيز جليكاين M ، يتم بحثها ~ 480 الجزيئات في وحدة التخزين هذه ، التي تنتج كثافة SERS من 200. من هذه المعايير ، نحصل على EF = (200 '2.5' 10 10) / (30 '480)» 4 '10 8. بسبب الأساليب المستخدمة ، وأنه من الصعب التحكم في كمية الدقيق للجزيئات التي تدخل أو نعلقها على الأنابيب النانومترية. كما لوحظ من قبل SEM وتيم ، وCNPs تحتوي على واحدة على الأكثر الجسيمات الثلاثي. وتشارك المركز الوطني رإكس Bingel تميل إلى احتواء مجموعات من الجزيئات التي هي بعض الثلاثي. بطبيعة الحال ، فإن تركيز أعلى من مثلثات تكون أكثر فعالية في تعزيز الإشارات. وتشمل أساليب العمل في المستقبل أكثر تعقيدا على نحو أكثر تحديدا إرفاق جزيئات الثلاثي على السطح الداخلي أو الخارجي للأنابيب. استنتاج وقد حققت functionalization من الألياف الكربونية وnanopipes لاستخدامها سطح تعزيز رامان الطيفي تحقيقات. أحرز SERS باستخدام نوعين من الأنابيب النانومترية والتعلق ، الى نتائج مماثلة. هذه وطلاقة ومرونة كبيرة للكشف عن أثر في التطبيقات البيولوجية. أيضا ، CNPs السماح لتدفق السوائل والتفاعل داخل ويمكن استخدامها في الدراسات عن الوضع الطبيعي. ويمكن إجراء التجارب الكيميائية داخل الأنبوب ، مع منتجات التفاعل التي لاحظها SERS. الجمع بين هذه الأنابيب النانوية SERS النشطة الموجودة بالفعل مع التحقيق تقنيات النانو قد تمكن من دراسة الخلايا واحدة مع جزيء حساسية. أساليب ومواد وتوليفها nanotriangles الذهب SERS النشطة بواسطة الأسلوب المستخدم في الليمون [23] . الأولى ، تم وضع قطع من 5G ناعما أوراق الليمون غسلها وتجفيفها في 20mL من الماء المغلي DI لمدة 5 دقائق لخلق استخراج نبات. تم تصنيعه من الذهب 10ML خلط محلول مائي من 1MM 4 HAuCl مع كميات مختلفة من استخراج الليمون في درجة حرارة الغرفة ، ويحرك بين عشية وضحاها. وقد استخدم جليكاين ، وهو من الأحماض الأمينية ، وعينة الاختبار SERS كما أنها بسيطة ، وقد تمت دراسته سابقا بالتفصيل [18 ، 24 ، 25] ونذيرا مفيدا العينات البيولوجية أكثر تعقيدا. وقد استخدم جليكاين كما وردت من شركة سيغما دون مزيد من التنقية. وكان تركيز النهائي قبل الاستخدام 1 ملم ، مع كلوريد الصوديوم وحمض الهيدروكلوريك 10 ملم لتسهيل التجميع. وقد اختير هذا التركيز لأنها منخفضة جدا بحيث لا يمكن الكشف عنها على الإطلاق مع رامان التحليل الطيفي القياسية المستخدمة في تكوين (قطرات على رقاقة سيليكون). وتوليفها مع CNPs noncatalytic الأسلوب الأبخرة الكيميائية (الأمراض القلبية الوعائية) ترسب باستخدام غشاء التجارية الألومينا كقالب مسامية (Whatman Anodisc ®) ، وقطره المسام الاسمية : 300 نانومتر ± 10 ٪ ، وسمك : 60 م م. تم الحصول على nanopipes قائما بذاته بعد تفكك قالب الألومينا في حل 1M غليان هيدروكسيد الصوديوم. القطر من nanopipes الناتجة يقابل قطر المسام في الغشاء الأصلي ، وطولها ، بعد صوتنة ، عموما 10 م م. بعد التركيب ، ويكون لها هيكل CNPs الجدار المختلين [26] . تم الحصول عليها باستخدام أطياف رامان 1000/2000 Renishaw رامان مطياف الصغرى (1200 لتر / مم صريف) في العودة نثر الهندسة. وكان مصدر الإثارة الصمام الثنائي ليزر (785 نانومتر) ، وتركز (50x الهدف) إلى حجم البقعة من ما يقرب من 2 ميكرون. وقد تم تحليل الأطياف باستخدام أسلاك 2.0 البرامج من Renishaw. وقد اتخذت رامان أطياف متعددة تشارك المركز الوطني من كل نوع والنتائج المعروضة هنا هي ممثلة لجميع دراستها. واستخدمت سوبرا زايس 50VP للحصول على المجهر الإلكتروني (SEM) الصور. شكر وتقدير أشكر لك Breger دال لتشغيل SEM ، D. ماتيا للتوليف وإعداد CNPs وتشغيل TEM عن الشكل. 1A ، وKorneva G. لأداء رإكس Bingel على MWNT بحسب المرجع. [16] ، ولتوليف golloid الذهب كروية. المؤلف يعترف أيضا Arkema ، فرنسا لتوريد أنابيب متعدد الطبقات. وقد أجريت دراسات في مرفق TEM بن تقنية النانو الإقليمي. كان مدعوما من قبل ألف الصبور زمالة NDSEG وزمالة العميد. تم تنفيذ رامان التحليل الطيفي والمجهر الإلكتروني في مرفق مركزي توصيف المواد ، دريكسيل جامعة . |