탄소 나노튜브는 (CNTs) 세포 프로브로 사용하기 위해 큰 가능성을 보여주었다. "nanopipes '다른 이름으로 그들은 액체 또는 세포로부터 전송 및 직접 세포 내의 개별 세포 및 개인 organelles에 솔루션이나 약물을 주입하는 데 사용할 수 있습니다. 또한, 때문에 탄소 나노튜브의 작은 직경의 침투에 따라 세포를 거의 손상을 유발. 탄소 nanopipes (CNPs)은 물로 가득 차있다 [1] , 액정 [2] , 형광 [3] , 그리고 자기 nanoparticles [4] 그들이하고 세포의 체액의 다른 유형의 전송을 위해 사용할 수있는 표시. 세포 내에서 예측할 수이 프로브를 제작함으로써, 세포 내에서 화학적 상호 작용에 대한 정보를 찾을 수 있습니다. 표면 강화 라만 분광학 (SERS)이 기능이 있습니다. SERS - 활성 nanoparticles와 작용화하여 SERS - 활성 탄소 나노튜브를 만드는 매우 중요한 연구와 세포 구성 요소의 식별 가능성을 만듭니다. 또한, 나노튜브들은 모두 제공하고 체액을 추출, 액체 저수지와 세포 사이의 상호 연결이 될 수 nanofluidic 장치에 적용할 수 있습니다. 세포에 유체의 효과는 현장에서 공부 수 있습니다. SERS 기법 10 14 최대 요인에 의해 라만 신호를 강화하는 데 사용할 수 있습니다 [5] . 복합 재료 (monolayers)의 표면에서 정보를 얻으려면 어려운 여러 복잡한 표본의 상세한 화학적 내용을 검사하게 상대적으로 약한 라만 신호를 향상시키기 위해, 첫번째, 두번째, 그것은 두 가지 주요 목적이 있습니다. SERS에서 수평 해상도가 아닌 회절 한계에 의해, 그러나 지역 필드의 공간적 구속에 의해 결정됩니다 [6] . 이 추적 분석 기능은 nanoscale에서 분자 식별을 허용, 생물 학적 연구에 가장 흥미롭습니다. 생물학 관련 분자는 종종 극히 소량의 특성화를 사용할 수 있기 때문에 이것은 특히 중요합니다. SERS 강화, 전자와 화학을위한 두 가지 메커니즘이 있습니다 [70-10] . 화학 강화는 금속 및 분석하는 시료 사이의 전하 전송 복잡한 문제 동안 전자 개선은 nanoscale 금속 구조에 표면 plasmons의 여기를 우려. SERS에 필요한 강화를 만드는 일반적인 방법은 roughened 또는 금속 접시, 또는 구형 nanoparticles를 패턴입니다. 그러나, 이들은 원하는 상당한 개선 요소를 만드는 "핫 스포트"를 활용합니다. 예선 결과는 탄소 나노튜브의 벽에 포함된 구형 nanoparticles가 약한하지만 관찰 신호 [11]을 생산하는 것으로 나타났습니다. 그것은 측면 nanoparticles는 콜로이드 nanoparticles보다 훨씬 높은 SERS 강도를 제공하는 것으로 나타났습되었습니다 [12] [13] quadrupole으로 인해과 기울기 필드 효과 [14] 따라서 본 연구에 사용됩니다. 이것은 선택 규칙을 휴식하고, SERS 스펙트럼에서 관찰 변경 사항 중 일부를 설명, 일반적으로 금지 라만 라인의 모양을 일으킬 수 있습니다. 측면 nanoparticles는 집합의 정확한 제어를위한 필요를 제거, 개별적으로 이러한 핫 명소를 만들 수 있습니다 [15]. 결과 및 토론 나노 프로브의 두 가지가 생성되고 테스트되었습니다. 첫째, 튜브 내부의 상호 작용의 연구를 수 있도록 내부에 부착 nanotriangles와 CNPs. 에탄올과 nanotriangles의 솔루션에 CNPs의 정지는 삼각형이 CNPs 내부 확산 있도록 준비했습니다. 사용하기 전에이 정지 비말은 실리콘 웨이퍼에 위치하고 완전히 건조 허용했다. 어떤 삼각형이 전송 전자 현미경 (TEM)으로 CNPs의 표면에 관찰되지 않았습니다 있지만, CNPs는 부드럽게 표면에있는 삼각형을 제거하는 DI의 물로 씻어되었습니다. 나노튜브는 튜브의 외부에 표시되지 않았 금 입자에 대한 스캔 전자 현미경 (SEM)을 스캔 backscattered 전자 이미징을 사용하여 관찰되었다. 물이 증발 후, 글리신 솔루션은 CNPs에 입금했습니다. CNPs 직경 크기 때문에, 각각의 튜브 분명히 볼 수 있었다. 화학 반응에 의해 Bingel 외부에 연결된 삼각형과 둘째, 좁은 다중 벽 나노튜브 [16] . Bingel 반응 [2 + 1] cycloaddition 반응의 예입니다. 그 과정에서 주요 단계는 다음과 같습니다 첫째, 나노튜브가 2 (methylthio)의 초과 장기 교반에 의해 표면에 고정화되었다 transesterified가 어떤 모습 디에틸 에테르와 함께 광범위한 세척하여 ethanolfollowed [(COOCH 2 채널이 SME) 2 C <SWNT]. 다음, 황금 유황 바인딩 상호 작용을 이용하여 cyclopropane 그룹 금 nanoparticles를 사용하는 "태그"했습니다. Bingel 반응하지 않고 혼합 샘플은 나노튜브에 삼각형에 대한 첨부 파일을 보여주 없습니다. 마찬가지로 연결된 삼각형과 CNTs는 실리콘 웨이퍼에 입금했는데 디 물로 부드럽게 씻어. 증발 후, 글리신은 CNTs에 입금했습니다. 라만 스펙트럼이 사용하는 기기 설치와 함께 가시 같은 몇 가지로 포함, 나노튜브의 작은 클러스터에서 제거되었습니다. 라만 측정하는 동안 나노튜브 주위에 남아있는 모든 불필요한 글리신은 결과에 영향을주지 않습니다. 글라 이신의 농도 때만 CNT 또는 CNPs 안에있는 nanotriangles와 접촉에 단지 관찰하고, 종래의 라만 분광법으로 관찰하는 너무 낮습니다. 서부 유럽 표준시 동안 글리신의 모든 스펙트럼은 건조 과정에서 튜브의 표면에 crystallites의 형성을 방지하기 위해 이동했다.  그림 1. 나노튜브 프로브의 현미경. nanopipe 안에 삼각형과 구면 입자의 (A) TEM 사진. 삼각형과 Bingel 반응에 의해 MWNT에 연결된 육각형 입자의 (B) SEM 이미지. (C) nanopipe 내부 삼각형의 SEM 이미지는 높은 전압 (25 kV)에 의해 투명했다. (D) 같은 nanopipe의 SEM 이미지에서와 같이 (C) 삼각형이 튜브의 내부에있는 것을 의미, (C)의 영역에 아무것도 표시하지 4 kV의 가속 전압과 함께. SERS를 얻는 데 사용 나노튜브는 나노튜브의 내부에있는 삼각형을 보여주는 SEM에 회부하고 관찰되었다. 4 kV의 가속 전압, 어떤 입자는 관찰되지 않았습니다하지만, 25 kV로 올랐을 때 튜브의 벽 그림 1에 표시된 삼각형의 관찰 수 있도록 투명하게되었다. 이 두 가지 방법에서 해당 라만 스펙트럼은 그림 2에 표시됩니다. 보이는 글리신의 봉우리 두 경우 모두 동일하고 있으며, 글리신의 SERS에 이전 문헌과 잘 일치합니다. 또한 보이는 탄소 재료 (D 밴드)와 -1에 관련된 1천6백cm 주변 밴드에 대한 일반적인 이중 공명 밴드는 주위 밴드 (1,350센티미터 -1)의 구성 CNPs과 CNTs의 라만 스펙트럼에이 - 아르 흑연의 비행기 진동 (G 밴드). 이 밴드 때문에 그들의 합성의 차이의 CNTs와 CNPs 사이에 다른 표시 [17] - CNPs가 무질서 벽 구조를 가지고있는 동안 CNTs는 대부분 그래파이트형 있습니다.  그림 2. 라만 스펙트럼은 나노튜브 프로브를 사용하여 얻은. (1) 내부에, (2) 외부에 연결된 삼각형와 MWNT의 삼각 관계, 그리고 (3) 나노튜브의 현재와시에서 제외한 다른 신호의 부족을 보여주 CNPs에서. (A) MWNT의 작은 클러스터의 이미지는 SERS를 얻는 데 사용됩니다. (B) 개인 nanopipe이 SERS를 얻는 데 사용됩니다. 872 (NH 2 트위스트 - - CH 2 꼬임), 1048 (CN 스트레칭), 1083 (NH 3 + 게으름 뱅이) 및 1453 (CH 2 구부) cm -1 글리신에서 4 개의 추가 봉우리가 817에서 나타납니다. 일반 라만과 SER 스펙트럼 사이의 차이점은 위의 논의, 그라디언트 필드와 quadrupole 효과에 의해 설명하실 수 있습니다. 테이블 I. 주파수 (cm -1)와 종래의 라만 스펙트럼과 글리신의 SERS에 밴드의 과제. | | 816 초, 872w | 817w, 872의 | NH 2 트위스트 + CH 2 꼬임 | 901의 | 950w | | CC 스트레치 | 1천33w | 1,026와트 | 1천48와트 | CN 스트레치 | 1천1백31w | 1175의 | 1,083w | NH 3 + 게으름 뱅이 | | 1,229와트, 1,273m | | | 1328의 | 1천3백11w | | CH 2 흔들다 | | 1,374와트 | | C - NH 3 + 스트레치 | 1407의 | | | COOH의 sym. 스트레치 | 1,438m | 1천4백37와트 | 1,453미터 | CH 2 벤드 | 1천5백13w | 1527의 | | NH 3 +의 sym. 데프. | | | 1천5백90w | | COOH asym. 스트레치 | 1천6백12미터 | | | NH 3 + asym. 데프. |
실망 외. 글리신은 아미노 그룹을 통해 골드 nanoparticles와 상호 작용하는 것을 보여주 [18] 어떤 따라서 더 plasmon 생성된 전기장에 의해 영향을받습니다. 의 Au 콜로이드 용액에 글리신의 SERS 이러한 결과의 비교는 글리신의 봉우리 -1에 대한 50-10센티미터의 upshift을 보여줍니다. 또한, SERS 봉우리가 쿠마 외의 순이 론적 계산과 잘 일치 관찰 [19] . 향상은 단일 튜브 내부에 몇 글리신 분자의 신호를 받고, 작은지만, 명확히 구별할 것 같습니다. SERS의 봉우리가 강도 상대적으로 낮은 반면, 그것은 이전에 SERS - 활성 금속 근처 탄소의 존재가 수백 요인에 의해 SERS 신호의 강도를 줄일 수 있다고 표시했습니다 [20] . SERS 연구가 탄소 나노튜브에서 수행되고 있지만, CNTs과 CNPs의 라만 스펙트럼의 비교 SERS 효과의 부족을 제안 아무런 변화를 보여 없습니다. SERS 강화보다 양적 평가를 제공하기 위해 강화 계수 (EF)가에 따라 계산 [21] . EF = I SERS N RR / (I RR N SERS) (Eq. 1) N RR과 N의 SERS가 어디 분자의 숫자는 각각 정기 라만 분광법과 SERS에 의해 탐지, 그리고 RR하고의 SERS는 해당 농도입니다. 향상 계수를 계산하기 위해서는 두 가지 방법으로 볼륨 탐지 추정에 중요합니다. 일반 라만 분광법의 경우, 우리는 볼륨 탐지가 15.7 '10 볼륨을주는 2'5m M (50에서 제공하는 '50m m의 조리개와 공촛점 모드에서 목적)의 실린더이라고 가정합니다 -15 L. 따라서, 2.7 M의 글리신 농도는 ~ 2에 해당하는 '10 10 분자를이 볼륨에, 30 CPS의 라만 강도를 제공. SERS의 경우에는 신호가 CNP 안에 최대 하나 삼각형에서에서 비롯됩니다. CNPs의 직경은 약 300 nm의, 300 NM 에지의 길이는 튜브를 입력할 수있는 최대 크기의 삼각형이기 때문에. 삼각형에서 나오는 전기장은 거리에 높은 35 나노미터을 연장하지 않는다는 가정 [22] , 분석 볼륨 nanotriangle 주위에 모든 방향에서 35 나노미터를 확장 삼각 프리즘으로 간주 수 있습니다. 이것은 8x10 -19 L.의 볼륨을 가지고 그런 다음, 1 ㎜ 또는 10 -3 M 글리신 농도에서, ~ 480 분자는 200 SERS 강도를 생산하는,이 볼륨에서 탐색할 수 있습니다. 이러한 매개 변수에서, 우리는 EF = (200 '2.5'10 10) / (30 '480)»4'10 8.를 얻을 사용 방법으로 인해, 그것은 입력하거나 나노튜브에 부착 입자의 정확한 크기를 제어하기가 어렵습니다. SEM 및 TEM으로 관찰하여, CNPs는 대부분 하나의 삼각형 입자가 포함되어 있습니다. Bingel RX의 CNTs는 일부 삼각있는 입자의 클러스터를 포함하는 경향이 있습니다. 물론, 삼각형의 높은 농도는 신호 향상에보다 효율적인 것입니다. 미래의 일이 더 구체적으로 나노튜브의 내부 또는 외부 표면에 삼각형 입자를 연결하는 더 복잡한 방법을 포함합니다. 결론 표면 강화 라만 분광 프로브로 사용하기 위해 탄소 나노튜브와 nanopipes의 작용화이 달성되었습니다. SERS는 동일한 결과, 나노튜브 및 첨부 파일의 두 가지 유형을 사용하여 달성되었습니다. 이들은 생물 학적 응용 프로그램에서 추적 탐지를위한 훌륭한 다목적과 유연성을했습니다. 또한, CNPs는 액체가 흐름과 내부 상호 작용을 수 있도록하고 현장 연구에 사용할 수 있습니다. 화학 실험 SERS 의해 관찰된 반응 제품, 관 내부 진행하실 수 있습니다. 이미 존재하는 이러한 SERS - 활성 나노튜브를 결합하여 나노 프로빙 기술하는 단일 분자 감도와 함께 세포의 연구를 활성화 수 있습니다. 방법 및 재료 SERS - 활성 금 nanotriangles이에 사용되는 lemongrass 방법으로 합성되었다 [23] . 첫째, 잘게 잘라 씻어 말린 lemongrass의 잎 5g은 잎 추출물을 만드는 5 분 끓는 DI 워터 20mL 넣어되었습니다. 골드는 상온에서 lemongrass 추출물의 다른 양의와 1mM의 수성 HAuCl 네 솔루션의 혼합 10mL에 의해 합성하고, 밤새 흔들했다. 간단대로 글리신, 아미노산이, SERS 테스트 샘플로 사용했다, 자세하게 이전 연구되었습니다 [18, 24, 25] 더 복잡한 생물 학적 샘플에 대한 유용한 전구체입니다. 글리신은 더욱 정화없이 시그마 공동로부터받은 사용되었다. 사용하기 전에 최종 농도는 집계를 촉진 10 MM NaCl과 HCL와 1 ㎜되었습니다. 그것이 (시 웨이퍼에 비말)에 사용되는 구성에 표준 라만 분광법과 전혀 감지 너무 낮아 때문에 농도가 선정되었습니다. 300 NM ± 10 %, 두께 : 60m M. CNPs는 다공성 템플릿으로 상용 알루미나 막 (워트 먼지 Anodisc ®), 공칭 기공 직경을 사용하여 촉매 화학 기상 증착 (CVD) 방법으로 합성되었다 Freestanding의 nanopipes은 수산화 나트륨의 끓는 1M 용액에 알루미나 템플릿의 해산 후에 얻은되었습니다. 결과 nanopipes의 직경은 원래 세포막에있는 모공의 직경과 길이에 해당하는, sonication 후, 일반적으로 10m 미터입니다 합성 후, CNPs는 무질서 벽 구조를 가지고 [26] . 라만 스펙트럼이 다시 산란 기하학에서 Renishaw 2,000분의 1,000 라만 마이크로 분광계 (1200 L / mm 격자)를 사용하여 인수했다. 여기 소스는 약 2 μm의의 스폿 크기 다이오드 레이저 (785 nm의), 집중 (50x 목적)되었습니다. 스펙트럼은 Renishaw에서 와이어 2.0 소프트웨어를 사용하여 분석되었다. 라만 스펙트럼은 각 유형의 여러 CNTs에서 가져온 여기에 표시된 결과는 모든 연구를 대표하는 있었다. 자이스 혈구 위에 50VP는 전자 현미경 (SEM) 이미지를 스캔 얻기 위해 사용되었습니다. 감사 인사 CNPs과 그림에 대한 TEM 운영의 합성 및 준비에 대한 SEM, D. Mattia 운영을위한 D. Breger에 감사합니다. 심판에 따라 MWNT에 Bingel RX를 수행하기위한 1A, 그리고 G. Korneva. [16], 그리고 구형 금 golloid의 합성을 위해. 저자는 또한 인정 Arkema , 프랑스 multiwall 나노튜브를 공급. TEM 연구는 펜실베니아 지역 나노기술 시설에서 실시되었다. A. Sabur는 NDSEG의 원정대와 학장의 원정대에 의해 지원되었다. 라만 분광법과 전자 현미경을 스캔은 중앙 재료 특성화 시설에서 수행되었다 Drexel 대학 . |
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