| Nanotubes Углерода (CNTs) показали большой потенциал для пользы как клетчатые зонды. Как «nanopipes» их можно использовать для того чтобы транспортировать жидкости к или от клеток и впрыснуть разрешения или снадобья сразу в индивидуальные клетки и индивидуальные органелл внутри клетки. В добавлении, из-за малых диаметров nanotubes углерода наведите меньшее повреждение к клеткам на проникании. Nanopipes Углерода (CNPs) были заполнены при вода, жидкостные nanoparticles кристаллов, дневных, и магнитных показывая что их можно использовать для перехода разных видов жидкостей к и от клеток. Путем делать эти зонды способным воспринять внутри клетки, информация о химических взаимодействиях внутри клетки смогла быть найдена. Поверхност-Увеличенная Спектроскопия Raman (SERS) имеет эту возможность. Делающ nanotubes углерода SERS-активной functionalization с SERS-активными nanoparticles, создает возможность весьма чувствительного изучения и идентификацию компонентов клеток. В добавлении, nanotubes могут быть прикладной к nanofluidic прибору где они могут служить как соединение между жидким резервуаром и клеткой, к и поставляют и извлекают жидкости. Влияния жидкостей на клетках смогли быть изучены в situ. Метод SERS может быть использован для того чтобы увеличить сигнал Raman факторами до 10.14 Он имеет 2 главных цели; во-первых, увеличить относительно слабый сигнал Raman который делает его трудным рассмотреть детальное химическое содержание много сложных образцов, и второе, получить информацию от поверхности сложных материалов (монослоев). В SERS, боковое разрешение определено не пределом огибания, но пространственный удерживанием локальных полей. Эта возможность следа аналитически самое интересное для биологических изучений, позволяющ молекулярному идентификации на nanoscale. Это специально важно потому что биологически уместные молекулы часто доступны для характеризации в весьма небольших количествах. 2 главным образом механизма для повышения SERS, электромагнитно и химическо. Электромагнитное повышение относится возбуждение поверхностных плазмонов на структурах металла nanoscale, пока химическое повышение относится комплекс обязанност-перехода между металлом и образцом, котор нужно проанализировать. Сделаны шероховатым Обычные образы создавать повышение необходимое для SERS или сделанные по образцу плиты металла, или сферически nanoparticles. Однако, эти используют «очага военной напряженности» для того чтобы создать значительно пожеланные факторы повышения. Предварительные результаты показывали что сферически nanoparticles врезанные в стенах nanotubes углерода производят сигнал слабой но observable [11]. Было показано что граненные nanoparticles дают гораздо высокее интенсивность SERS чем коллоидные nanoparticles [12] должные к квадруполю [13] и влияния поля градиента [14] и поэтому использовано в этом изучении. Эти могут ослабить правила выбора, и причиняют возникновение нормально запрещаемых линий Raman, объясняя некоторые из наблюдаемых изменений в спектрах SERS. Граненные nanoparticles могут создать эти очага военной напряженности индивидуально, извлекающ потребность для точного управления комплексирования [15]. Результаты и Обсуждение Были созданы и были испытаны 2 вида nanoprobes. Во-первых, CNPs при nanotriangles прикрепленные внутрь, то позволяет изучению взаимодействий внутри пробок. Был подготовлен подвес CNPs в этаноле и разрешения nanotriangles, позволяющ треугольникам распространить внутри CNPs. Перед использованием, капелька этого подвеса была помещена на вафлю кремния и была позволена высушить тщательно. Хотя никакие треугольники не наблюдались на поверхности CNPs с электронной просвечивающей микроскопией (TEM), CNPs нежно было помыто с DI водой для того чтобы извлечь все треугольники на поверхности. Наблюдалось, что используя backscattered воображение электрона с электронной микроскопией скеннирования просмотрело (SEM) Nanotubes для частиц золота, которые не появились на снаружи пробок. После испарения воды, разрешение глицина было депозировано на CNPs.Because CNPs большое в диаметре, индивидуальные пробки было ясно видимо. Во-вторых, узкие nanotubes multi-стены при треугольники химически прикрепленные к снаружи реакцией Bingel. Реакция Bingel пример a [главным образом шаги 2+The в процесс являются следующими: Во-первых, nanotubes были лишены подвижности на поверхности и были transesterified увеличиваемой активностью в избытке 2 (methylthio) ethanolfollowed обширным запитком с диэтиловым эфиром для того чтобы сформировать [(COOCHCHSMe22)2 C<SWNT]. После Этого, путем эксплуатировать взаимодействие серы золота binding группа cyclopropane «была маркирована» используя nanoparticles золота. Образцы смешанные без реакции Bingel не показали никакое приложение треугольников к nanotubes. Подобно, CNTs при прикрепленные треугольники было депозировано на вафле кремния и было помыто нежно с DI водой. После испарения, глицин был депозирован на CNTs. Спектры Raman были приняты от малых групп nanotubes, содержа только видимое при целесообразное используемое настроение. Любой излишний глицин оставая вокруг nanotubes во время измерений Raman не влияет на результаты. Концентрация глицина слишком низка для того чтобы наблюдаться обычной спектроскопией Raman, делая им только observable когда в контакте с nanotriangles которые только внутри спектров CNT или CNPs.All глицина принял пока влажно, для того чтобы предотвратить образование кристаллитов на поверхности пробки во время суша процесса. 
Диаграмма 1. Микроскопия зондов nanotube. (a) Изображение TEM треугольника и сферически частицы внутри nanopipe. (b) Изображение SEM треугольника и шестиугольной частицы прикрепленных к MWNT реакцией Bingel. (c) Изображение SEM треугольника внутри nanopipe сделало прозрачным высоким напряжением (25 kV). (d) Изображение SEM такого же nanopipe как внутри (c) с ускоряя ход напряжением тока 4 kV, не показывающ ничего в области (c), что треугольник расположен на внутренности пробки. Nanotube используемое для того чтобы получить SERS было принесено к SEM и наблюдано, показывая треугольник на внутренности nanotube. С ускоряя ход напряжением тока 4 kV, не наблюдались никакие частицы, но поднимано до 25 kV стены пробки стали прозрачными, позволяющ замечанию треугольника, показанному в Диаграмме 1. Соответствуя спектры Raman от этих 2 методов показаны в Диаграмме 2. Пики глицина видимые идентичны в оба случая, и соответствуют хорошо с предыдущей словесностью на SERS глицина. Также видимы спектры Raman CNPs и CNTs, состоя из диапазона вокруг (1350 cm-1), который диапазон двойного резонанса общий для материалов углерода (диапазона D) и диапазон вокруг 1600 cm-1 отнесенное к вибрациям в-плоскости графита ( диапазона). Эти диапазоны кажутся различными между CNTs и CNPs из-за разницы в их синтезе - CNTs главным образом графитообразно, пока CNPs имеет disordered структуру стены. 
Диаграмма 2. спектры Raman полученные путем использование nanotube зондирует. (1) от CNPs с треугольниками на внутренности, (2) от MWNT при треугольники прикрепленные к снаружи, и (3) без настоящего момента nanotube, показывая отсутсвие любого сигнала кроме от Si. (a) Изображение малой группы MWNT используемого для того чтобы получить SERS. (b) Индивидуальное nanopipe используемое для того чтобы получить SERS. 4 дополнительных пика от глицина появляются, на 817 до 872 (закрутка2 NH - закрутку2 CH), 1048 (простирание C-N), 1083 (wag3+ NH), и 1453 (загиб2 CH) см-1. Разницы между регулярн Raman и спектрами SER могут быть объяснены влияниями поля и квадруполя градиента, как обсужено выше. Таблица I. - 1) и назначения диапазонов в обычных спектрах Raman и SERS глицина. | | | |
|
| закрутка 2 + закрутка2 CH | |
|
| |
| |
|
|
|
| |
|
|
| wag+ 3 | | |
| | | |
|
| | wag 2 | | |
| | простирание+ 3 | |
| | |
| |
|
|
| загиб 2 | |
|
| | sym+ 3. def. | | |
| |
| |
| | | asym+ 3. def. | Dou et al. продемонстрировали что глицин взаимодействует с nanoparticles золота до амино группы которые поэтому больше влияют на плазмон-произведенным электрическим полем. Сравнение этих результатов к SERS глицина в разрешении коллоида Au показывает upshift около 5-10 cm-1 из пиков глицина. В добавлении, наблюдаемые пики SERS соответствуют хорошо с ab initio вычислениями от Kumar et al. Кажется, что будет повышение мало, но ясно distinguishable, был сигналом от немногих молекул глицина внутри одиночной пробки. Пока пики SERS относительно низки в интенсивности, ранее было показано что присутсвие углерода около SERS-активного металла может уменьшить интенсивность сигнала SERS факторами несколько 100. Хотя изучения SERS были сделаны на nanotubes углерода, сравнение спектров Raman CNTs и CNPs не показало никакие изменения предлагая отсутсвие влияний SERS. Дать более количественному предварительному подчету повышения SERS фактор повышения (EF) было высчитан согласно. SERSN/RR(ВНУТРИRRSERS)(Eq. 1) Где NRR и NSERS число молекул, котор зондирует регулярн спектроскопия Raman и SERS, соответственно; и IRR и ISERS соответствуя интенсивности. Для того чтобы высчитать фактор повышения, критическое оценить тома, котор зондируют 2 метода. В случае регулярн спектроскопии Raman, мы высказать предположение о том, что зондируют том, котор цилиндр задачи ' m ' 2 в confocal режиме с апертурой L. ' -15 m 50. Поэтому, концентрация глицина 2,7 M соответствует к ' ~ 2 1010 молекул в этом томе, давая Raman интенсивность 30 cps. В случае SERS, сигнал приходит от на треугольника максимума одного внутри CNP. Потому Что диаметр CNPs приблизительно 300 nm, самый большой треугольник размера который может войти пробки 300 длин края nm. Если допустить, что электрическое поле приходя от треугольников не удлиняет к расстоянию более высоко чем 35 nm, проанализированный том можно рассматривать как триангулярная призма удлиняя вокруг nanotriangle 35 nm в всех направлениях. Это имеет том 8x10-19 L.Then, на 1 mM или концентрация-3 глицина 10 M, молекулы ~ 480 зондируется в этом томе, которые производят интенсивность SERS 200. От этих параметров, мы получаем E.F.= (200 '8.» '10) ' (30 ' 480). Должно к используемым методам, трудно контролировать точное количество частиц которые вводят или прикрепляются к nanotubes. Как наблюдало SEM и TEM, CNPs содержит по большей мере одну триангулярную частицу. Bingel Rx CNTs клонит содержать группы частиц чего некоторые триангулярны. Естественно, более высокая концентрация треугольников была бы эффективне в повышении сигнала. Будущая работа включила бы более сложные методы к более специфически attach триангулярные частицы к внутренней или наружной поверхности nanotubes. Заключение Было достигано functionalization nanotubes и nanopipes углерода для пользы как поверхност-увеличенные зонды спектроскопии Raman. SERS было достигано используя 2 типа nanotubes и приложения, к идентичным результатам. Эти имеют большие многосторонность и гибкость для обнаружения следа в биологических применениях. Также, CNPs позволяет жидкостям пропустить и взаимодействовать внутрь и может быть использовано для в изучений situ. Химические эксперименты можно дирижировать внутри пробки, при продукты реакции наблюдаемые SERS. Совмещать эти SERS-активные nanotubes с уже существующими nano-зондируя методами смогл включить изучение клеток с чувствительностью одиночн-молекулы. Методы и Материалы SERS-активные nanotriangles золота были синтезированы методом лимонного сорга используемым внутри. Во-первых, 5g точно листьев отрезка помытых и высушенных лимонного сорга были положены в 20mL кипеть DI воду на минута 5 для того чтобы создать выдержку листьев. Золото было синтезировано путем смешивая 10mL 1mM водяного разрешения4 HAuCl с различным количеством выдержки лимонного сорга на комнатной температуре, и было пошевелено всю ночь. Был использован Глицин, аминокислота, по мере того как образец испытания SERS по мере того как он прост, был изучен ранее подробно и полезный прекурсор к более осложненным биологическим образцам. Глицин был использован как получено от Сигмы Co без более дальнеишего очищения. Окончательная концентрация перед использованием была 1 mM, с 10 mM NaCl и HCl для того чтобы облегчить комплексирование. Эта концентрация была выбрана потому что она слишком низка быть обнаруженным на всех с стандартной спектроскопией Raman в используемой конфигурации (капелька на вафле Si). CNPs было синтезировано с noncatalytic методом низложения химического (CVD) пара используя коммерчески мембрану глинозема как пористый шаблон (Whatman Anodisc®), номинальный диаметр поры: 300 nm±10%, толщина: 60 mm. Freestanding nanopipes были получены после растворения шаблона глинозема в кипя разрешении 1M окисоводопода натрия. Диаметр приводя к nanopipes соответствует к диаметру пор в первоначально мембране, и длина, после sonication, вообще 10 m После синтеза, CNPs имеет disordered структуру стены . Спектры Raman были приобретены используя Renishaw 1000/2000 микро--спектрометров Raman (решетка 1200 l/mm) в геометрии отраженного рассеяния. Источник возбуждения был лазером диода (785 nm), сфокусированным (задача 50x) к размеру места μm приблизительно 2. Спектры были проанализированы используя ПО Провода 2,0 от спектров Renishaw.Raman были приняты от множественного CNTs каждого типа и результаты показанные здесь представитель совсем изучено. Zeiss Supra 50VP был использован для того чтобы получить изображения электронной микроскопии (SEM) скеннирования. Подтверждения Вы к D. Breger для работать SEM, D. Mattia для синтеза и подготовки CNPs и деятельности TEM для FIG. 1a, и G. Korneva для выполнять Bingel Rx на MWNT согласно REF. [16], и для синтеза сферически golloid золота. Автор также подтверждает, для поставляя nanotubes multiwall. Изучения TEM были выполнены на Средстве Нанотехнологии Penn Регионарном. A. Sabur было поддержано Стипендией NDSEG и Стипендией Декана. Спектроскопия Raman и Электронная Микроскопия Скеннирования были выполнены на Централизованном Средстве Характеризации Материалов, DrexelUniversity |