Application of Automated Data Collection to Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS)

Význam tématu

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) představuje citlivou technologii pro molekulární identifikaci při nízkých koncentracích analytů.
Automatizace sběru spekter zvyšuje rychlost, reprodukovatelnost a minimalizuje lidskou chybu při analýzách biologických vzorků i forenzních dokumentů.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo demonstrovat využití softwaru Array Automation v kombinaci s DXR Raman mikroskopem pro SERS měření ve dvou aplikacích:

• Analýza microRNA jako potenciální diagnostické markerů.
• Forenzní rozlišení inkoustů na papíře.

Použitá metodika

Popis přípravy vzorků a sběru dat:

• MicroRNA složky smíchány se zlatými koloidy (70 nm) a naneseny na 12-místné SERS sklíčko.
• Inkoustové vzorky zapsány na papír a aktivovány aplikací stříbrného koloidu (metoda Lee & Meisel).
• Sběr spekter v mřížce 13×13 bodů se krokem 50 µm, až 169 spekter na pozici.
• Spektra průměrována nebo zpracována individuálně pomocí chemometrie.

Použitá instrumentace

• DXR Raman mikroskop se 780 nm a 532 nm laserem, objektivy 20× a 10×, motorickým stolem a brightfield/darkfield osvětlením.
• DXR/SERS Analysis Kit (zlaté koloidy, kovové sklíčka).
• Thermo Scientific OMNIC Array Automation software.
• Thermo Scientific TQ Analyst chemometrické nástroje.

Hlavní výsledky a diskuse

• MicroRNA spektra vykázala charakteristické rozdíly odrážející složení nukleotidů; knihovní hledání dosáhlo přiřazení s 98,7 % shodou.
• Inkousty bez SERS poskytovaly téměř ploché signály, aktivace stříbrem vedla k významnému zesílení a potlačení fluorescence.
• Discriminantní analýza ukázala u běžné Ramanovy metody 44 % chyb klasifikace, zatímco při SERS jen 3 %.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizace SERS měření umožňuje vysokou propustnost, úsporu času na přípravě a minimalizaci variability.
Metoda nachází uplatnění ve screeningových bioanalytických a forenzních aplikacích pro rychlou identifikaci molekul i inkoustových vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšiřování spektrálních databází pro širší škálu analytů.
• Integrace do LIMS pro plně automatizované pracovní postupy.
• Vývoj nových SERS substrátů optimalizovaných pro specifické vzorky.
• On-site a real-time analýza v terénu či výrobních provozech.

Závěr

Integrace DXR Raman mikroskopu, kovových koloidů a softwaru Array Automation přináší SERS do high-throughput platformy s vysokou citlivostí, reprodukovatelností a širokým uplatněním v praxi.

Reference

• Lee P.C.; Meisel D. J. Phys. Chem. 1982, 86, 3391.