Raman microscopy to monitor gold (Au) covered silicon nanowire for SERS biosensing

Význam tématu

Surface enhanced Raman scattering na povrchu nanostrukturovaných materiálů nabízí ultra vysokou citlivost a umožňuje detekci molekul v reálném čase. Disperzní pole zlata na křemíkových nanovláknách zkombinované s Ramanovou mikroskopií poskytují detailní molekulární i morfologické informace pro biosenzory.

Cíle a přehled studie / článku

Účelem studie bylo sledovat postupné modifikace povrchu zlacených křemíkových nanovláken pro konstrukci biosenzoru cíleného na detekci proteinu avidin. Byly analyzovány klíčové kroky: tvorba nanovláken, pokrytí Au, tvorba SAM, navázání biotinu a konečná inkubace v roztoku avidinu.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika zahrnovala:

• Výroba SiNWs pomocí PECVD a následné napařování Au (150 nm).
• Formování SAM cysteaminu a konjugace NHS-biotinu v PBS.
• Inkubaci s 1 µM avidinem.
• Ramanová mikroskopie Thermo Scientific DXR3 s 50× objektivem, laser 532 nm/5 mW, spektrální rozsah 50–3000 cm⁻¹, 1 s/200 akumulací.
• SEM snímkování pro vizualizaci morfologie.

Hlavní výsledky a diskuse

• Zobrazení Au/SiNWs na skleněné podložce a SEM top/side view potvrdilo strukturu.
• Ramanové spektrum ukázalo ~20× vyšší intenzitu signálu u nanovláken oproti plochému Au díky plasmonickému zesílení.
• Postupné modifikace vykazovaly nárůst intenzity v oblasti 1280–1450 cm⁻¹.
• Přítomnost piků ~1380 cm⁻¹ po vyprání prokázala specifické navázání avidinu na biotin.

Přínosy a praktické využití metody

Biosenzor založený na Au/SiNWs nabízí: vysokou citlivost, jednoduchou a nízkonákladovou výrobu, kompatibilitu s komerčními spektrometry a možnost in situ sledování interakcí receptor-ligand.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje zahrnují: multiplexní detekci různých biomolekul, integraci do mikrofluidních systémů, automatizaci měření, rozšíření na klinické a environmentální aplikace a využití strojového učení pro analýzu spekter.

Závěr

Studie demonstrovala efektivní kombinaci Ramanové mikroskopie a morfologické analýzy pro sledování tvorby SERS biosenzoru na bázi Au/SiNWs. Potvrdila schopnost této platformy specificky detekovat avidin díky receptor-ligand interakcím.

Reference

• Convertino V., Mussi V. & Maiolo L. Disordered array of Au covered Silicon nanowires for SERS biosensing combined with electrochemical detection. Scientific Reports 6:25099 (2016).