Možnosti prípravy SERS substrátov na detekciu onkologických markerov

Možnosti prípravy SERS substrátov na detekciu onkologických markerov

Celkové hodnotenie

Vedecká práca
100%
Prevedenie (dizajn)
100%
Diskusná interakcia
100%
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
Mgr. Peter Slezák PhD.-100%-
PharmDr. Štefan Husár PhD.100%100%100%
RNDr. Marcela Morvová Jr. PhD.100%100%100%
Ing. Nataša Pavlovičová PhD.100%100%-
ISBN: 978-80-970712-8-8

Možnosti prípravy SERS substrátov na detekciu onkologických markerov

Marianna Sohová1 , Michal Pelach , Peter Šiffalovič2 , Tibor Hianik
1 Katedra jadrovej fyziky a biofyziky FMFI UK, Mlynská dolina, 842 48 Bratislava
2 Fyzikálny ústav SAV, Dúbravská cesta 9, 84511 Bratislava
marianna@snet.sk

Metóda Ramanovej spektroskopie je v oblasti biologických aplikácií veľmi populárna [1,2]. Umožňuje identifikovať látky podobne, ako je možné rozlíšiť ľudí podľa odtlačkov prstov. Pomocou tejto metódy s využitím špecifických receptorov boli už detekované niektoré molekuly, napríklad  trombín [3], bisphenol A [4] a kokaín [5]. Špeciálne pripravené povrchy zosilňujú Ramanov signál. Táto metóda je známa pod skratkou SERS  (Surface Enhanced Raman Spectroscopy – Povrchovo zosilnená Ramanova spektroskopia). Povrchy pre SERS sa vyznačujú hlavne drsnosťou. Pokrytie povrchu kovovou vrstvou umožňuje vznik povrchových plazmónov, ktoré dokážu zosilniť Ramanov signál až 1015 [6]. Vytvorenie SERS povrchov s vysokým zosilnením by dovolilo zaznamenať nízke koncentrácie proteínov, napríklad aj onkomarkerov, takých ako VEGF [7]. Cieľom tejto štúdie je vytvoriť povrch s dostatočným zosilnením, ktorý  umožní detekciu nanomolárnych koncentrácii VEGF. SERS povrchy sa dajú vytvoriť rôznymi spôsobmi, s použitím nanočastíc napríklad polystyrénových nanosfér. Na vytvorenie SERS povrchov sme použili 3 druhy polystyrénových nanosfér s priemerom: 412 nm, 600 nm a 722 nm. Nanosféry s priemerom 600 nm boli funkcionalizované karboxylovými skupinami kvôli možnosti kovalentného naviazania na zlato. Testovali sme depozíciu nanosfér na povrch Si a Au pomocou metódy Langmuira-Blodgettovej a s využitím Petriho misiek, kde sa pomocou skla (ožiareného UV svetlom) pod uhlom nanášali nanosféry. Najlepšiu hexagonálnu štruktúru potrebnú pre správnu tvorbu plazmónov, po LB depozícii, vytvárali nanosféry s veľkosťou 722 nm. Na deponované nanosféry bola nanesená vrstva striebra hrúbky 50- 200 nm. Takto vytvorené povrchy sme inkubovali s rozličnými signálnymi molekulami ako AMP, cystamín, benzentiol a získali sme zosilnené Ramanovo spektrum. Skúmali sme aj časovú stabilitu substrátov, vzhľadom na to, že striebro rýchlo oxiduje. 

Poďakovanie: 

Experimenty boli vykonané s finančnou podporou Centra excelencie SAV pre Funkcionálne multifázové materiály (FUN-MAT), VEGA (číslo projektu 1/0152/15) a projektu XOPTICS. Ďakujeme Dr. K. Végsömu za pomoc pri experimentoch.

Zdroje: 

[1] Vo-Dinh, T., Yan, F., Wabuyele, M.B.  J.  Raman Spectrosc.  36 (2005) 640- 647.
[2] Vo-Dinh, T., et al. Nanomed Nanobiotechnol. 7 (2015) 17-33.
[3] Cho, H., Baker, B.R., Wachsmann-Hogiu, S. et al. Nano Lett. 8 (2008) 4386- 4390.
[4] Chung, E. et al. Biosens. Bioelectron. 64 (2015) 560- 565.
[5] Chen, J. et al. Chem. Eur. J. 14 (2008) 8374- 8382.
[6] Dieing, T., Hollricher, O., Toporski, J. Confocal Raman Microscopy. Springer Series in Optical Sciences 158, Springer, Berlin, 2010.
[7] Ko, K., Lee, S., Lee, E. K. et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 15 (2013) 5379.

Diskusia

Dobrý deň, chcem sa opýtať, ako si vysvetľujete pozorovaný rozdiel intenzít medzi experimentálne vytvorenými a komerčnými substrátmi? Ďakujem.
iwa

Dobrý deň. Ja by som sa chcel opýtať. V abstrakte uvádzate, že ste skúmali aj časovú stabilitu substrátov ale neprezentujete žiadne výsledky. Ako dlho si váš substrát zachová lepšie vlastnosti v porovnaní s komerčným?
A moja druhá otázka je k obrázku č. 6. Zaujímalo by ma koľko substrátov ste takto pripravili a zmerali a či ste sa zaoberali aj hodnotením variability v "kvalite" pripravených substrátov. Ďakujem.

PS: Čo sa týka dizajnu, tak sa mi Váš poster páči, je jasný prehľadný.

Dobrý deň,
ďakujeme za otázku. Stabilitou experimentálne vyrobených substrátov sme sa zaoberali. Intenzita získaného signálu klesla po 2 dňoch na 20 % pôvodnej hodnoty. Ďalším skúmaním sme zistili, že je táto hladina intenzity stála a aj po šiestich dňoch sa na tejto úrovni udržala. Porovnanie nášho substrátu s komerčným substrátom sme uskutočnili po 4 dňoch od jeho vytvorenia.
V našej štúdii sme mali možnosť otestovať iba jeden komerčný substrát, keďže sa jednalo o vzorku. Pokiaľ budeme chcieť v porovnávaní pokračovať, budeme musieť zakúpiť ďalšie substráty.
Variabilitu medzi experimentálne vytvorenými substrátmi sme ešte nevyčíslili. Touto problematikou sa určite chystáme ešte zaoberať, nakoľko je to veľmi dôležitý parameter pre naše využitie a merania.

Dobrý deň,
ďakujeme za otázku. Predchádzajúcu odpoveď, ako Guest, pridal spoluautor príspevku Michal Pelach. Áno, použitie striebra by mohlo byť vysvetlením získaného vyššieho signálu v prípade experimentálnych substrátov. Podľa literatúry strieborné nanočastice poskytujú o 2 až 3 rády vyšší faktor zosilnenia ako zlaté.