Here, we show that nanoparticles fu

Here, we show that nanoparticles functionalized with oligonucleotides and Raman labels, coupled with surface-enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy, can be used to perform multiplexed detection of oligonucleotide targets (Scheme 1). Although oligonucleotides can be directly detected by SERS on aggregated particles (7, 8), the structural similarities of oligonucleotides with different sequences result in spectra that are difficult to distinguish. Therefore, researchers often use different Raman dyes to label different oligonucleotides to distinguish oligonucleotide sequences (9, 10). To realize the benefits of high-sensitivity and high-selectivity detection coupled with multiple labeling capabilities, we designed nanoparticle probes that can be used for DNA (or RNA) detection (Scheme 1). These probes consist of 13-nm-diameter Au particles functionalized with Raman dye-labeled oligonucleotides. The Raman spectroscopic fingerprint, which can be designed through choice of Raman label, can be identified after Ag enhancing by scanning Raman spectroscopy (Scheme 1). Because the SERS-active substrate in this strategy is generated immediately before the detection event, a large and reproducible Raman scattering response can be obtained.

In a typical experiment for DNA detection, a three-component sandwich assay is used in microarray format (Scheme 1). Au nanoparticles (13 ± 2 nm in diameter) modified with Cy3- labeled, alkylthiol-capped oligonucleotide strands were used as probes to monitor the presence of specific target DNA strands (11). On average, there are about 110 oligonucleotide strands on each 13-nm Au nanoparticle (12). The Cy3 group was chosen as a Raman label because of its large Raman cross section (13). A chip spotted with the appropriate 15-nucleotide capture strands was coated with a 0.6 M NaCl phosphate-buffered saline (PBS) buffer solution (10 mM of phosphate, pH 7) containing a 30-nucleotide target sequence (100 pM) in a humidity chamber at room temperature. After 4 hours, the chip was washed four times with 0.6 M NaCl PBS buffer solution to remove nonspecifically bound target. Then, the chip was treated with a 0.6 M NaCl PBS solution of nanoparticle probes (2 nM) for 1.5 hours to effect hybridization with the overhanging region of the target sequence (Scheme 1). The chip was then washed with 0.6 M NaNO3 PBS buffer solution to remove chloride ions and nonspecifically bound nanoparticle probes. The chip was immediately treated with a Ag enhancement solution (Ted Pella, Inc., Redding, California) for 8 min, rinsed with Nanopure water, and dried with a microarray centrifuge (2000g). The chip, which exhibits gray spots visible to the naked eye, could be imaged with a flatbed scanner (Expression 1600, Epson America, Torrance, California) (Fig. 1B) (1–3). The spots also were studied by a Raman spectrometer coupled with a fiber-optic probe with a 0.65-numerical aperture microscope objective (25-μm laser beam) in a 0.3 M NaCl PBS buffer solution (Fig. 1C), and each of them shows a consistent and strong Raman response at 1192 cm−1 (Fig. 1D) (Solution Raman 633 spectrometer from Concurrent Analytical, Inc., Waimanalo, Hawaii; 30 mW HeNe laser).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ที่นี่ เราแสดงว่า สามารถใช้ปรับหมู่ฟังก์ชั่น oligonucleotides และป้ายรามัน ควบคู่ไปกับการปรับปรุง surface รามันกระเจิง (แคมป์ส์อีลีสซี) สเปกโทรสโก เก็บกักเพื่อทำการตรวจหา multiplexed oligonucleotide เป้าหมาย (แผน 1) แม้ว่า oligonucleotides สามารถตรวจพบได้โดยตรง โดยแคมป์ส์อีลีสซีบนอนุภาครวม (7, 8), คล้ายโครงสร้างของ oligonucleotides มีลำดับที่แตกต่างกันส่งผลในสเปกตรัมที่ยากต่อการแยกแยะ ดังนั้น นักวิจัยมักจะใช้สีรามันแตกต่างกันการ oligonucleotides ต่าง ๆ เพื่อแยกแยะลำดับ oligonucleotide (9, 10) ตระหนักถึงประโยชน์ของการตรวจหาความ ไวสูง และสูงใวที่ควบคู่ไปกับความสามารถในการติดฉลากหลาย เราออกรบ nanoparticle สูงที่สามารถใช้สำหรับการตรวจหาดีเอ็นเอ (หรือ RNA) (โครงการ 1) วัดเหล่านี้ประกอบด้วยอนุภาค Au 13 nm-เส้นผ่าศูนย์กลางปรับหมู่ฟังก์ชั่นกับรามันย้อมป้าย oligonucleotides รามันสเปคตรัมลายนิ้วมือ ซึ่งสามารถออกแบบผ่านเลือกป้ายชื่อรามัน สามารถระบุหลัง Ag เพิ่ม โดยการสแกนรามันสเปกโทรสโก (แผน 1) เนื่องจากพื้นผิวใช้งานแคมป์ส์อีลีสซีในกลยุทธ์นี้จะสร้างก่อนเหตุการณ์การตรวจจับ ตอบสนองกระเจิงรามันใหญ่ และจำลองจะได้ในการทดสอบทั่วไปสำหรับการตรวจหาดีเอ็นเอ assay เป็นแซนด์วิชสามส่วนถูกใช้ในรูปแบบ microarray (แผน 1) Au เก็บกัก (13 ± 2 nm เส้นผ่านศูนย์กลาง) แก้ไข ด้วย Cy3-ป้าย alkylthiol capped oligonucleotide เส้นใช้เป็น probes เพื่อตรวจสอบการปรากฏตัวของเส้นดีเอ็นเอเป้าหมายที่เฉพาะเจาะจง (11) เฉลี่ย มีประมาณ 110 oligonucleotide เส้นในแต่ละ Au 13 nm nanoparticle สูง (12) เลือกกลุ่ม Cy3 เป็นป้ายชื่อรามัน เพราะรามันใหญ่ของมันข้ามส่วน (13) ชิเห็น ด้วยเส้นที่เหมาะสม 15-นิวคลีโอไทด์จับถูกเคลือบ ด้วย 0.6 M NaCl ฟอสเฟตบัฟเฟอร์ saline (PBS) โซลูชันบัฟเฟอร์ (10 mM ของฟอสเฟต pH 7) ประกอบด้วยลำดับเป้าหมาย 30-นิวคลีโอไทด์ (100 pM) ในห้องความชื้นที่อุณหภูมิห้อง หลังจาก 4 ชั่วโมง ชิถูกล้างสี่ครั้ง ด้วยโซลูชันบัฟเฟอร์ NaCl PBS 0.6 เมตรเพื่อลบเป้าหมายผูก nonspecifically แล้ว ชิได้รับการรักษาสารละลาย NaCl PBS หัว nanoparticle สูง 0.6 เมตร (2 nM) สำหรับผล hybridization กับภูมิภาค overhanging ลำดับเป้าหมาย (แผน 1) 1.5 ชั่วโมง ชิถูกแล้วล้าง ด้วยโซลูชันบัฟเฟอร์ NaNO3 PBS 0.6 เมตรลบคลอไรด์ไอออน และ probes nanoparticle สูงผูก nonspecifically ชิทันทีถือว่า มีการแก้ไขปัญหาเพิ่ม Ag (Pella Ted, Inc. เรดดิง แคลิฟอร์เนีย) สำหรับ 8 นาที ล้าง ด้วยน้ำ Nanopure และอบแห้ง ด้วยเครื่องหมุนเหวี่ยง microarray (2000 กรัม) ชิพ ที่จุดสีเทาเห็นได้ด้วยตาเปล่า สามารถถ่ายภาพกับสแกนเนอร์ (นิพจน์ 1600 เอปสันอเมริกา รันซ์ แคลิฟอร์เนีย) (รูปที่ 1B) (1-3) จุดยังมีศึกษา โดยรามันสเปกโตรมิเตอร์ที่ควบคู่ไปกับโพรบใยที่มีรูรับแสงตัวเลข 0.65 กล้องจุลทรรศน์ประสงค์ (ลำแสงเลเซอร์ 25 ไมครอน) ในโซลูชันบัฟเฟอร์ NaCl PBS 0.3 M (รูปที่ 1C), และแต่ละคนแสดงอย่างรามันสอดคล้องกัน และแข็งแกร่งที่ 1192 cm−1 (รูป 1D) (633 โซลูชันรามันสเปกโตรมิเตอร์จากวิเคราะห์พร้อมกัน Inc., Waimanalo ฮาวาย 30 mW HeNe เลเซอร์)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ที่นี่เราแสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโนที่มีฟังก์ชัน oligonucleotides และป้ายชื่อรามันควบคู่กับพื้นผิวเพิ่มกระเจิงรามัน (SERS) สเปกโทรสโกสามารถนำมาใช้ในการดำเนินการตรวจสอบการมัลติเพล็กของเป้าหมาย oligonucleotide (โครงการ 1) แม้ว่า oligonucleotides สามารถตรวจพบได้โดยตรงโดย SERS อนุภาครวม (7, 8), ความคล้ายคลึงกันของโครงสร้างของ oligonucleotides วนเวียนอยู่กับการที่แตกต่างกันส่งผลให้สเปกตรัมที่ยากที่จะแยกแยะความแตกต่าง ดังนั้นนักวิจัยจึงมักจะใช้สีย้อมรามันที่แตกต่างกันที่จะติดป้าย oligonucleotides ที่แตกต่างกันที่จะแยกแยะลำดับ oligonucleotide (9, 10) ตระหนักถึงประโยชน์ของความไวสูงและการตรวจสอบการคัดสรรสูงควบคู่ไปกับความสามารถในการติดฉลากหลายที่เราออกแบบ probes อนุภาคนาโนที่สามารถนำมาใช้สำหรับดีเอ็นเอ (หรืออาร์เอ็นเอ) การตรวจสอบ (โครงการ 1) โพรบเหล่านี้ประกอบด้วย 13 นาโนเมตรเส้นผ่าศูนย์กลางอนุภาค Au ฟังก์ชันกับรามัน oligonucleotides ย้อมติดฉลาก ลายนิ้วมือรามันสเปกโทรสโกซึ่งสามารถได้รับการออกแบบผ่านทางเลือกของรามันฉลากสามารถระบุได้หลังจาก Ag เพิ่มโดยการสแกนรามันสเปกโทรสโก (โครงการ 1) เพราะ SERS ใช้งานสารตั้งต้นในการใช้กลยุทธ์นี้ถูกสร้างขึ้นทันทีก่อนที่จะตรวจสอบเหตุการณ์ที่มีการตอบสนองรามันกระเจิงขนาดใหญ่และทำซ้ำได้สามารถรับได้.

ในการทดลองโดยทั่วไปในการตรวจหาดีเอ็นเอทดสอบแซนวิชสามองค์ประกอบที่ถูกนำมาใช้ในรูปแบบ microarray (โครงการ 1 ) Au อนุภาคนาโน (13 ± 2 นาโนเมตรเส้นผ่าศูนย์กลาง) แก้ไขด้วย Cy3- ป้าย alkylthiol ปกคลุม oligonucleotide เส้นถูกนำมาใช้เป็น probe ในการตรวจสอบสถานะของเฉพาะดีเอ็นเอเป้าหมาย (11) โดยเฉลี่ยมีประมาณ 110 เส้น oligonucleotide ในแต่ละ 13 นาโนเมตร Au อนุภาคนาโน (12) กลุ่ม Cy3 รับเลือกให้เป็นฉลากรามันเพราะส่วนรามันข้ามที่มีขนาดใหญ่ (13) ชิปพบกับความเหมาะสมการจับเส้น 15 เบื่อหน่ายที่ถูกเคลือบด้วย 0.6 M NaCl ฟอสเฟตบัฟเฟอร์น้ำเกลือ (PBS) สารละลายบัฟเฟอร์ (10 มมฟอสเฟตพีเอช 7) ที่มีเป้าหมายลำดับ 30 เบื่อหน่าย (100 PM) ความชื้น ห้องที่อุณหภูมิห้อง หลังจาก 4 ชั่วโมงชิปถูกล้างครั้งที่สี่กับ 0.6 สารละลายบัฟเฟอร์ M NaCl พีบีเอสเพื่อเอาเป้าหมายผูกพัน nonspecifically จากนั้นชิปรับการรักษาด้วยวิธีการแก้ปัญหา 0.6 M NaCl พีบีเอสของอนุภาคนาโนโพรบ (2 NM) 1.5 ชั่วโมงจะทำให้เกิดการผสมข้ามพันธุ์กับภูมิภาคที่ยื่นของลำดับเป้าหมาย (โครงการ 1) ชิปถูกล้างแล้วกับ 0.6 สารละลายบัฟเฟอร์ M NaNO3 พีบีเอสที่จะลบไอออนคลอไรด์และผูกพัน nonspecifically probes อนุภาคนาโน ชิปได้รับการรักษาทันทีด้วยโซลูชั่นการเพิ่มประสิทธิภาพของ AG (เท็ดเพลลา, Inc, เรดดิงแคลิฟอร์เนีย) เป็นเวลา 8 นาทีล้างด้วยน้ำ Nanopure และแห้งด้วย microarray หมุนเหวี่ยง (2000g) ชิปซึ่งการจัดแสดงนิทรรศการจุดสีเทาที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าอาจจะถ่ายภาพกับสแกนเนอร์ (Expression 1600 เอปสันอเมริกา Torrance, California) (รูป. 1B) (1-3) จุดนอกจากนี้ยังมีการศึกษาโดยสเปกโตรมิเตอร์รามันควบคู่กับการสอบสวนใยแก้วนำแสงที่มี 0.65-ตัวเลขวัตถุประสงค์รูรับแสงกล้องจุลทรรศน์ (ลำแสงเลเซอร์ 25 ไมครอน) ใน M NaCl พีบีเอสทางออกที่ 0.3 บัฟเฟอร์ (รูปที่ 1C.) และแต่ละของพวกเขาแสดงให้เห็นว่า การตอบสนองรามันสอดคล้องและแข็งแกร่งที่ 1,192 CM-1 (รูปที่ 1D.) (สารละลายรามัน 633 สเปกโตรมิเตอร์จากการวิเคราะห์พร้อมกัน, Inc Waimanalo ฮาวาย 30 mW เลเซอร์ Hene)

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ที่นี่เราแสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโนที่มีป้ายชื่อกับโอลิโกนิวคลีโอไทด์ และอำเภอย่านตาขาว ควบคู่กับการปรับปรุงพื้นผิว ( sers ) spectroscopy รามันกระจัดกระจาย สามารถใช้เพื่อแสดงการมัลติเพลกซ์ ซึ่งเป้าหมาย ( โครงการ 1 ) แม้ว่าโอลิโกนิวคลีโอไทด์สามารถตรวจพบโดยรวมโดยตรง sers บนอนุภาค ( 7 , 8 ) , ความคล้ายคลึงกันของโครงสร้างของโอลิโกนิวคลีโอไทด์ที่มีผลในลำดับต่าง ๆช่วงที่ยากที่จะแยกแยะความแตกต่าง ดังนั้น นักวิจัยมักใช้ที่แตกต่างกันสีรามันป้ายโอลิโกนิวคลีโอไทด์แตกต่างกันที่จะแยกแยะ ซึ่งลำดับ ( 9 , 10 ) เห็นประโยชน์ของการตรวจหาความไวสูงและสูงควบคู่กับฉลากหลายความสามารถ เราออกแบบ และอนุภาคนาโนที่สามารถใช้สำหรับการตรวจหา DNA หรือ RNA ) ( โครงการ 1 ) วัดเหล่านี้ประกอบด้วยอนุภาคที่มีเส้นผ่าศูนย์กลาง nm au 13 กับรามันสีป้ายโอลิโกนิวคลีโอไทด์ . ลายนิ้วมือทางอำเภอรามัน ซึ่งสามารถออกแบบผ่านทางเลือกของรามันฉลากจะระบุหลัง AG เพิ่มโดยการสแกนรามันสเปกโทรสโกปี ( โครงการ 1 ) เพราะ sers ปราดเปรียวพื้นผิวในกลยุทธ์นี้จะถูกสร้างขึ้นทันทีก่อนการตรวจจับเหตุการณ์ , รามัน ขนาดใหญ่ และการตอบสนองซึ่งสามารถรับในการทดลองทั่วไปเพื่อตรวจหาดีเอ็นเอ เป็นสามส่วนประกอบแซนด์วิช ( ที่ใช้ในรูปแบบไมโคร เรย์ ( โครงการ 1 ) หรืออนุภาคนาโน ( 13 ± 2 nm ในเส้นผ่าศูนย์กลาง ) แก้ไขด้วย cy3 - ป้าย alkylthiol ปกคลุมเส้นซึ่งถูกใช้เป็นโพรบเพื่อตรวจสอบสถานะของเป้าหมายเฉพาะดีเอ็นเอเส้น ( 11 ) โดยเฉลี่ยมีประมาณ 110 คน ซึ่งในแต่ละ 13 nm หรืออนุภาคนาโน ( 12 ) กลุ่ม cy3 ได้รับเลือกเป็นรามันป้ายเพราะขวางรามันใหญ่ ( 13 ) ชิปด่างที่เหมาะสมกับ 15 เบสจับเส้นถูกเคลือบด้วย 0.6 M NaCl เกลือฟอสเฟตบัฟเฟอร์ ( PBS ) สารละลายบัฟเฟอร์ ( 10 mM ฟอสเฟต pH 7 ) ที่มีเป้าหมายลำดับนิวคลีโอไทด์ 30 ( 100 น. ) ในความชื้นในห้องที่อุณหภูมิห้อง หลังจาก 4 ชั่วโมงชิปล้าง 4 ครั้งกับ 0.6 M NaCl PBS สารละลายบัฟเฟอร์เพื่อลบ nonspecifically พันธนาการเป้าหมาย แล้วชิปได้รับการรักษาด้วย 0.6 M NaCl สารละลาย PBS สำหรับโพรบ ( 2 nm ) 1.5 ชั่วโมงผล hybridization กับชะง่อนเขตของลำดับเป้าหมาย ( โครงการ 1 ) ชิปแล้วล้างด้วย 0.6 M NaNO3 PBS สารละลายบัฟเฟอร์เพื่อลบไอออนคลอไรด์และ nonspecifically ผูกพันสำหรับเครื่องมือตรวจสอบ ชิปที่การปฏิบัติได้ทันที ด้วยโซลูชั่นเสริม AG ( เท็ดเพลลา , อิงค์ , เรดดิง , แคลิฟอร์เนีย ) 8 นาที ล้างด้วย nanopure น้ำและแห้งด้วยไมโคร เรย์เซ็นตริฟิวจ์ ( 2000g ) ชิป ซึ่งแสดงถึงจุดที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าสีเทา อาจจะมีภาพลักษณ์เป็นสแกนเนอร์ ( การแสดงออก 1600 , Epson America , Torrance , California ) ( รูปที่ 1A ) ( 1 - 3 ) จุดที่ยังถูกศึกษาโดยรามันสเปกควบคู่กับการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์แสงเปลี่ยน 0.65-numerical วัตถุประสงค์ ( 25 - μ M แสงเลเซอร์ ) ใน 0.3 โมลาร์ PBS สารละลายบัฟเฟอร์ ( ภาพที่ 1c ) และแต่ละของพวกเขาแสดงให้เห็นความสอดคล้องและการตอบสนองที่แข็งแกร่งที่ 1192 cm − 1 รามัน ( รูป ( 1D ) โซลูชั่น รามัน ถ้าวัดจากการวิเคราะห์ , อิงค์ , 000 เพื่อให้ , ฮาวาย ; 30 MW hene เลเซอร์ )