Jackson State 대학의 연구원들은 연구원들은 SERS를 사용하여 인간 면역 결핍 바이러스 (HIV)를 탐지했습니다. 연구를 시작하기 앞서, 가장 큰 전자기 향상을 나타내는 것을 결정하기 위해 다양한 모양의 금 나노 입자를 테스트했습니다.
구형 케이지 , 팝콘 모양의 금 나노 입자는 로다 민 6G 염료 공지 라만 활성 화합물을 사용하여 시험하였습니다. 측정에 사용된 시스템은 Ocean Insight QE 시리즈 분광계, 670 nm 여기 레이저 및 InPhotonics 광섬유 라만 프로브로 구성되었습니다. (그림 1). 팝콘-모양의 나노 입자는 다른 형태보다 라만 신호의 전자 기적 향상을 50 배 이상 증가시켰으며, 이는 나노 입자에 대한 날카로운 팁이 알려진 표면 플라스 몬 여기 뿐만 아니라 "번개 막대 효과"를 생성하기 때문일 가능성이 높습니다.
그림 1 : SERS 감지를 위한 모듈 식 광섬유 라만 분광법 시스템.
이 옵션을 선택하면 팝콘 모양의 금 나노 입자가 지름 50nm 미만의 그래핀 산화물과 결합되어 하이브리드 SERS 프로브를 형성합니다(그림 2). 이 하이브리드 프로브는 저농도 에서 바이러스 를 탐지 하는 능력에 대해 연구되었습니다.
그림 2 : 초감각 바이오 센싱을 위한 하이브리드 SERS 프로브에서 팝콘의 금 나노입자(스파이크 볼)가SERS 신호를 전자적으로 향상시키는 반면, 공액 산화 그래 핀 (회색 메시)은 화학적 향상을 제공합니다.
결과
HIV 감식을 위한 SERS에 대한 이전의 연구는 라벨과 태그가 일반적으로 사용되며, 특정한 유전자 서열에 부착되어야 한다는 것을 발견했습니다. 이와는 대조적으로, 이 연구는 HIV 개그 유전자의 파편을 조사 DNA로 사용했고, 라만 스펙트럼의 피크는 문서 보고서 데이터에 할당되며, 샘플에 바이러스가 존재한다는 것이 확인되었습니다.(그림 3).
그림 3 : 산화 그래 핀 (검은색) 및 금 나노 입자 단독 (적색)과 접합된 팝콘-형 금 나노 입자를 사용한 HIV-1 개그-유전자 세그먼트의 SERS- 기반 검출.
그래핀 산화물의 화학적 강화 효과를 평가하기 위해 하이브리드 프로브 및 팝콘-형 금 나노 입자 둘 다에 대해서만 SERS 스펙트럼을 획득하였습니다. 시료 농도의 차이 를 고려할 때 하이브리드 프로브는 금 나노 입자 프로브 단독보다 ~ 100 배 더 민감한 것으로 나타났으며, 동일한 SERS 프로브에서 화학적 및 전자 기적 향상을 동시에 사용하는 힘을 보여줍니다.
결론
산화 그래 핀 및 금 나노 입자로부터 각각 이용 가능한 화학적 및 전자기 향상 효과를 조합함으로써, HIV와 같은 바이러스 의 검출을 위해 매우 민감한 SERS 프로브가 생성될 수 있습니다. 검출을 위한 휴대용 모듈러 분광기 시스템을 사용하면 실제 임상 진단을 위한 방법의 실행 가능성이 더욱 높아집니다.