도쿄 대학 과학 대학원의 Goda Keisuke 교수가 이끄는 연구 그룹은 매우 높은 재현성, 민감성, 균일 성, 생체 적합성 및 내구성을 가지고 있습니다표면 강화 라만 분광법 : SERS (주 1)에 대한 기판을 개발했습니다 화학에서 50 년의 어려운 문제를 해결합니다 (특히 미량 바카라 사이트 추천)
1970 년대에 발견 된 시리즈는 금속 기판에서 발견되었습니다국소화 된 표면 플라즈몬 공명 (LSPR) (주 2), 정상라만 분광법 (주 3)표지되지 않은 미량 바카라 사이트 추천에 효과적인 것으로 사용되었습니다 그러나 SERS는 감도가 높습니다핫스팟 (주 4)에 크게 의존하며, 낮은 재현성, 이질성, 생체 적합성이 낮은, 금속 기질로 인한 광열 및 산화와 같은 필수 바카라 사이트 추천가있어 생체 분자에 적용하기가 어렵습니다
이 연구에서 이러한 바카라 사이트 추천를 극복하기 위해, 우리는 배열에서 금속을 사용하지 않는 다공성 탄소 나노 와이어, SERS 기판으로서 LSPR을 사용하지 않고도 높은 감도를 허용하는 나노 구조 (PCNA)를 개발했습니다 구체적으로, 민감도 향상 (약 1069117_9189
이 방법의 높은 실용성과 신뢰성은 바카라 사이트 추천 화학, 식품 과학, 약국 및 병리와 같은 광범위한 학문 분야를 포함 할 수 있도록 확장 될 수 있으며, 감염성 질병 검사, 당뇨병 검사, 암 선별, 환경 안전 및 예측의 미량 바카라 사이트 추천 예를 들어, 혈당의 표지, 감염에 대한 항원-항체 반응 측정 (인플루엔자, COVID-19 등), 암 대사 프로파일 링 바카라 사이트 추천, 박테리아의 표면 단백질을 검출함으로써 박테리아의 실시간 검출 (Escherichia Coli, Helicobacter Pylori 등) 및 정량적 생명을 사용하여 박테리아의 실시간 검출)로 당뇨병 검사를 수행하는 것이 가능하다 광합성 유기체의 생체 분자 측정
이 연구는 일본 과학 홍보 협회 (JSPS) 연구 센터 형성 프로젝트와 과학 연구 보조금 (JP18K13798, JP20K14785), 교육, 문화, 스포츠, 과학 및 기술의 광학 및 론적 leap 플래그십 프로그램 (Q-Location, University of Technication and Technical) 갭 펀드 프로그램, 카나 가와 선진 산업 과학 기술 연구소 (KISTEC), 나카 타니 의료 및 기술 측정 기술 촉진 재단, 오가사라 과학 및 기술 홍보 재단, 중국 자연 과학 기금 (21671020, 61805175) 및 베이징 시티 자연 과학 기금
이 연구 결과는 2020 년 9 월 24 일 (오후 6시)에 개최됩니다Nature Communications에 대해 온라인으로 출시됩니다
그림 1 :이 연구의 개념적 다이어그램
1970 년대에 발견 된 SERS (Surface-Enhanced Raman 분광법)는 금속 기판에 대한 국소 표면 플라즈몬 공명으로 인해 기존 라만 분광학보다 몇 배 높은 민감성을 제공 할 수 있으며, 라벨이없는 미량 바카라 사이트 추천에 효과적이지만, 라벨이없는 트레이스 바카라 사이트 추천에 효과적이지만, 낮은 재현성, 이질적 재현성, 이종에 오그로 게이성, 이종에 국제적 인 문제가 있습니다 기질 및 산화 이 연구에서 이러한 문제를 극복하기 위해, 우리는 다공성 탄소 나노 와이어가 SERS 기판으로 금속이없는 어레이에 배열되고, 미량 바카라 사이트 추천에서 약 6 배의 크기에 의한 감도를 증가시킬뿐만 아니라 매우 높은 재생성, 균일 성, 생체 적합성 및 내도성을 보여주는 나노 구조 (PCNA)를 개발했습니다 이 방법의 실용성과 신뢰성은 바카라 사이트 추천 화학, 식품 과학, 약국 및 병리와 같은 광범위한 학문 분야뿐만 아니라 전염병 검사, 당뇨병 검사, 암 검진, 환경 안전 및 법의학 조사에서의 미량 바카라 사이트 추천에서 유용합니다
1) 연구의 배경과 역사
1970 년대에 발견 된 시리즈는 라벨이없는 미량 바카라 사이트 추천에 효과적이었습니다 (경우에 따라 금속 기판에서 LSPR에서 10 배 이상의 높은 감도를 갖는 하나의 분자 측정) 그러나, 높은 감도 향상은 금속 나노 입자 및 인공 금속 나노 구조 (감도 향상과 핫 스팟 의존성 사이의 관계)의 핫스팟에 의존하고 금속 기질의 표면은 산화에 취약하며 금속 기판에 의해 야기 된 광분 열은 열로 인해 단백질 변성을 유발할 수 있습니다 이러한 전통적인 SERS 금속 기질은 낮은 재현성, 이질성, 낮은 생체 적합성 및 낮은 내구성으로 인해 그들의 장점이 상당히 해롭다 지금까지 이러한 문제를 극복하려는 다양한 시도가 이루어졌지만, 균일 한 민감도 향상을 나타내는 고밀도 핫 스팟이 필요하기 때문에 높은 재현성, 균일 성, 생체 적합성 및 내구성을 달성하는 SERS 기판을 개발하기가 어려워졌습니다 특히, SERS 기판의 신뢰성은 SERS 데이터에서 유용한 정보를 추출하고 정량적으로 바카라 사이트 추천하고 이해하며 정확한 결론에 도달하여 생물학적 응용에 적용 할 때 더욱 두드러진 일련의 프로세스에서 특히 중요한 키입니다 최근에, 상기 문제를 해결하기위한 대체 SERS 기질은 실리콘, 게르마늄 나노 구조 및 2 차원 재료 (Graphene, MOS2, H-BN 등), 반도체 금속 산화물과 같은 비금속 물질이 제안되었다 LSPR에 의존하는 금속 기판과는 달리, 이들 기판은 구조적 및 전하 전달 공명에서 파생 된 최대 5 배의 감도를 향상시키는 것으로 입증되었다 그러나, 이들 기질은 부분적으로 생체 적합성을 향상시키는 반면, 불량한 재현성은 고유의 광촉매 활성 및 생체 분자에 대한 기질의 유해함으로 인해 바카라 사이트 추천가 남아있다
2) 연구 내용
이 연구에서, 우리는 금속 기판, 반도체 기판 및 유전체 기판에 대해 다른 접근법을 취했으며, LSPR- 독립적 인 2 차원 어레이 PCNA를 사용하여 토폴로지 적으로 맞춤형 나노 구조를 성공적으로 개발했습니다 (그림 2) PCNA 기판은 금속 기판 (~ 106)가 있음을 입증했습니다 또한, 재현성은 또한 매우 높으며, 전체 기판 표면을 활성화함으로써, 스펙트럼의 기판, 스팟 및 샘플 사이의 일관성, SERS의 전자기 장에서 유래 한 핫 스팟 및 시간 독립적 일관성에 의해 이전에 달성 할 수 없었던 일관성을 보여 주었다 또한, 우리는 산화로 인해 손실 된 내구성을 크게 개선했습니다 이 연구는 이러한 우수한 특성을 소개합니다Rhodamine 6G (주 5)(그림 3),β- 락토 글로불린 (주 6)(그림 4),포도당 (주 7)와 같은 다양한 분자를 사용하여 실험적으로 입증되었습니다 (그림 4) PCNA 기판은 기판 당 약 1,000 엔 동안 저가로 대량 생산 될 수있다 (도 2) 이 연구에서 개발 된 PCNA 기판은 약 50 년 동안 SERS의 어려운 바카라 사이트 추천를 해결하여 매우 높은 재현성, 균일 성, 생체 적합성 및 내구성을 달성했습니다
그림 2 : PCNA 기판 및 제조 방법
보드 당 약 1,000 엔 저렴한 가격으로 대량 생산할 수 있습니다 AAO (양극 알루미늄 산화물) : 양극 알루미나, PPY (폴리 롤) : 폴리피 롤 (전도성 중합체), PNA (다공성 폴리 피 롤로 나노 와이어 어레이) : 다공성 폴리 롤로 나노 와이어 어레이, PPNA (디메틸 설폭 사이드) : 디 메틸 설 폭스 성 화합물 (grostolations and insoor and insoorn)
그림 3 : PCNA 기판을 사용한 로다민 6G 분자의 미량 바카라 사이트 추천
a 로다 민 6G (10µm)의 라만 스펙트럼 (여기 파장 : 785nm, 여기 강도 : 1MW, 통합 시간 : 30 초) 4 가지 유형의 기판 (실리콘 기판, PNA 기질, CNA 기판, PCNA 기판)에서 측정
b PCNA 기판에 상이한 농도에서 로다 민 6G의 라만 스펙트럼 (여기 파장 : 785nm, 여기 강도 : 1MW, 통합 시간 : 30 초) 로다 민 6G의 검출 한계는 01Nm 미만입니다
c SERS의 재생 테스트 20 개의 다른 PCNA 보드에서 수행되었습니다 각 기판 사이의 1185, 1309, 1361, 1507, 1650 cm-1± 10%범위 내에 있습니다
그림 4 : PCNA 기질을 사용한 생체 분자 (β- 락토 글로불린 및 포도당)의 미량 바카라 사이트 추천
a 3 개의 기질상에서 β- 락토 글로불린 분자의 라만 스펙트럼 (실리콘 기질, PCNA 기질 및 상업적으로 이용 가능한 금속 기질) 그것은 약 6 배의 민감도의 증가를 보여줍니다
b β- 락토 글로불린 분자를 사용하여 PCNA 기질에서 SERS 강도의 공간 분포 (변동 계수 <9%) SERS 강도의 균일 성을 보여줍니다
c 포도당 분자를 사용하여 PCNA 기질에서 SERS 강도의 안정성
3) 미래 개발
PCNA 기판의 매우 높은 재현성, 균일 성, 생체 적합성 및 내구성 외에도 현재 106약 13591_14116 | 감도 향상은 상업적으로 이용 가능한 금속 SERS 기판의 또는 더 큰 민감도 향상이므로 저농도에서 생체 분자의 라만 분광학에서 실질적으로 사용하기에 충분하다고 생각된다 PCNA 기판 (예 : 도펀트 및 도핑 레벨의 유형) 및 구조 (예 : 다공성 나노 와이어의 형태)의 구성을 최적화하고, 충전 전환 공명에 최적의 파장 레이저를 사용하는 자극 레이저를 사용하고 (예 : 파장을 가진 조정 가능한 레이저를 통해) 기본 원칙을 더 잘 이해하고, 이론을 더 잘 이해할 수 있으며, 우리는 달성 할 수 있습니다 향상 이러한 개선을 통해 PCNA 기판을 사용하는 SERS는 매우 실용적이고 신뢰할 수 있으며 바카라 사이트 추천 화학, 식품 과학, 약국, 병리학, 환경 안전 및 법의학을 포함하여 광범위한 분야에서 미량 바카라 사이트 추천으로 확장 될 것입니다 예를 들어, 혈당의 표지, 감염에 대한 항원-항체 반응 측정 (인플루엔자, COVID-19 등), 암 대사 프로파일 링 바카라 사이트 추천, 박테리아의 표면 단백질을 검출함으로써 박테리아의 실시간 검출 (Escherichia Coli, Helicobacter Pylori 등) 및 정량적 생명을 사용하여 박테리아의 실시간 검출)로 당뇨병 검사를 수행하는 것이 가능하다 광합성 유기체의 생체 분자 측정
4) 연구팀
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Goda Keisuke (로스 앤젤레스 대학교 공학 교수, 캘리포니아 대학교 공학 교수 / 협력 교수, Quantum Science and Technology Institute, Wuhan University / Cooperative Research 연구원
공격 Teiru (도쿄 대학교 과학 대학원 화학학과 조교수/협력 연구 연구원, 국립 양자 과학 기술 연구 연구소)
Ito Tamitake (국립 선진 산업 과학 기술 연구소, 건강 의료 및 공학 연구 부서의 바이오 센싱 연구 그룹 선임 연구원
Hiramatsu Kotaro (도쿄 대학교 과학 대학원, 연구원 Sakigake, Sakigake, 국립 연구 및 개발 기관 / 파트 타임 연구원, 카나가와 선의 산업 과학 및 기술 연구원)
잡지 이름 :Nature Communications
논문의 제목 : 표면 강화 라만 분광법을위한 다공성 탄소 나노 와이어 어레이
저자 : Nan Chen, Ting-Hui Xiao, Zhenyi Luo, Yasutaka Kitahama, Kotaro Hiramatsu, Naoki Kishimoto, Tamitake Itoh, Zhenzhou Cheng 및 Keisuke Goda*
DOI 번호 : 101038/S41467-020-18590-7
초록 URL : https://doiorg/101038/S41467-020-18590-7