Uma nova publicação da Avanços Opto-Eletrônicos discute a detecção de vestígios sem rótulo de biomoléculas por dispersão de Raman aprimorada por superfície assistida por interface líquida usando um chip microfluídico.
O espalhamento Raman aprimorado pela superfície (SERS) atraiu a atenção da biotecnologia. É devido à sua alta sensibilidade à ressonância plasmônica localizada de superfície de metais nanoestruturados. A detecção de traços de biomoléculas com grande peso molecular continua sendo um desafio, pois é necessário tratar o substrato SERS usando agentes de acoplamento ou de reticulação. Os pesquisadores aplicaram o SERS assistido por interface líquida para realizar a detecção de biomoléculas sem rótulos. Os resultados sugerem que é promissor para o diagnóstico em estágio inicial de infecção por vírus e Alzheimer.

O espalhamento Raman aprimorado pela superfície (SERS), baseado em um efeito óptico de campo próximo induzido pelo plasmon de superfície de nanopartículas de metais nobres ou nanoestruturas excitadas por radiação laser, amplifica os sinais Raman em até 10 ¹⁴ vezes comparado ao Raman regular. Devido à sua maior intensidade, a técnica SERS continua a atrair um interesse crescente na detecção e análise de biomateriais em nível de traços. Tem aumentado o interesse em campos como organelas de imagem em uma única célula, rastreamento de células cancerígenas e identificação de biomarcadores.

A técnica SERS pode ser utilizada na área biomédica para diagnóstico de doenças em estágio inicial e também na terapia tumoral. Embora o fator de aprimoramento do SERS normalmente varie de 10 ⁶ – 10 ⁸ devido ao uso de novos substratos e métodos de SERS, a detecção de uma única molécula por SERS sem rótulo é impraticável devido ao piscar de SERS, sendo a origem desse fenômeno devido ao escape de moléculas de analito de hotspots. Além disso, biomoléculas, incluindo ácido desoxirribonucleico (DNA) e proteínas, são difíceis de detectar diretamente por SERS. Tratamentos adicionais com um substrato SERS são necessários para ligar as biomoléculas.

A equipe de pesquisa propôs o LI-SERS, que atinge um fator de aprimoramento do SERS maior que 10 ¹⁴ , muito maior do que o método SERS normal. O chip microfluídico SERS apresentou um substrato Ag-Cu SERS integrado em um microcanal de vidro embutido. O processamento a laser híbrido de femtosegundo (fs) criou o microcanal de grama.

O processamento a laser híbrido fs permite a criação de estruturas 3D mais complicadas com funcionalidades aprimoradas para biochips, sensores e dispositivos microeletrônicos. Quando a interface entre a solução de analito e o ar no substrato SERS no canal microfluídico foi irradiada pelo laser de excitação Raman, a intensidade do LI-SERS foi aumentada em seis ordens de grandeza em comparação com o SERS normal. O mecanismo do LI-SERS foi atribuído ao efeito sinérgico do fluxo de Marangoni induzido pela irradiação do laser e aprisionamento óptico. Essa irradiação a laser direcionaria as moléculas do analito para os pontos quentes onde as moléculas coletadas são aprisionadas pela força óptica. Consequentemente, as moléculas do analito foram imobilizadas no substrato SERS com a obtenção de forte espalhamento Raman.

Este estudo demonstrou que o método LI-SERS é aplicável para uso mais prático. É especificamente útil para a detecção de traços de biomoléculas livres de marcadores com grandes massas moleculares, incluindo bases de DNA, sequências de DNA e β-amilóide (Aβ). Devido à ultra-alta sensibilidade e auto-imobilização do LI-SERS, a discriminação de bases de DNA e sequências de DNA com limite de detecção de 1 fM foi obtida sem a necessidade de tratamentos adicionais com agentes de acoplamento ou de reticulação. Além disso, a técnica LI-SERS pode detectar Aβ livre de marcadores, um biomarcador da doença de Alzheimer, em níveis abaixo de 1 pM, e com uma correlação linear entre o sinal Raman e a concentração de Aβ na faixa de 1 nM-1 pM sendo alcançada. A capacidade de biossensor sem rótulo do LI-SERS oferece um grande potencial para o diagnóstico em estágio inicial de doenças em clínicas.

Em conclusão, os pesquisadores forneceram uma visão geral do escopo do método LI-SERS para detecção de traços de biomoléculas em chips microfluídicos SERS com referência particular à detecção de ultratraços de bases de DNA e Aβ. Foi permitida a formação de uma interface líquida no microcanal. O fluxo de Marangoni e os efeitos de aprisionamento óptico induzidos por LI-SERS demonstraram um limite de detecção de 1 fM para bases de DNA livres de marcadores. Características notáveis ​​do método LI-SERS, incluindo a ultra-alta sensibilidade e versatilidade associadas à coleta e auto-imobilização de moléculas de analito nos pontos quentes, serão benéficas para diagnósticos de doenças em estágio inicial, como infecções virais e doença de Alzheimer. + Explorar mais

Novo método SERS desenvolvido para capturar moléculas alvo