Субстраты для спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния на основе покрытого наночастицами серебра пористого кремния для обнаружения низкой концентрации белка денге NS1

Обнаружение неструктурного белка 1 (NS1) в слюне является потенциальным решением для неинвазивного раннего выявления белка денге NS1. Обнаруженный с помощью иммуноферментного анализа NS1 имеет чувствительность 64.7% и не определяется с помощью наборов экспресс-тестов даже в острых случаях. С использованием спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния света (SERS) и кремния в качестве недорогого и распространенного материала разработана пористая кремниевая SERS-подложка с покрытием из наночастиц (НЧ) серебра для обнаружения низкой концентрации NS1. При изготовлении шаблона пористого кремния (PSi) использован электрохимический метод “мокрой лаборатории”, тогда как для осаждения НЧ Ag на PSi — метод капельного осаждения. При использовании родамина в качестве КР-маркера получен коэффициент усиления 53 с пределом обнаружения (LOD) 0.01 мг/мл. Поверхность SERS-субстрата функционализируется антителом к лихорадке денге, что приводит к появлению пиков, связанных с NS1, вплоть до 0.001 мг/мл. Методы литографии позволяют снизить уровень детализации и улучшить характеристики SERS-подложки на основе PSi. 

1. World Health Organization, Dengue Guidelines for Diagnosis, Treatment, Prevention and Control: New edition, World Health Organization, WHO/HTM/NTD/DEN/2009.1 (2009).

2. K. L. Anders, N. M. Nguyet, N. T. H. Quyen, T. V. Ngoc, T. V. Tram, T. T. Gan, et al., Am. J. Trop. Medicine and Hygiene, 87, No. 1, 165–170 (2012).

3. Machado, Maria Barbério, Gabriel Rios, Danyelle Oliveira, T. M. Silva, S. M. Buzalaf, Marília Costa, S. V. Silva, M. S. Arago, V. D. Siqueira, Walter, Detection of Dengue Virus Infection NS1 Antigen Using Human Saliva (2012).

4. C. V. Raman, Nature, 121, No. 3051, 619 (1928), https://doi.org/10.1038/121619b0.

5. X. Guo, D. Wang, R. Khan, Mater. Chem. Phys., art. 123291, 252 (2020), doi: 10.1016/j.matchemphys.2020.123291.

6. D. Kim, J. Kim, J. Henzie, Y. Ko, H. Lim, G. Kwon, J. Na, H.-J. Kim, Y. Yamauchi, J. You, Chem. Eng. J., 419, art. 129445 (2021), doi: 10.1016/j.cej.2021.129445.

7. Y. Ma, J. Ma, Y. Zhang, Z. Zhao, C. Gu, D. Chen, J. Zhou, T. Jiang, J. Alloys and Compd., 918, art. 165706 (2022), doi: 10.1016/j.jallcom.2022.165706. 321-9

8. Y. Li, C. Lin, Y. Peng, J. He, Y. Yang, Sens. Actuat. B: Chem., 365, art. 131974 (2022), doi: 10.1016/j.snb.2022.131974.

9. G. Fan, X. Li, S. Xu, C. Dai, Q. Xue, H. Wang, Talanta, 235, art. 122814 (2021), doi: 10.1016/j.talanta.2021.122814.

10. C. Qiu, Z. Cheng, C. Lv, R. Wang, F. Yu, Chin. Chem. Lett., 32, No. 8, 2369–2379 (2021).

11. M. Moskovits, J. Chem. Phys., 69, No. 9, 4159–4161 (1978), doi: 10.1063/1.437095.

12. P. A. Mosier-Boss, Nanomaterials, 7, No. 6, art. 142 (2017), doi: 10.3390/nano7060142.

13. J. Krajczewski, R. Ambroziak, A. Kudelski, Nanomaterials, 11, No. 1, art. 75, 1–25 (2021), doi: 10.3390/nano1101007.

14. L. Yang, M. Gong, X. Jiang, D. Yin, X. Qin, B. Zhao, W. Ruan, J. Raman Spectrosc., 46, No. 3, 287–292 (2015), doi: 10.1002/jrs.4645.

15. T. L. Williamson, X. Guo, A. Zukoski, A. Sood, D. J. Díaz, P. W. Bohn, J. Phys. Chem. B, 109, No. 43, 20186–20191 (2005), doi: 10.1021/jp0534939.

16. W. Song, X. Han, L. Chen, Y. Yang, B. Tang, W. Ji, W. Ruan, W. Xu, B. Zhao, Y. Ozaki, J. Raman Spectrosc., 41, No. 9, 907–913 (2010), doi: 10.1002/jrs.2539.

17. A. G. Cullis, L. T. Canham, P. D. J. Calcott, J. Appl. Phys., 82, No. 3, 909–965 (1997), doi: 10.1063/1.366536.

18. S. P. Low, N. H. Voelcker, Handbook of Porous Silicon, Second ed., 1-2, 533–545 (2018), doi: 10.1007/978-3-319-71381-6_38.

19. Q. Shabir, Handbook of Porous Silicon, 395–401 (2014), doi: 10.1007/978-3-319-05744-6_39.

20. X. Yue, X. Zheng, G. Lv, J. Mo, X. Yu, J. Liu, Z. Jia, X. Lv, J. Tang, Optik, 192, art. 162959 (2019), doi: 10.1016/j.ijleo.2019.162959.

21. N. R. Nirala, J. Asiku, H. Dvir, G. Shtenberg, Talanta, 239, art. 123087 (2022), doi: 10.1016/j.talanta.2021.123087.

22. V.-T. Vo, V.-D. Phung, S.-W. Lee, Surfaces and Interfaces, 25, art. 101181 (2021), doi: 10.1016/j.surfin.2021.101181.

23. K. Girel, E. Yantcevich, G. Arzumanyan, N. Doroshkevich, H. Bandarenka, Phys. Status Solidi (a), 213, No. 11, 2911–2915 (2016).

24. D. Muthukumar, G. Shtenberg, Talanta, 254, 124132 (2023).

25. N. F. Ismail, A. R. M. Radzol, A. Z. Zulhanip, L. N. Ismail, N. S. Mohamad Hadis, K. Y. Lee, Proceedings – 2020 IEEE EMBS Conference on Biomedical Engineering and Sciences, IECBES 2020, art. 9398818, 147–151 (2021), doi: 10.1109/IECBES48179.2021.9398818.

26. A. Zaher, P. Hafliger, F. Puppo, G. De Micheli, S. Carrara, IEEE 2014 Biomedical Circuits and Systems Conference, BioCAS 2014 – Proceedings, art. 6981759, 448–451 (2014), doi: 10.1109/BioCAS.2014.6981759.

27. S. Carrara, D. Sacchetto, M.-A. Doucey, C. Baj-Rossi, G. De Micheli, Y. Leblebici, Sens. and Actuat. B: Chem., 171-172, 449–457 (2012), doi: 10.1016/j.snb.2012.04.089.

28. N. F. Ismail, K. Y. Lee, L. N. Ismail, A. A. Rahim, N. M. Hadis, A. R. M. Radzol, In 2022 IEEE-EMBS Conference on Biomedical Engineering and Sciences (IECBES), IEEE, 78–83, doi: 10.1109/IECBES54088.2022.10079329.

29. R. S. Dariani, Z. Ahmadi, Optik, 124, No. 22, 5353–5356 (2013).

30. R. B. Andreev, Ya. S. Bobovich, A. V. Bortkevich, V. D. Volosov, M. Ya. Tsenter, J. Appl. Spectrosc., 25, No. 2, 1013–1015 (1976), doi: 10.1007/BF00624296.

31. X. N. He, Y. Gao, M. Mahjouri-Samani, P. N. Black, J. Allen, M. Mitchell, W. Xiong, Y. S. Zhou, L. Jiang, Y. F. Lu, Nanotechnology, 23, No. 20, art. 205702 (2012), doi: 10.1088/0957-4484/23/20/205702.

32. L. Liu, S. Hou, X. Zhao, C. Liu, Z. Li, C. Li, S. Xu, G. Wang, J. Yu, C. Zhang, B. Man, Nanomaterials, 10, No. 12, art. 2371, 1–16 (2020), doi: 10.3390/nano10122371.

33. P. Hildebrandt, M. Stockhurger, J. Phys. Chem., 88, No. 24, 5935–5944 (1984), doi: 10.1021/j150668a038.

34. Z. Movasaghi, S. Rehman, I. U. Rehman, Appl. Spectrosc. Rev., 42, No. 5, 493–541 (2007), doi: 10.1080/05704920701551530.

35. R. P. Kengne-Momo, P. Daniel, F. Lagarde, Y. L. Jeyachandran, J. F. Pilard, M. J. Durand-Thouand, G. Thouand, Int. J. Spectrosc., 2012 (2012).

36. A. Rygula, K. Majzner, K. M. Marzec, A. Kaczor, M. Pilarczyk, M. Baranska, J. Raman Spectrosc., 44, No. 8, 1061–1076 (2013).

37. F. Adar, Spectroscopy, 37, No. 2, 9–12, 25 (2022).