Optimization of surface-enhanced Raman scattering spectroscopy for study of biologically important biomolecules and their interactions

Abstract

Název práce: Optimalizace spektroskopie povrchem zesíleného Ramanova rozptylu ke studiu biologicky významných molekul a jejich interakcí Autor: Natália Šmídová Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí doktorské práce: Doc. RNDr. Marek Procházka, PhD. Abstrakt: Hlavním cílem práce byla optimalizace spektroskopie povrchem zesíleného Ramanova rozptylu (SERS) pro studium významných biomolekul. K tomuto účelu byly vybrány povrchy na bázi zlatých koloidních nanočástic imobilizovaných na silanizované skleněné podložky. Stabilní, homogenní a reprodukovatelné povrchy vhodné pro SERS spektroskopii byly připraveny použitím aminopropyl- trimetoxysilanu a citrátem redukovaných zlatých koloidních nanočástic tepelně upravených po jejich imobilizaci. Na těchto površích byly studovány modelové biomolekuly 5,10,15,20-tetrakis(1-metyl-4-pyridyl)porfyrin (TMPyP) a 5,10,15,20- tetrakis(4-sulfonatofenyl)porfyrin (TSPP) pomocí klasického Ramanova spektrometru v makro-módu a konfokálního Ramanova mikrospektrometru. Podmínky pro SERS měření porfyrinů byly optimalizovány s ohledem na citlivost a reprodukovatelnost. SERS mikrospektroskopie ukázala řadu výhod oproti SERS měření v makro-módu: možnost spektrálního mapování povrchu, snadnější manipulace se vzorkem, kratší akumulační časy a absence silného Ramanova signálu ze skleněné...

Title: Optimization of surface-enhanced Raman scattering spectroscopy for study of biologically important biomolecules and their interactions Author: Natália Šmídová Department: Institute of Physics of Charles University Supervisor of the doctoral thesis: Doc. RNDr. Marek Procházka, PhD. Abstract: The main goal of this thesis was to optimize surface-enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy for study of biologically important biomolecules. For that purpose we focused on substrates based on gold colloidal nanoparticles immobilized to silanized glass plates. Stable, uniform and highly reproducible SERS-active substrates have been prepared by using aminopropyltrimethoxysilane and citrate- reduced gold nanoparticles thermally stabilized after their immobilization. Model biomolecules 5,10,15,20-tetrakis(1-methyl-4-pyridyl)porphyrin (TMPyP) and 5,10,15,20-tetrakis(4-sulfonatophenyl)porphyrin (TSPP) were studied on these substrates by using a classical Raman spectrometer in macro-mode and a confocal Raman microspectrometer. Conditions for SERS spectroscopy of porphyrins were optimized with respect to sensitivity and reproducibility. SERS microspectroscopy showed several advantages over SERS measurements in macromode: possibility of surface spectral mapping, easier manipulation with samples, shorter...