Designing and testing of new metal nanosubstrates for biomolecular sensors based on surface-enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy

Abstract

Title: Designing and testing of new metal nanosubstrates for biomolecular sensors based on surface-enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy Author: Vlastimil Peksa Department: Institute of Physics of Charles University Supervisor: doc. RNDr. Marek Procházka, Ph.D., Institute of Physics of Charles University Abstract: This experimental methodical work was aimed at the optimization of selected gold and silver substrates and their use in construction of SERS-based biosensors, including following practical application. Several types of substrates, fabricated via a combination of bottom-up techniques on solid surfaces, were tested. The properties of these substrates were examined with probe molecules, namely methylene blue, porphyrins and tryptophan, on a confocal Raman microspectrometer. Obtained findings about the influence of analyte application, objective focusing and internal intensity standard were exploited for optimization of measurement procedures with regard to sensitivity, accuracy and reproducibility. A method for quantitative detection of food dye azorubine (E 122) in commercially available drinks was developed, based on these findings. Its results have shown its potential as a pre-scan method for field application and preliminary testing. Keywords: Metal nanosubstrates, biomolecules,...

Název práce: Vývoj a testování nových kovových nanosubstrátů pro biomolekulární senzory založené na spektroskopii povrchem zesíleného Ramanova rozptylu (SERS) Autor: Vlastimil Peksa Katedra / Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí disertační práce: doc. RNDr. Marek Procházka, Ph.D., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Tato experimentální metodická práce byla zaměřena na optimalizaci vybraných zlatých a stříbrných povrchů a práci s nimi při konstrukci biosenzorů založených na SERS spektroskopii, včetně následné praktické aplikace. Za tímto účelem bylo testováno několik typů povrchů vytvářených kombinacemi "bottom-up" technik na pevných substrátech. Vlastnosti těchto povrchů byly studovány pomocí modelových molekul, jmenovitě methylene blue, porfyrinů a tryptofanu, na konfokálním Ramanově mikrospektrometru. Získané poznatky o vlivech aplikace analytu, fokusování a interního intenzitního standartu byly využity pro optimalizaci měřících postupů s ohledem na citlivost, přesnost a reprodukovatelnost měření. Na základě těchto poznatků byla vyvinuta metoda kvantitativní detekce potravinářského barviva azorubin (E 122) v komerčně dostupných nápojích. Její výsledky ukázaly, že tato aplikace může sloužit jako předběžná testovací metoda pro měření v terénu. Klíčová slova: Kovové nanopovrchy, biomolekuly, biosenzory, Raman, SERS