ES2296648T3 - Nanoparticulas compuestas espectroscopicamente activas superficialmente potenciadas. - Google Patents

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Abstract

Una partícula que comprende una nanopartícula metálica asociada con una molécula espectroscópicamente activa, superficialmente potenciada (SES) caracterizada porque la nanopartícula metálica está compuesta por un metal seleccionado entre el grupo compuesto por Au, Ag y Cu y la molécula SES-activa asociada con la misma está rodeada por un encapsulante que es vidrio.

Description

Nanopartículas compuestas espectroscópicamente activas superficialmente potenciadas.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a nanopartículas compuestas espectroscópicamente activas, superficialmente potenciadas, a métodos de fabricación de las partículas y a usos de las partículas (incluyendo su uso como marcadores ópticos, moleculares o celulares). Más particularmente, se refiere al área de marcadores o etiquetas de tamaño submicrométrico que pueden fijarse de forma covalente o no covalente a entidades de interés con propósito de cuantificación, localización, identificación y/o seguimiento.
Antecedentes de la invención
Cuando se dirige luz sobre una molécula, la gran mayoría de los fotones incidentes se dispersan elásticamente sin cambiar la frecuencia. Esto se denomina dispersión de Rayleigh. Sin embargo, la energía de algunos de los fotones incidentes (aproximadamente 1 de cada 10^{7} fotones incidentes) se acopla en modos vibracionales distintos de los enlaces de la molécula. Dicho acoplamiento provoca que la molécula disperse de forma inelástica parte de la luz incidente con un intervalo de frecuencias que difieren del intervalo de la luz incidente. Esto se denomina efecto Raman. Representado la frecuencia de dicha luz dispersada de forma ineslástica frente a su intensidad, se obtiene el único espectro Raman de la molécula que puede observarse. El análisis del espectro Raman de una molécula desconocida puede proporcionar información sobre la composición molecular de la muestra.
La iluminación incidente para espectroscopía Raman, normalmente proporcionada por un láser, puede concentrarse a una pequeña mancha si el espectroscopio se construye con la configuración de un microscopio. Como la señal Raman puede escalarse linealmente con la potencia láser, la intensidad de la luz en la muestra puede ser muy alta para optimizar la sensibilidad del instrumento. Además, como la respuesta Raman de una molécula ocurre esencialmente instantáneamente (sin ningún estado intermedio altamente energético de larga duración), es imposible el fotoblanqueo de la molécula Raman-activa incluso mediante esta luz de alta intensidad. Esto pone a la espectroscopía Raman en un contraste absoluto con la espectroscopía de fluorescencia, donde el fotoblanqueo limita drásticamente muchas aplicaciones.
El efecto Raman puede potenciarse significativamente llevando la molécula o moléculas Raman-activas cerca (\leq 50 \ring{A}) de una superficie metálica estructurada; este campo decae exponencialmente desde lejos de la superficie. Acercar más las moléculas a las superficies metálicas se consigue típicamente mediante la adsorción de la molécula Raman-activa sobre oro, plata o cobre desbastados adecuadamente u otros metales libres de electrones. La potenciación superficial de la actividad Raman se observa con partículas coloidales metálicas, películas metálicas sobre sustratos dieléctricos y con series de partículas metálicas. El mecanismo mediante el que ocurre esta dispersión Raman potenciada superficialmente (SERS), se entiende, y se cree que es el resultado de una combinación de (i) resonancia de plasmones superficiales en el metal que potencia la intensidad local de la luz; y (ii) formación y transiciones posteriores de complejos de transferencia de carga entre la superficie metálica y la molécula Raman-activa.
La SERS permite la detección de moléculas unidas a la superficie de una única nanopartícula de oro o plata. Un metal que potencia Raman que se ha asociado o unido a una molécula o moléculas Raman-activas se denomina nanopartícula SERS-activa. Dichas nanopartículas SERS-activas pueden tener utilidad como marcadores ópticos. Por ejemplo, las nanopartículas SERS-activas pueden usarse en inmunoensayos cuando se conjugan con un anticuerpo contra una molécula diana de interés. Si la diana de interés se inmoviliza sobre un soporte sólido, entonces la interacción entre una única molécula diana y un único anticuerpo unido a nanopartícula puede detectarse buscando el espectro Raman único de la molécula Raman-activa. Adicionalmente, como un único espectro Raman (de 100 a 3500 cm^{-1}) puede detectar muchas moléculas Raman-activas diferentes, las nanopartículas SERS-activas pueden usarse en formatos de ensayo multiplexados.
Las nanopartículas SERS-activas ofrecen el potencial para una sensibilidad, estabilidad y funcionalidad multiplexora sin precedentes, cuando se usan como marcadores ópticos en ensayos químicos. Sin embargo, las nanopartículas SERS-activas hechas de metales presentan problemas prácticos formidables cuando se usan en dichos ensayos. Las nanopartículas metálicas son muy sensibles a agregación en solución acuosa; una vez agregadas no es posible volver a dispersarlas. Además, las composiciones químicas de algunas moléculas Raman-activas son incompatibles con la química usada para unir otras moléculas (tales como proteínas) a nanopartículas metálicas. Esto restringe las elecciones de moléculas Raman-activas, químicas de unión y otras moléculas a unir a la nanopartícula metálica.
El problema más significativo del uso de nanopartículas metálicas como marcadores Raman es la similitud de los espectros Raman de las moléculas a acoplar a las nanopartículas. Por ejemplo, en un inmunoensayo intercalado multiplexado, los espectros Raman de los anticuerpos secundarios a los que se unen las nanopartículas serían muy similares y, de esta manera, imposibles de deconvolucionar. Además, las partes de los anticuerpos secundarios que son diferentes, es decir, los dominios de unión al antígeno típicamente están muy lejos de la superficie metálica para poder potenciarse significativamente.
La técnica anterior muestra que las propias moléculas pueden usarse como marcadores Raman, con la condición de que su sección transversal de dispersión Raman sea suficientemente grande. De esta manera, la unión directa de colorantes, por ejemplo a anticuerpos, permite poder usarlos como marcadores para inmunoensayos. Este enfoque, sin embargo, sufre limitaciones extremadamente significativas: las estructuras/características moleculares que dan lugar a espectros Raman intensos (por ejemplo, polarizabilidad, aromaticidad, conjugación, heteroátomos y más significativamente, la sección transversal de absorción significativa), también da lugar espectros Raman complejos. El uso de marcadores Raman moleculares requiere extinciones muy altas en la región visible del espectro para acceder a la dispersión Raman por resonancia, lo que aumenta la señal Raman en hasta tres órdenes de magnitud. Hay una incompatibilidad física fundamental entre las moléculas que absorben luz visible bien y aquellas que muestran un espectro Raman simple. De esta manera, los espectros Raman de los colorantes descritos anteriormente son extremadamente complejos y no ha sido posible multiplexar estos ensayos.
Un segundo problema fundamental de los marcadores basadas en Raman es la debilidad de la señal Raman; no es posible detectar moléculas sencillas (o incluso miles de moléculas) mediante Raman sin usar potenciación superficial. En particular, Jing Ni et al., (Jing Ni, Robert J., Lipert, G.Brent Dawson, and Marc D. Porter, "Immunoassay Readout Method Using Extrinsic Raman Labels Adsorbed on Immunogold Colloids", Anal. Chem., 1999, 71, 4903-4908) describe:
- la inmovilización de anticuerpos capturados sobre una superficie de oro,
- el uso de anticuerpos inmovilizados para capturar antígenos de una solución, y
- la detección Raman indirecta mediante nanopartículas de oro marcadas con anticuerpo y dispersores Raman intrínsecamente fuertes (es decir, moléculas informadoras Raman).
Liz-Marzan et al (LIZ-MARZAN L M; GIERSIG M; MULVANEY P, "Synthesis of Nanosized Gold-Silica-Core-Shell Particles", Langmuir, 1996, 12, 4329-4335) describe la preparación de nanopartículas de oro recubiertas con capas de sílice. Se estudian las propiedades ópticas de las dispersiones de partículas de oro recubiertas con sílice con espesores de capa de recubrimiento variable. Idealmente, es deseable un marcador que presente factores de potenciación asociados con SERS y la capacidad de unir dicho marcador a especies que difunden libremente (lo que claramente no sería posible con superficies SERS-activas).
Otro objeto de esta invención es proporcionar una solución a los problemas mencionados anteriormente encontrados cuando se usan entidades de dispersión Raman como etiquetas o marcadores ópticamente dirigibles en ensayos químicos o biomoleculares. Otro objeto más de la invención es proporcionar un panel de al menos 20 nanopartículas SERS-activas diferentes para usar como marcadores ópticos "sin escisión" en síntesis química combinatoria basada en perlas. Otro objeto más de esta invención es describir un sistema de detección óptica para ensayos multiplexados.
La presente invención se refiere a nanopartículas compuestas espectroscópicamente activas, superficialmente potenciadas, incluyendo nanopartículas metálicas SERS-activas (SACN). Se incluyen también dentro del alcance de esta invención, métodos de fabricación de partículas y usos de las partículas (incluyendo su uso con marcadores ópticos, moleculares o celulares). Las etiquetas o marcadores de tamaño submicrométrico de la invención pueden fijarse de forma covalente o no covalente a entidades de interés (que pueden variar de tamaño desde moléculas a objetos macroscópicos) con propósito de cuantificación, localización, identificación y/o seguimiento.
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Sumario de la invención
La presente invención supera los problemas encontrados cuando se usan especies espectroscópicamente activas superficialmente potenciadas (SES-activas), tales como especies de dispersión Raman, como marcador óptico. La invención proporciona nanopartículas compuestas SES-activas, incluyendo nanopartículas metálicas SERS-activas (SACN), compuestas por un metal seleccionado del grupo compuesto por Au, Ag, y Cu. Cada una de dichas nanopartículas comprende una nanopartícula metálica SES-activa, una submonocapa, monocapa o multicapa de especies SES-activas muy próxima a la superficie metálica y una carcasa encapsulante compuesta por vidrio. Esto sitúa a la molécula SES-activa (denominada alternativamente en este documento "analito"; no confundir con las especies en solución que van a cuantificarse finalmente), en la interfaz entre la nanopartícula metálica y el encapsulante.
Las nanopartículas cargadas con analito recubiertas con vidrio resultantes (GAN) retienen la actividad de las nanopartículas metálicas SES-activas secuestrando fuertemente esta actividad desde la superficie exterior de la nanopartículas. De esta manera, en el caso de dispersión Raman superficialmente activa (SERS), las GAN resultantes presentan actividad SERS, aunque el analito SERS-activo se localice en la interfaz entre la nanopartícula metálica y el encapsulante.
La molécula de analito puede elegirse para presentar espectros Raman extremadamente sencillos porque no hay necesidad de especies que absorban la luz visible. Esto, a su vez, permite fabricar múltiples partículas GAN, cada una con diferentes moléculas de analito, de manera que los espectros Raman de cada analito pueden distinguirse en una mezcla de diferentes tipos de partículas GAN.
Las GAN se manipulan y almacenan fácilmente. Son también resistentes a agregación, están estabilizadas contra la descomposición del analito en disolvente y aire, son químicamente inertes y pueden centrifugarse y redispersarse sin pérdida de actividad SERS.
Más importante aún, las carcasas de vidrio de las GAN pueden derivatizarse fácilmente mediante técnicas convencionales. Esto permite a las GAN conjugarse con moléculas (incluyendo biomoléculas tales como proteínas y ácidos nucleicos) o a soportes sólidos sin interferir con la actividad Raman de las GAN. A diferencia de las nanopartículas metálicas, las GAN pueden evaporarse hasta sequedad y después redispersarse completamente en disolvente. Usando las técnicas proporcionadas en este documento, es posible fabricar GAN que puedan detectarse individualmente usando SERS.
Las SACN proporcionadas por la presente invención son nanopartículas identificables únicas. Pueden usarse prácticamente en cualquier situación en la que sea necesario marcar las moléculas u objetos (incluyendo perlas y otros tipos de soporte sólido) con un marcador óptico. Las biomoléculas pueden conjugarse fácilmente al exterior de las SACN por técnicas convencionales, permitiendo de esta manera que las partículas funcionen como marcadores ópticos en ensayos biológicos. Las SACN pueden usarse prácticamente en cualquier ensayo que use un marcador óptico tal como un marcador fluorescente. Sin embargo, como marcadores ópticos las SACN tienen diversas ventajas distinguibles respecto a los marcadores fluorescentes. Estas ventajas incluyen una detección enormemente más sensible, uniformidad química y la resistencia absoluta de la actividad SERS a fotoblanqueo o fotodegradación. Otro beneficio de utilización de SACN como marcador óptico es la facilidad con la que las SACN individuales que tienen diferentes actividades SERS pueden resolverse unas de otras. Al menos veinte SACN diferentes pueden resolverse unas de otras usando un espectroscopio Raman sencillo. Esto permite realizar ensayos multiplexados usando un panel de SACN diferentes, teniendo cada una una actividad SERS única y distinguible.
Además, las SACN pueden servir como nuevos marcadores ópticos "sin escisión" en síntesis química combinatoria basada en perlas. En esta realización, cada etapa sintética en el esquema puede ir acompañada de la conjugación de una única SACN a la perla. El historial de reacción de la perla y, de esta manera, la identidad del compuesto sintetizado, puede determinarse entonces leyendo el espectro SERS de la perla sin requerir primero que las SACN se escindan de la perla.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 A muestra microscopios de transmisión electrónica de GAN que comprenden núcleos de Au de 35 nm con vidrio de 40 nm. La Figura 1B muestra núcleos de Au de 60 nm con vidrio de 16 nm.
La Figura 2 muestra micrografías de transmisión electrónica de Au de 35 nm, GAN de vidrio de 8 nm después de centrifugación a través de una solución de glicerol al 50%.
La Figura 3 demuestra la resistencia al ataque con ácido del núcleo de oro de las partículas GAN con un núcleo de Au de 35 nm y una carcasa de vidrio de 8 nm. El ataque del núcleo de oro da como resultado una disminución de la absorbancia; esto se representa en la Figura 3A (se indica el tiempo después de la adición de la solución de ataque). La velocidad de ataque de Au se muestra en la Figura 3B como una representación de la absorbancia frente al tiempo en la solución de ataque.
La Figura 4 muestra el espectro Raman de las GAN que comprenden un núcleo de Au de 40 nm recubierto con trans-4,4'-bis(piridil)etileno (BPE) encapsulado en vidrio de 4 nm. La traza A muestra la señal Raman de BPE característica, la traza B muestra la señal Raman de las mismas partículas sin el analito BPE.
La Figura 5 muestra el espectro Raman de una suspensión de GAN que comprende Au de 40 nm recubierto con trans-4,4'-bis(piridil)etileno (BPE)/vidrio de 4 nm (traza A); sobrenadante de una primera centrifugación de las GAN (traza B); y sobrenadante de una segunda centrifugación de las GAN (traza C).
La Figura 6 ilustra los espectros Raman de las GAN (núcleo de Au de 80 nm/vidrio de 20 nm/2-mercaptopiridina como analito) y de una solución 50 mM de 2-mercaptopiridina absorbida sobre un sustrato SERS de tres capas convencional.
La Figura 7 ilustra los espectros Raman de los siguientes cuatro tipos ("aromas") de partículas GAN: (A) GAN marcadas con furonitrilo; (B) GAN marcadas con furonitrilo (66%) y ácido cianoacético (33%); (C) GAN marcadas con furonitrilo (33%) y ácido cianoacético (66%); y (D) GAN marcadas con ácido cianoacético.
La Figura 8 ilustra los espectros Raman de las GAN (núcleo de Au de 40 nm, vidrio de 4 nm) (a) marcado con trans-4,4'-bis(piridil)etileno (BPE-GAN) o (b) marcado con imidazol (IM-GAN) o (c) no marcado.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
La presente invención se refiere a nanopartículas compuestas espectroscópicamente activas, superficialmente potenciadas, incluyendo nanopartículas metálicas SERS-activas (SACN). Se incluyen también dentro del alcance de esta invención métodos de fabricación de las partículas y usos de las partículas (incluyendo su uso como marcadores ópticos moleculares, o celulares). Las marcadores o etiquetas de tamaño submicrométrico de la invención pueden fijarse de forma covalente o no covalente a entidades de interés (que pueden variar de tamaño desde moléculas hasta objetos macroscópicos) con propósito de cuantificación, localización, identificación y/o seguimiento.
Realizaciones Preferidas
Las nanopartículas SERS-activas (SACN) están compuestas por una nanopartícula metálica compuesta por un metal seleccionado entre el grupo compuesto por Au, Ag, y Cu, que tiene unida o asociada con su superficie una o más moléculas Raman-activas (denominadas en este documento alternativamente "analitos"). Este complejo de metal potenciador de Raman y analito (denominado nanopartículas metálica SERS-activa) se recubre o encapsula después con un encapsulante. El encapsulante es un material de vidrio y la SACN se denomina entonces nanopartícula cargada con analito recubierto con vidrio (GAN).
En las realizaciones preferidas, las SACN se proporcionan mediante el desarrollo o colocación de otra manera de una carcasa de un encapsulante adecuado sobre el núcleo de una nanopartícula metálica SERS-activa. El núcleo de la nanopartícula metálica es preferiblemente una esfera de oro o plata de 20-200 nm de diámetro. Más preferiblemente, es un esferoide metálico oblato o prolato de los mismos materiales. Para SERS que usan luz incidente roja (\sim633 nm), la respuesta SERS óptima se obtiene con núcleos de nanopartículas de oro de 63 nm de diámetro. Las nanopartículas metálicas del tamaño deseado pueden desarrollarse como coloides metálicos por numerosas técnicas bien conocidas en la técnica. Por ejemplo, se ha descrito la reducción química o fotoquímica de iones metálicos en solución usando cualquier número de agentes reductores. Igualmente la síntesis de nanopartículas se ha realizado en volúmenes restringidos por ejemplo dentro de una vesícula. Las nanopartículas pueden preparase mediante descarga eléctrica en solución. Se han descrito docenas de métodos diferentes con fechas que datan desde mediados de 1800.
Preferiblemente, el encapsulante no altera de forma medible la actividad SERS de la nanopartícula metálica. Sin embargo, las ventajas de la presente invención se consiguen aún incluso si el encapsulante tiene algún efecto medible, con la condición de que no interfiera con la actividad SERS o no añada una complejidad significativa al espectro Raman. Además, el encapsulante debe modificarse fácilmente para unir las moléculas, incluyendo biomoléculas a su superficie exterior. Un encapsulante adecuado es vidrio. La encapsulación se realiza después o durante la adsorción al núcleo de la nanopartícula del analito Raman-activo que va a proporcionar la activad SERS de la SACN. De esta manera, el analito Raman-activo es secuestrado del disolvente circundante como un recubrimiento sobre la superficie del núcleo de la nanopartícula metálica. Dicha configuración proporciona al núcleo de la nanopartículas metálica una actividad SERS estable. Un analito Raman puede formar una submonocapa, una monocapa completa o un ensamblaje multicapa sobre la superficie del núcleo de la nanopartícula metálica. Un analito Raman-activo puede comprender una especie única de molécula Raman-activa, o puede ser una mezcla de diferentes moléculas Raman-activas.
En la presente invención, el encapsulante es vidrio (por ejemplo, SiO_{x}). Para encapsular en vidrio, los núcleos de las nanopartículas metálicas se tratan preferiblemente en primer lugar con un cebador de vidrio (es decir, material que puede conducir al crecimiento de un recubrimiento uniforme de vidrio, o puede mejorar la adhesión del recubrimiento de vidrio a la partícula, o ambos). El vidrio crece después sobre la nanopartícula metálica por técnicas convencionales bien conocidas en la técnica. Las SACN resultantes se denominan nanopartículas cargadas con analito de vidrio (GAN).
Obsérvese que el vidrio y muchos otros materiales contienen grupos funcionales susceptibles de unión molecular, por ejemplo, la inmersión de vidrio en una base permite la unión covalente de triclorosilanos de alquilo o trialcoxisilano de alquilo, con funcionalidad adicional disponible en el extremo del grupo alquilo. De esta manera, las superficies de vidrio pueden modificarse con todas las formas de biomoléculas y super-estructuras biomoleculares incluyendo células, así como óxidos, metales, polímeros, etc. Igualmente, las superficies de vidrio pueden modificarse con capas monomoleculares bien organizadas. Resumiendo, los recubrimientos de vidrio soportan esencialmente todas y cada una de las formas de funcionalización química (derivatización). Esto es igualmente cierto para muchas formas diferentes de encapsulante. La cuestión es que las partículas SACN pueden fijarse a cualquier especie con funcionalidad químicamente reactiva. Todos los grupos funcionales químicos son reactivos en ciertas condiciones. Por lo tanto, no hay limitación a las especies que pueden inmovilizarse sobre la superficie del encapsulante.
El espesor del encapsulante puede variarse fácilmente dependiendo de las propiedades físicas requeridas por el SACN. Por ejemplo, los recubrimientos que son demasiado gruesos - del orden de 1 micrómetro o mayor - pueden impedir obtener espectros Raman intensos. Los recubrimientos demasiado finos pueden conducir a interferencia en el espectro Raman del analito debido a las moléculas que están sobre la superficie del encapsulante. Al mismo tiempo, las propiedades físicas tales como coeficiente de sedimentación, claramente se verán afectadas por el espesor del encapsulante. En general, cuanto más grueso sea el encapsulante, más eficaz será el secuestro del analito o analitos Raman-activos en el núcleo de la nanopartícula metálica del disolvente circundante.
Para las GAN, los espesores de vidrio preferidos varían de 1-40 nm. En algunas realizaciones especialmente preferidas, las GAN comprenden partículas de oro de 60 nm de diámetro encapsuladas por una esfera de vidrio de 66 nm de espesor. Un especialista en la técnica consigue fácilmente la optimización de las dimensiones de las SACN. Por consiguiente, puede alterarse la composición de la partícula o su tamaño y forma de acuerdo con la invención, para optimizar la intensidad de la molécula analito Raman usada como marcador. De hecho, se sabe que las nanopartículas de núcleo-carcasa (Au/AuS) soportan SERS y tienen propiedades ópticas muy diferentes comparadas con las nanopartículas metálicas puras. Igualmente, se sabe que las SERS de esferoides prolatos están potenciadas respecto a esferas con el mismo eje mayor. Se sabe también que la potenciación de partícula única es fuertemente dependiente de la longitud de onda. De esta manera, puede afinarse el tamaño de partícula para conseguir una señal máxima para una longitud de onda de excitación dada.
A menudo es deseable separar las SACN verdaderas de las partículas libres de encapsulante que no han nucleado alrededor de una nanopartícula metálica. Dicha separación mejora la actividad SERS de la preparación de nanopartículas porque las partículas de encapsulante libre no son SERS-activas. Por ejemplo las GAN pueden separase de partículas de vidrio libres por centrifugación de exclusión de tamaños en glicerol al 50%.
La presente invención contempla específicamente la formación de un panel de al menos 20 SACN diferentes, teniendo cada una un espectro SERS único. Debido a que las bandas Raman de muchas moléculas son extremadamente estrechas (por ejemplo, CN^{-} es menor de 1 nm a FWHM), es posible sintetizar un panel de SACN en el que cada uno contiene un analito Raman que está espaciado 20 números de onda del espectro de su vecino más próximo. Por ejemplo, una partícula GAN con ^{13}CN como analito, puede distinguir fácilmente de una GAN con ^{12}CN como analito y es fácilmente distinguible de una ^{15}CN. De esta manera, es posible formar 540 picos distintos y que pueden resolverse fácilmente en un único espectro Raman a 633 nm de 600 a 3000 cm^{-1} usando un espectrógrafo para difundir los fotones y una cámara CCD como detector. Sin embargo, la práctica de la invención está limitada a la documentación descrita anteriormente: los experimentos Raman con GAN o SACN pueden realizarse con irradiación visible o con IR cercano, usando bandas Raman de 100 cm^{-1} a 5000 cm^{-1}, empleando cualquier forma de monocromador o espectrómetro para resolver espacialmente o temporalmente fotones y cualquier forma de detector de fotones. Esta disposición facilita la síntesis de paneles de al menos 10 SACN resolvibles y proporciona un amplio ancho de banda para, literalmente, cientos de paneles de SACN.
Para aumentar adicionalmente la capacidad para distinguir las poblaciones SACN individuales en el panel de la actividad Raman de fondo, la invención contempla el uso de analitos Raman-activos que tienen composiciones isotópicas distintas de las especies abundantes de forma natural. Por ejemplo, como se ha descrito anteriormente, ^{13}CN es completamente resolvible respecto a cualquier ^{12}CN natural que pueda estar presente en el fondo. Por supuesto, los especialistas en la técnica reconocerán que las combinaciones de isótopos así como las proporciones de isótopos pueden usarse igualmente eficazmente par identificar SACN únicas.
Aunque la actividad SERS de cada población SACN en el panel es única, las otras propiedades de las SACN se mantienen uniformes a través del panel. Debido a que la actividad SERS de cada SACN es secuestrada del medio circundante por el encapsulante, las poblaciones individuales no tienen requisitos diferentes de disolvente o almacenamiento. También cada SACN tiene la misma carcasa exterior, simplificando la elección de la química para el ataque de moléculas a las SACN o ataque de las SACN a soportes sólidos.
Aunque los ejemplos anteriores se han centrado sobre dispersión Raman, y en particular la dispersión Raman superficialmente potenciada como mecanismo de detección, pueden aplicarse numerosos métodos análogos igualmente bien y se incluyen dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, podría emplearse un analito excitado por resonancia, realizando de esta manera la técnica de dispersión Raman por resonancia superficialmente potenciada (SERRS). Puede obtenerse ventaja también de los trabajos publicados sobre espectros de absorción de infrarrojos potenciados (SEIRA) de superficies desbastadas a nanoescala. Igualmente, Van Duyne y otros han mostrado que la dispersión hiperRaman superficialmente potenciada (SEHRS) ocurre también en superficies metálicas desbastadas a nanoescala (así como la SEHRRS análogo resonante). Obsérvese que para una molécula dada, con vibraciones 3N-5 o 3N-6 únicas, donde N es el número de átomos, todas las vibraciones pueden encontrarse en cualquiera de los espectros Raman, hiperRaman o infrarrojo. De hecho, la identificación de ciertas SACN puede basarse en una combinación de métodos interrogativos ópticos incluyendo SERS, SERRS, SEIRA, SEHRS, y SEHRRS.
Obsérvese también que se sabe que ocurre una cantidad significativa de dispersión de luz (Rayleigh) desde las partículas con dimensiones de al menos 1/10 la longitud de onda de excitación, creando de esta manera la posibilidad de que la dispersión Rayleigh o hiperRaileigh pueda usarse en la identificación de las SACN. Además, las combinaciones de dispersión elástica (por ejemplo, Rayleigh), dispersión inelástica (por ejemplo, Raman), y absorción (por ejemplo, IR) puede usarse para identificar partículas.
Uso de las SACN
Las SACN proporcionadas por la presente invención pueden usarse prácticamente en cualquier ensayo en el que se requiera una etiqueta o marcador detectable. En algunas realizaciones, las SACN se usan en ensayos biológicos y químicos como sustitutos de marcadores fluorescentes convencionales. De hecho, las SACN poseen numerosas características que las hacen muy superiores respecto a los marcadores ópticos de la técnica anterior basados en fluoróforos. Por ejemplo, los ensayos que usan detección de fluoróforo, habitualmente se ven obstaculizadas por la presencia de autofluorescencia u otros efectos de fondo. Además, muchos ensayos requieren el uso de numerosos fluoróforos diferentes; diferentes fluoróforos requieren diferentes químicas de unión y tienen diferentes requisitos ambientales y sensitivos. Es particularmente notable la inactivación de la actividad fluorescente que se observa cuando algunos fluoróforos se conjugan con proteínas. Finalmente, la fotodegradación irreversible resultante de la creación de un estado excitado triplete o singlete, seguido de una reacción química no reversible que elimina permanentemente el estado excitado, da lugar a una grave limitación sobre la sensibilidad de detección. En contraste, las SACN no pueden fotoblanquearse o fotodegradarse, tienen propiedades químicas y físicas uniformes, y pueden resolverse fácilmente respecto al fondo. Quizás más importante aún, la detección de SACN es significativamente más sensible que la detección de fluoróforo. De hecho, es posible marcar una única molécula con una única SACN, y después detectar la presencia de esta molécula usando espectroscopía Raman. Dicha resolución sencilla de molécula única no tiene paralelismo en la técnica de detección de fluoróforo.
Un ejemplo de un ensayo biológico en el que las SACN pueden usarse como marcadores ópticos es el inmunoensayo intercalado. En ensayos intercalados, una diana a detectar es capturada por una superficie sólida. Un anticuerpo (u otro ligando) para la misma diana se une a una SACN y después se pone en contacto con el soporte sólido. La presencia de la señal SERS de la SACN en el soporte sólido indica la presencia del antígeno. En general, la SACN puede conjugarse a cualquier molécula que se use para detectar la presencia de una diana específica en un ensayo.
En una realización específicamente contemplada, las SACN se conjugan a moléculas de ácido nucleico. De esta manera, pueden usarse prácticamente en cualquier ensayo conocido en la técnica que detecta secuencias de ácido nucleico específicas usando sondas de ácido nucleico marcadas ópticamente.
Las SACN son especialmente adecuadas para ensayos químicos multiplexados en los que la identidad de las SACN codifica la identidad de la diana del ensayo. Los ensayos multiplexados de la técnica anterior que usan fluoróforos para codificar la identidad diana están sometidos a numerosas restricciones graves impuestas por las propiedades físicas y químicas de los fluoróforos. Específicamente, diferentes fluoróforos tienen diferente excitación máxima, por lo que no es posible la excitación coincidente de múltiples dianas fluorescentes. Además, la emisión de fluorescencia ocurre en bandas espectrales amplias de manera que las bandas de un fluoróforo a menudo solapan con las de otro. Como resultado, resolver incluso tres actividades de fluorescencia requiere una óptica sofisticada para separar y después detectar las longitudes de onda de emisión individuales. Debido a estos problemas, los ensayos multiplexados que usan fluoróforos dependen de información posicional para revelar la identidad de la diana. A menudo, los ensayos multiplexados con fluoróforos usan un soporte sólido sobre el que los ligandos se disponen en posiciones definidas. La localización de la señal del fluoróforo revela la identidad de la diana; el tamaño de la señal del fluoróforo en esta localización indica la cantidad de diana. Sin embargo, la síntesis de soporte sólido con los reactivos localizados en posiciones específicas es cara y consume tiempo. Hay límites sobre el número de características que pueden definirse sobre una única superficie.
En contraste, las SACN de la presente invención ofrecen una notable diversidad espectral y capacidad de resolución. Como resultado, las SACN pueden usarse en ensayos multiplexados para producir información cuantitativa y cualitativa sin requerir la localización específica de la posición de los reactivos. Cada SACN acoplada al reactivo específico para la diana puede codificar la identidad de esta diana específica y la intensidad de una señal Raman en particular revela la cantidad de diana. Por ejemplo, en los inmunoensayos intercalados descritos anteriormente, la identidad de las dianas capturadas sobre el soporte sólido puede determinarse usando diferentes aromas de SACN para cada diana.
Aunque las SACN son perfectamente adecuadas para usar en aplicaciones de multiplexación, no es necesario usarlas para codificar la identidad de esta manera. Pueden usarse simplemente como sustitutos para fluoróforos en ensayos multiplexados en los que los reactivos se localizan en posiciones específicas sobre soportes sólidos. Cuando se usan de esta manera, ofrecen una detección de diana enormemente más sensible que los fluoróforos.
La citometría de flujo es un ejemplo de un formato de ensayo multiplexado en el que la diversidad y capacidad de resolución de las SACN puede explotarse totalmente. En una realización de esta solicitud, se proporcionan poblaciones de perlas a las que se conjugan anticuerpos primarios contra las dianas a detectar. Las perlas se ponen en contacto con la solución de ensayo que contiene la dianas, y también con un segundo conjunto de anticuerpos contra las dianas. Cada anticuerpo secundario se conjuga con una GAN que codifica la identidad de la diana a la que se unirá. Las perlas se hacen pasar entonces a través de un citómetro de flujo que adquiere el espectro Raman de cada perla. Debido a que el espectrómetro Raman puede muestrear todo el espacio de frecuencia de cada perla, es posible incluso poner muchos anticuerpos primarios diferentes en una sola perla; el espectro Raman de cada perla puede descodificarse para determinar qué SACN está presente y en qué cantidad. Esto a su vez pone de manifiesto cuanto de cada diana se une a una sola perla. Se entenderá que hay muchas variaciones de este esquema básico, incluyendo el uso de reactivos distintos de anticuerpos para unir a las dianas de interés. Por consiguientes las SACN pueden usarse en diferentes variaciones de este esquema en el que es necesario o útil marcar un reactivo.
En las realizaciones preferidas, las SACN se usan como marcadores ópticos para citometría de exploración con láser de microvolumen (MLSC), en lugar de citometría de flujo. La MLSC se describe en la Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº de serie 09/378.259, presentada el 20 de agosto de 1999, y la Solicitud de Patente de Estados Unidos con Nº serie 09/558.094, presentada el 26 de abril del 2000, incorporadas ambas a este documento por referencia en su totalidad. En una realización del sistema, un microscopio Raman explora un capilar que contiene los reactivos descritos anteriormente para las aplicaciones de citometría de flujo. El microscopio Raman mide el espectro Raman de cada perla en el capilar, obteniendo de esta manera datos cuantitativos para cada diana a detectar. De nuevo es la señal Raman de cada SACN la que codifica la identidad de la diana. No se requieren reactivos específicos de posición.
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En otras realizaciones, las SACN se usan como marcadores ópticos en la síntesis química combinatoria basada en soporte sólido ("combi-quim") de bibliotecas de nuevos compuestos. Uno de dichos métodos se conoce como síntesis "cortar y combinar". En este método, una preparación de perlas resinosas adecuadamente derivatizadas se divide aleatoriamente en múltiples poblaciones y cada población se introduce en una mezcla de reacción diferente. Las mezclas de reacción diferentes pueden contener diferentes reactivos o los mismos reactivos aunque en diferentes condiciones de reacción. Después de la reacción, las perlas se lavan, se recombinan y se dividen de nuevo en un conjunto de mezclas de reacción. Debido a la manera aleatoria en la que se distribuyen las perlas, cada perla experimentará un historial de reacción único. El resultado es una biblioteca basada en perlas que comprende todos los compuestos sintetizados usando las diferentes permutaciones de las mezclas de reacción. La biblioteca puede seleccionarse entonces para identificar los compuestos directores con la actividad deseada. Los compuestos directores a su vez pueden analizarse para determinar su composición y estructura. El método combi-quim se ha usado para sintetizar bibliotecas de péptidos, benzodiazapenos y demás.
Si se conoce el historial de reacción de una perla individual, entonces puede determinarse la composición química y estructura del compuesto unido a la misma. Hay diversas maneras conocidas en la técnica para codificar perlas con su historial de reacción. En algunos métodos, cada mezcla de reacción contiene una molécula identificadora que se une a la perla durante la etapa de reacción. Una vez completada la síntesis las moléculas identificadoras pueden escindirse de la perla de interés, y el historial de reacción de la perla puede determinarse detectando las moléculas identificadoras individuales liberadas de la perla. Por ejemplo, los métodos de la técnica anterior han usado oligonucleótidos cortos para codificar historiales de reacción. Estos oligómeros deben escindirse de las perlas, amplificarse y después secuenciarse para descodificar el historial de reacción; este en un proceso que consume tiempo. Debido a que dichas moléculas identificadoras deben escindirse en primer lugar de la perla, es necesario elegir una química en la que (a) escindir el identificador de la perla no modifique o escinda el compuesto director de la perla; y/o (b) escindir el compuesto director de la perla no modifique o escinda la molécula identificadora. Además, la química usada para acoplar el identificador y a menudo la simple presencia de las propias moléculas identificadoras en la superficie de las perlas puede interferir con las reacciones combi-quim reales. Dichas consideraciones ponen muchas restricciones a todos los aspectos de la química usada en la síntesis combi-quim codificada.
Las SACN proporcionadas por la presente invención pueden usarse para codificar el historial de reacción de las perlas en dichos esquemas combinatorios. Cada mezcla de reacción puede contener una especie única de SACN de manera que cada etapa de reacción va acompañada de por la unión de numerosas SACN a la perla tras lo cual tiene lugar la síntesis combinatoria. Por ejemplo, la mezcla de reacción A puede codificarse por SACN^{1} cuando se usa en la etapa 1 del esquema de síntesis y por SACN^{2} cuando se usa en la etapa 2 del esquema de síntesis, y así sucesivamente hasta SANC^{n} cuando se usa en la etapa n del esquema de síntesis. Al final del esquema de síntesis, las perlas individuales pueden explorarse para la actividad del compuesto director deseada. Las perlas con actividad deseada del compuesto director se examinan entonces por espectroscopía Raman. El espectro Raman de cada perla se descodifica automáticamente para detectar las especies individuales de las SACN que se han unido a cada perla. Esta información pone de manifiesto el historial de reacción de la perla y, de esta manera, la estructura del compuesto director.
El uso de las SACN para codificar esquemas de síntesis combi-quim es un avance significativo respecto a la técnica anterior. Todo el historial de reacción de una perla puede determinarse tomando una única medida espectral sin requerir que la perla experimente ninguna manipulación física o química. De hecho, el espectro Raman puede obtenerse incluso en pocillos de microtitulación. Debido a que la actividad Raman de las SACN puede medirse sin escindirlas de la perla, las restricciones de la elección de la química descritas anteriormente se reducen en gran medida. De forma similar, la única agrupación química que las SACN exponen en la superficie de las perlas son los grupos de derivatización que unen la SACN a la perla y el encapsulante estable. De nuevo, esto reduce en gran medida los problemas de interferencia de la molécula identificadora con la síntesis combi-quim. Finalmente, la diversidad espectral sin precedentes ofrecida por las SACN permite la robusta codificación de esquemas combi-quim que son mucho más complejos que los permitidos por los métodos de codificación de la técnica anterior.
Ejemplos Ejemplo 1 Síntesis de nanopartículas cargadas con analitos de vidrio (GAN)
Materiales: el agua usada para todas las preparaciones era de 18,2 M\Omega, destilada a través de un sistema nanopuro Barnstead. Un tubo de diálisis de piel de serpiente, 3.500 MWCO, se adquirió en Pierce. 3-aminopropiltrimetoxisilano (APTMS), 3-mercaptotrimetoxisilano (MPTMS), y 3-mercaptorpopilmetildiemtoxisilano (MPMDMS) se obtuvieron de United Chemical. HAuCL_{4}\cdot3H_{2}O, citrato trisódico dihidrato, hidróxido sódico, trans-1,2-bis(4-piridil)etileno (BPE), piridina, 2-mercaptopiridina, silicato sódico, ortosilicato de tetraetilo (TEOS) se obtuvieron de Sigma-Aldrich. BPE se recristalizó varias veces antes de su uso. La resina de intercambio de cationes Dowex (malla 16-40) se obtuvo de J.T. Baker. El alcohol etílico puro (EtOH) se adquirió de Pharmco.
Preparación de coloide: Au coloidal de 12 nm (casi esférico, con una desviación típica menor de 2 nm), se preparó a partir de HAuCL_{4}\cdot3H_{2}O reducido por citrato como se describe en Grabar et al., Analytical Chemistry 67:735-743 (1995), incorporada a este documento por referencia en su totalidad. El coloide > 12 nm se preparó de la siguiente manera: se añadieron 3 ml de HAuCL_{4} 12 mM por cada 97 ml de H_{2}O. La solución se llevó entonces a ebullición con agitación vigorosa y 1 ml de coloide de Au 12 nm como semilla y se añadieron 0,5 ml de citrato sódico al 1% por 100 ml de HAuCL_{4} en solución y se hirvió durante 10 minutos. El tamaño de las partículas resultantes se determinó por microscopía de transmisión electrónica usando software de imágenes Gatan o NIH. Finalmente los iones citrato que rodeaban al coloide de Au se retiraron con diálisis, 7 intercambios de al menos 4 horas cada uno.
Preparación de las GAN: todas las reacciones se realizaron en matraces Erlenmeyer de plástico. Podía usarse cualquier cantidad de coloide en una preparación y los reactantes posteriores se añadieron en cantidades apropiadas basadas en el área superficial y concentración del coloide de Au.
Un experimento típico usaba 25 ml de coloide de Au 0,17 nM de 0,50 nm dializado. El pH del coloide se ajustó de 5 a 7 con la adición de 50 \mul de NaOH 0,1 M. El coloide se hizo vitreófilo con adición de 125 \mul de MPTMS 0,5 mM (o APTMS, o MPMDMS). Después de 15 minutos de agitación magnética, se añadieron 167 \mul de una solución 0,5 mM del marcador Raman (BPE, piridina, o 2-mercaptopiridina). Después de otro periodo de 15 minutos de agitación, se preparó una solución al 0,54% de silicio activa mezclando 1 g de silicato sódico con 50 ml de NaOH 3 M y disminuyendo el pH a 10 con una resina de intercambio de cationes. Se añadió un ml de la sílice activa y la solución resultante tenía un pH de aproximadamente 9. La solución permaneció en agitación durante 15 minutos y después se dejó reposar.
Después de un periodo de 24 horas, se añadieron 100 ml de EtOH a la solución para proceder con el crecimiento de la sílice mediante el método descrito en Stöber et al., J. colloid interface Sci. 26:62 (1968), que se incorpora a este documento por referencia en su totalidad. El crecimiento de \sim4 nm de carcasa de vidrio adicional se consiguió con adicción de 15 \mul de TEOS y 125 \mul de amoniaco. La reacción se agitó durante 15 minutos y después se dejó reposar durante al menos 12 horas. La adición de TEOS y amoniaco continuó hasta que se obtuvo el espesor de carcasa deseado.
Ejemplo 2 Microscopía de transmisión electrónica de las GAN
Las imágenes de microscopía de transmisión electrónica (TEM) se tomaron de las preparaciones de las GAN; estas imágenes TEM ilustran la uniformidad de las preparaciones de GAN. La Figura 1A muestra GAN que comprenden núcleos de Au de 35 nm con vidrio de 40 nm. La Figura 1B muestra núcleos de Au de 60 nm con vidrio de 16 nm. La Figura 2 ilustra Au de 35 nm, GAN de vidrio de 8 nm después de la centrifugación a través de una solución de glicerol al 50%.
Ejemplo 3 Demostración del secuestro del núcleo metálico desde el disolvente
Para las GAN que funcionan en diversos entornos químicos, es necesario que el analito Raman-activo sea secuestrado del disolvente circundante. Para demostrar este secuestro pueden observarse las velocidades de difusión a través de la red de vidrio. Esto se realiza controlando la velocidad a que el agua regia (3 HCl: 1 HNO_{3}) puede atacar el núcleo de Au de una GAN. La Figura 3 demuestra uno de dichos experimentos para un lote partículas GAN con un núcleo de Au de 35 nm y carcasas de vidrio de 8 nm. Para 500 \mul de GAN \sim0,17 nM se añadieron 200 \mul de una solución de ataque (50 \mul de HNO_{3} y 150 \mul de HCl). La absorbancia de la solución se midió (\lambda_{max} 546 nm) en diversos momentos después de la adición de la solución de ataque. El ataque del núcleo de oro da como resultado una disminución en la absorbancia; esto se representa en la Figura 3A (se indica el tiempo después de la adición de la solución de ataque). La velocidad de ataque de Au se muestra en la Figura 3B como una representación de la absorbancia frente al tiempo en la solución de ataque (derecha). Estudios adicionales realizados por los inventores han demostrado que el ataque de un núcleo de Au por agua regia no ocurre con una carcasa de vidrio de 20 nm en un periodo de tiempo de 4 horas.
Ejemplo 4 Espectros SERS de partículas GAN
Las GAN que comprenden un núcleo de Au de 40 nm recubierto con trans-4,4'-bis(piridil)etileno (BPE) encapsulado en 4 nm de vidrio se sintetizaron y examinaron por espectroscopía Raman. En la Figura 4 se representa el espectro Raman obtenido usando 20 mW a 632,8 nm de excitación con una lente de 3 mm y 30 segundos de integración. La traza A del gráfico muestra la señal Raman de BPE característica; la traza B muestra la señal Raman de las mismas partículas sin el analito BPE. Puede observarse que las GAN sin el analito BPE no da esencialmente una señal Raman.
Ejemplo 5 Confinamiento del analito Raman-activo en el núcleo metálico de las GAN por encapsulación con vidrio
La Figura 5 muestra el espectro Raman de una suspensión de GAN que comprende Au de 40 nm recubierto con trans-4,4'-bis(piridil)etileno (BPE)/vidrio de 4 nm (traza A); sobrenadante de una primera centrifugación de las GAN (traza B); y sobrenadante de una segunda centrifugación de las GAN (traza C). Puede observarse que la señal de BPE no deja las GAN durante cada etapa de centrifugación, lo que indica que el BPE se ha adherido al núcleo de Au y está secuestrado fuertemente allí por la encapsulación de vidrio.
Ejemplo 6 Comparación de los espectros SERS de analitos Raman-activos de las GAN con otros sustratos SERS
Las GAN (núcleo de Au 80 nm/vidrio 20nm) que contenían 2-mercaptopiridina como analito Raman-activo se analizaron por espectroscopía Raman usando 25 mW de excitación a 632,8 nm, con una lente de 3 mm y 60 segundos de integración. El espectro Raman de la preparación de GAN se compara entonces con el espectro Raman obtenido cuando una solución 50 mM de 2-mercaptopiridina se absorbe sobre un sustrato SERS de 3 capas convencional (25 mW excitación 632,8 nm, lente 3 mm, integración 30 segundos). La Figura 6 muestra los dos espectros Raman. Puede observarse que los dos espectros tienen características e intensidades idénticas, lo que ilustra que las GAN son sustratos SERS eficaces.
Ejemplo 7 Espectros SERS de las GAN con mezclas de analitos Raman-activos.
Los espectros SERS de los siguientes cuatro aromas de partículas GAN se obtuvieron usando 26 mW a una excitación de 632,8 nm, una lente de 3 mm, e integración de 30 segundos: (A) GAN marcadas con furonitrilo; (B) GAN marcadas con furonitrilo (66%) y ácido cianoacético (33%); (C) GAN marcadas con furonitrilo (33%) y ácido cianoacético (66%); y (D) GAN marcadas con ácido cianoacético. Los porcentajes indicados son las concentraciones relativas de cada compuesto en la solución de marcado añadida. La Figura 7 muestra que el furonitrilo y el ácido cianoacético tienen una intensidad de señal relativamente igual y tienen perfiles espectrales similares. El hecho de que los espectros de B y C sean muy similares al espectro de D indica que el ácido cianoacético tiene una mejor afinidad por la nanopartícula de Au que el furonitrilo.
Ejemplo 8 Espectros SER de GAN marcadas con imidazol (IM) y trans-4,4'-bis(piridil)etileno (BPE)
Las GAN (núcleo de Au 40 nm/vidrio 4 nm) se marcaron con (a) trans-4,4'-bis(piridil)etilen (BPE-GAN) o (b) imidazol (IM-GAN). Los espectros SERS de estos analitos Raman-activos se muestran en la Figura 8 junto con los espectros SER de las GAN no marcadas (c) de las mismas dimensiones. BPE-GAN e IM-GAN muestran ambos las bandas Raman características de los analitos Raman-activos respectivos; las GAN no marcadas no muestran estas bandas.

Claims (25)

1. Una partícula que comprende una nanopartícula metálica asociada con una molécula espectroscópicamente activa, superficialmente potenciada (SES) caracterizada porque la nanopartícula metálica está compuesta por un metal seleccionado entre el grupo compuesto por Au, Ag y Cu y la molécula SES-activa asociada con la misma está rodeada por un encapsulante que es vidrio.
2. La partícula de la reivindicación 1 en la que dicha nanopartícula metálica está compuesta por Au.
3. La partícula de la reivindicación 1 en la que dicha nanopartícula metálica está compuesta por Ag.
4. La partícula de la reivindicación 1 en la que dicha nanopartícula metálica es menor de 200 nm de diámetro.
5. La partícula de la reivindicación 4 en la que dicha nanopartícula metálica tiene un diámetro entre 20 nm y
200 nm.
6. La partícula de la reivindicación 4 en la que dicha nanopartícula metálica tiene un diámetro de 40-100.
7. La partícula de la reivindicación 1 en la que dicha nanopartícula metálica es una esfera.
8. La partícula de la reivindicación 1 en la que dicha nanopartícula metálica es un esferoide oblato.
9. La partícula de la reivindicación 1 en la que dicha nanopartícula metálica es un esferoide prolato.
10. La partícula de la reivindicación 1 en la que dicho encapsulante tiene un espesor menor de aproximadamente 1 micrómetro.
11. La partícula de la reivindicación 1 en la que dicho encapsulante tiene un espesor de 1-40 nm.
12. La partícula de la reivindicación 6 en la que dicho encapsulante tiene un espesor de 3-10 nm.
13. La partícula de la reivindicación 1 en la que dicha molécula SES-activa forma una monocapa incompleta de recubrimiento sobre dicha nanopartícula metálica.
14. La partícula de la reivindicación 1, en la que dicha molécula SES-activa forma un recubrimiento de monocapa sobre dicha nanopartícula metálica.
15. La partícula de la reivindicación 1 en la que dicha molécula SES-activa forma un recubrimiento multicapa sobre dicha nanopartícula metálica.
16. La partícula de la reivindicación 1 en la que el método o métodos de detección, identificación o cuantificación para la molécula SES-activa se elige entre el grupo: SERS, SERRS, SEHRS, SEHRRS, o SEIRA.
17. Un método para marcar ópticamente una molécula, célula, perla o soporte sólido que comprende una partícula de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 a dicha molécula, célula, perla o soporte sólido.
18. El método de la reivindicación 17 en el que dicha molécula es una biomolécula.
19. El método de la reivindicación 17 en el que dicha biomolécula es un ácido nucleico.
20. El método de la reivindicación 17 en el que dicha biomolécula es una proteína.
21. Uso de una particular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 para marcar ópticamente una molécula, célula, perla o soporte sólido.
22. Uso de una partícula de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 como marcador óptico en un inmunoensayo intercalado.
23. Uso de una partícula de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 como marcador óptico para un ensayo químico multiplexado.
24. Uso de una partícula de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 como marcador óptico para marcador de citometría de exploración con láser de microvolumen.
25. Uso de una partícula de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 como marcador óptico en la síntesis química combinatoria basada en soporte sólido de bibliotecas de nuevos compuestos.
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Families Citing this family (199)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6937330B2 (en) 1999-04-23 2005-08-30 Ppd Biomarker Discovery Sciences, Llc Disposable optical cuvette cartridge with low fluorescence material
US6687395B1 (en) * 1999-07-21 2004-02-03 Surromed, Inc. System for microvolume laser scanning cytometry
US20050032226A1 (en) * 1999-10-01 2005-02-10 Natan Michael J. Encoded nanoparticles in paper manufacture
US8497131B2 (en) 1999-10-06 2013-07-30 Becton, Dickinson And Company Surface enhanced spectroscopy-active composite nanoparticles comprising Raman-active reporter molecules
US7192778B2 (en) 1999-10-06 2007-03-20 Natan Michael J Surface enhanced spectroscopy-active composite nanoparticles
US6623977B1 (en) * 1999-11-05 2003-09-23 Real-Time Analyzers, Inc. Material for surface-enhanced Raman spectroscopy, and SER sensors and method for preparing same
WO2002079764A1 (en) * 2001-01-26 2002-10-10 Nanoplex Technologies, Inc. Surface-enhanced spectroscopy-active sandwich nanoparticles
AU2002237684A1 (en) * 2000-11-27 2002-06-03 University Of Maryland, Baltimore Methods of synthesizing and using derivatives of (2-(2-aminoethoxy)ethoxy) acetic acid
US6787761B2 (en) * 2000-11-27 2004-09-07 Surromed, Inc. Median filter for liquid chromatography-mass spectrometry data
CA2429824A1 (en) * 2000-11-28 2002-06-06 Surromed, Inc. Methods for efficiently mining broad data sets for biological markers
US6707548B2 (en) 2001-02-08 2004-03-16 Array Bioscience Corporation Systems and methods for filter based spectrographic analysis
JP2002316350A (ja) * 2001-04-19 2002-10-29 Fuji Photo Film Co Ltd ラミネート物の製造方法及び装置
US20020192676A1 (en) * 2001-06-18 2002-12-19 Madonna Angelo J. Method for determining if a type of bacteria is present in a mixture
US6873915B2 (en) * 2001-08-24 2005-03-29 Surromed, Inc. Peak selection in multidimensional data
AU2002323168A1 (en) 2001-09-05 2003-03-18 Rensselaer Polytechnic Institute Passivated nanoparticles, method of fabrication thereof, and devices incorporating nanoparticles
US20030078739A1 (en) * 2001-10-05 2003-04-24 Surromed, Inc. Feature list extraction from data sets such as spectra
US20040110208A1 (en) * 2002-03-26 2004-06-10 Selena Chan Methods and device for DNA sequencing using surface enhanced Raman scattering (SERS)
US6974926B2 (en) * 2002-03-26 2005-12-13 Intel Corporation Sorting of single-walled carbon nanotubes using optical dipole traps
US7476501B2 (en) * 2002-03-26 2009-01-13 Intel Corporation Methods and device for DNA sequencing using surface enhanced raman scattering (SERS)
US7166425B2 (en) * 2002-04-12 2007-01-23 Colorado School Of Mines Method for detecting low concentrations of a target bacterium that uses phages to infect target bacterial cells
WO2004001849A2 (en) * 2002-04-30 2003-12-31 Hrl Laboratories, Llc Quartz-based nanoresonators and method of fabricating same
US8278055B2 (en) * 2002-05-01 2012-10-02 Intel Corporation Methods and device for analyte characterization
WO2003095978A2 (en) * 2002-05-09 2003-11-20 Surromed, Inc. Methods for time-alignment of liquid chromatography-mass spectrometry data
US20030215816A1 (en) * 2002-05-20 2003-11-20 Narayan Sundararajan Method for sequencing nucleic acids by observing the uptake of nucleotides modified with bulky groups
US7005264B2 (en) * 2002-05-20 2006-02-28 Intel Corporation Method and apparatus for nucleic acid sequencing and identification
GB0216197D0 (en) * 2002-07-12 2002-08-21 Univ Strathclyde Serrs active particles
US7923260B2 (en) 2002-08-20 2011-04-12 Illumina, Inc. Method of reading encoded particles
US7900836B2 (en) * 2002-08-20 2011-03-08 Illumina, Inc. Optical reader system for substrates having an optically readable code
US7164533B2 (en) * 2003-01-22 2007-01-16 Cyvera Corporation Hybrid random bead/chip based microarray
US7508608B2 (en) * 2004-11-17 2009-03-24 Illumina, Inc. Lithographically fabricated holographic optical identification element
US7901630B2 (en) * 2002-08-20 2011-03-08 Illumina, Inc. Diffraction grating-based encoded microparticle assay stick
US7872804B2 (en) 2002-08-20 2011-01-18 Illumina, Inc. Encoded particle having a grating with variations in the refractive index
US20100255603A9 (en) * 2002-09-12 2010-10-07 Putnam Martin A Method and apparatus for aligning microbeads in order to interrogate the same
US7092160B2 (en) * 2002-09-12 2006-08-15 Illumina, Inc. Method of manufacturing of diffraction grating-based optical identification element
US8088628B2 (en) * 2002-09-30 2012-01-03 Intel Corporation Stimulated and coherent anti-stokes raman spectroscopic methods for the detection of molecules
US20040142484A1 (en) 2002-09-30 2004-07-22 Intel Corporation Spectroscopic analysis system and method
US7623908B2 (en) 2003-01-24 2009-11-24 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Nonlinear interferometric vibrational imaging
US7192703B2 (en) * 2003-02-14 2007-03-20 Intel Corporation, Inc. Biomolecule analysis by rolling circle amplification and SERS detection
KR20060007372A (ko) * 2003-03-06 2006-01-24 렌슬러 폴리테크닉 인스티튜트 실온에서 벌크 고체로부터 나노입자를 고속 발생시키는방법
JP4787938B2 (ja) * 2003-03-28 2011-10-05 ザ・プロウボウスト・フェロウズ・ファウンデーション・スカラーズ・アンド・ザ・アザー・メンバーズ・オブ・ボード・オブ・ザ・カレッジ・オブ・ザ・ホリー・アンド・アンデバイデッド・トリニティ・オブ・クイーン 銀ナノ粒子を用いた検体検出用センサ
US8766745B1 (en) 2007-07-25 2014-07-01 Hrl Laboratories, Llc Quartz-based disk resonator gyro with ultra-thin conductive outer electrodes and method of making same
US7994877B1 (en) 2008-11-10 2011-08-09 Hrl Laboratories, Llc MEMS-based quartz hybrid filters and a method of making the same
US7588827B2 (en) * 2003-08-18 2009-09-15 Emory University Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS)-active composite nanoparticles, methods of fabrication thereof, and methods of use thereof
US20090068461A1 (en) * 2003-10-16 2009-03-12 The University Of Akron Carbon nanotubes on carbon nanofiber substrate
US7298474B2 (en) * 2003-10-24 2007-11-20 Purdue Research Foundation Plasmonic and/or microcavity enhanced optical protein sensing
WO2005060610A2 (en) * 2003-12-11 2005-07-07 The Trustees Of Columbia University In The City Ofnew York Nano-sized particles, processes of making, compositions and uses thereof
US20050148064A1 (en) * 2003-12-29 2005-07-07 Intel Corporation Microfluid molecular-flow fractionator and bioreactor with integrated active/passive diffusion barrier
US20050191665A1 (en) * 2003-12-29 2005-09-01 Xing Su Composite organic-inorganic nanoclusters
US20050147976A1 (en) * 2003-12-29 2005-07-07 Xing Su Methods for determining nucleotide sequence information
US7302832B2 (en) * 2003-12-29 2007-12-04 Intel Corporation Use of arrays of atomic force microscope/scanning tunneling microscope tips to scan nanocodes
US7361410B2 (en) * 2003-12-29 2008-04-22 Intel Corporation External modification of composite organic inorganic nanoclusters comprising raman active organic compound
US7271896B2 (en) * 2003-12-29 2007-09-18 Intel Corporation Detection of biomolecules using porous biosensors and raman spectroscopy
US20080076119A9 (en) * 2003-12-29 2008-03-27 Lei Sun Composite organic inorganic nanoclusters
US20050147977A1 (en) * 2003-12-29 2005-07-07 Tae-Woong Koo Methods and compositions for nucleic acid detection and sequence analysis
US20050147963A1 (en) * 2003-12-29 2005-07-07 Intel Corporation Composite organic-inorganic nanoparticles and methods for use thereof
US20050148065A1 (en) 2003-12-30 2005-07-07 Intel Corporation Biosensor utilizing a resonator having a functionalized surface
US20050147964A1 (en) * 2003-12-30 2005-07-07 Intel Corporation Methods for identifying a peptide that binds a geometrical shape
US20050148100A1 (en) * 2003-12-30 2005-07-07 Intel Corporation Methods and devices for using Raman-active probe constructs to assay biological samples
US9062392B2 (en) 2003-12-30 2015-06-23 Intel Corporation Methods for isolating a peptide methods for identifying a peptide
US20050147980A1 (en) * 2003-12-30 2005-07-07 Intel Corporation Nucleic acid sequencing by Raman monitoring of uptake of nucleotides during molecular replication
US7381529B2 (en) * 2003-12-31 2008-06-03 Intel Corporation Methods and compositions for detecting nucleic acids using scanning probe microscopy and nanocodes
US7610074B2 (en) * 2004-01-08 2009-10-27 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Multi-functional plasmon-resonant contrast agents for optical coherence tomography
US7433123B2 (en) 2004-02-19 2008-10-07 Illumina, Inc. Optical identification element having non-waveguide photosensitive substrate with diffraction grating therein
US20050221507A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-06 Intel Corporation Method to detect molecular binding by surface-enhanced Raman spectroscopy
US20050221473A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-06 Intel Corporation Sensor array integrated circuits
US7351591B2 (en) * 2004-03-30 2008-04-01 Intel Corporation Surface modification of metals for biomolecule detection using surface enhanced Raman scattering (SERS)
US7442339B2 (en) * 2004-03-31 2008-10-28 Intel Corporation Microfluidic apparatus, Raman spectroscopy systems, and methods for performing molecular reactions
US7402229B2 (en) * 2004-03-31 2008-07-22 Intel Corporation Fabrication and use of semipermeable membranes and gels for the control of electrolysis in a microfluidic device
US7248360B2 (en) * 2004-04-02 2007-07-24 Ppd Biomarker Discovery Sciences, Llc Polychronic laser scanning system and method of use
AU2005323511A1 (en) 2004-04-23 2006-07-13 Becton, Dickinson And Company Surface enhanced spectroscpy-active composite nanop articles and their application in analysis and diagnosis
KR101168654B1 (ko) * 2004-05-19 2012-07-25 브이피 호울딩 엘엘씨 표면 증강 라만 산란에 의한 화학기의 증강된 검출을 위한 층상의 플라즈몬 구조를 가진 광센서
WO2006020363A2 (en) 2004-07-21 2006-02-23 Illumina, Inc. Method and apparatus for drug product tracking using encoded optical identification elements
WO2006086008A2 (en) * 2004-08-05 2006-08-17 Nanoplex Technologies, Inc. Nanoparticles as covert taggants in currency, bank notes, and related documents
US20070048797A1 (en) * 2004-08-11 2007-03-01 Xing Su Composite organic inorganic nanoclusters as carriers and identifiers of tester molecules
US9494581B2 (en) 2004-08-24 2016-11-15 University Of Wyoming System and method for Raman spectroscopy assay using paramagnetic particles
US20060046311A1 (en) * 2004-08-26 2006-03-02 Intel Corporation Biomolecule analysis using Raman surface scanning
US7776547B2 (en) 2004-08-26 2010-08-17 Intel Corporation Cellular analysis using Raman surface scanning
US7301624B2 (en) * 2004-09-07 2007-11-27 Lawrence Livermore National Security, Llc Nanosensors based on functionalized nanoparticles and surface enhanced raman scattering
US7285427B2 (en) * 2004-10-06 2007-10-23 General Electric Company Raman-active particles and methods of making and using them
US7583379B2 (en) * 2005-07-28 2009-09-01 University Of Georgia Research Foundation Surface enhanced raman spectroscopy (SERS) systems and methods of use thereof
US7738096B2 (en) * 2004-10-21 2010-06-15 University Of Georgia Research Foundation, Inc. Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) systems, substrates, fabrication thereof, and methods of use thereof
US7604173B2 (en) * 2004-11-16 2009-10-20 Illumina, Inc. Holographically encoded elements for microarray and other tagging labeling applications, and method and apparatus for making and reading the same
US20100291537A1 (en) * 2004-11-16 2010-11-18 Glauco Souza Methods and compositions related to phage-nanoparticle assemblies
AU2005307746B2 (en) 2004-11-16 2011-05-12 Illumina, Inc. And methods and apparatus for reading coded microbeads
US7602952B2 (en) 2004-11-16 2009-10-13 Illumina, Inc. Scanner having spatial light modulator
US20060134324A1 (en) * 2004-11-17 2006-06-22 Illumina, Inc. Filament with easily removed protective coating and methods for stripping the same
WO2006065576A2 (en) * 2004-12-03 2006-06-22 Trustees Of Boston University Analyzer for nanostructured substrate for enhanced raman scattering
US20060134806A1 (en) * 2004-12-20 2006-06-22 General Electric Company Method of separating unattached Raman-active tag from bioassay or other reaction mixture
US7879764B2 (en) 2004-12-28 2011-02-01 Intel Corporation Electrically active combinatorial chemical (EACC) chip for biochemical analyte detection
US20060147941A1 (en) * 2004-12-30 2006-07-06 Intel Corporation Methods and apparatus for SERS assay of biological analytes
US7524671B2 (en) * 2005-01-27 2009-04-28 Prescient Medical, Inc. Handheld raman blood analyzer
US7688440B2 (en) * 2005-01-27 2010-03-30 Prescient Medical, Inc. Raman spectroscopic test strip systems
US7651851B2 (en) * 2005-01-27 2010-01-26 Prescient Medical, Inc. Handheld Raman body fluid analyzer
US7586618B2 (en) * 2005-02-28 2009-09-08 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Distinguishing non-resonant four-wave-mixing noise in coherent stokes and anti-stokes Raman scattering
US20060216835A1 (en) * 2005-03-24 2006-09-28 General Electric Company Method of separating unattached Raman-active tag from bioassay or other reaction mixture
US20060216697A1 (en) * 2005-03-24 2006-09-28 General Electric Company Method of separating unattached Raman-active tag from bioassay or other reaction mixture
WO2006105414A2 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Colorado School Of Mines Apparatus and method for detecting microscopic organisms using microphage
US7725169B2 (en) * 2005-04-15 2010-05-25 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Contrast enhanced spectroscopic optical coherence tomography
EP1905064A2 (en) * 2005-06-24 2008-04-02 Applied Nanoworks, Inc. Nanoparticles and method of making thereof
KR100733085B1 (ko) * 2005-07-29 2007-06-28 재단법인서울대학교산학협력재단 표면증강 라만 산란 나노-표지 입자 및 이의 제조방법
US7185695B1 (en) * 2005-09-01 2007-03-06 United Technologies Corporation Investment casting pattern manufacture
US7410763B2 (en) * 2005-09-01 2008-08-12 Intel Corporation Multiplex data collection and analysis in bioanalyte detection
US7518721B2 (en) * 2005-09-09 2009-04-14 Ge Homeland Protection, Inc. Raman-active lateral flow device and methods of detection
US7355703B2 (en) * 2005-09-09 2008-04-08 Ge Homeland Protection, Inc. Raman-active lateral flow device and methods of detection and making
US7623624B2 (en) * 2005-11-22 2009-11-24 Illumina, Inc. Method and apparatus for labeling using optical identification elements characterized by X-ray diffraction
US8409863B2 (en) * 2005-12-14 2013-04-02 Becton, Dickinson And Company Nanoparticulate chemical sensors using SERS
US20070155022A1 (en) * 2005-12-30 2007-07-05 Mineo Yamakawa Degenerate binding detection and protein identification using Raman spectroscopy nanoparticle labels
WO2008019161A2 (en) * 2006-01-10 2008-02-14 Oxonica, Inc. Fuel identification with surface enhanced raman spectroscopy tags
US7723100B2 (en) 2006-01-13 2010-05-25 Becton, Dickinson And Company Polymer coated SERS nanotag
ES2601391T3 (es) 2006-01-27 2017-02-15 Becton Dickinson And Company Inmunoensayo de flujo lateral con modalidad de detección encapsulada
US7787129B2 (en) 2006-01-31 2010-08-31 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Method and apparatus for measurement of optical properties in tissue
US20080064120A1 (en) * 2006-02-06 2008-03-13 Clarke Richard H Raman spectroscopic lateral flow test strip assays
ES2629832T3 (es) * 2006-02-08 2017-08-16 Becton Dickinson And Company Ensayos con nanoetiquetas SERS
US7830575B2 (en) * 2006-04-10 2010-11-09 Illumina, Inc. Optical scanner with improved scan time
KR20090033227A (ko) * 2006-06-19 2009-04-01 캐보트 코포레이션 광전지 전도성 특징부 및 그의 형성 방법
US20080245769A1 (en) * 2006-07-17 2008-10-09 Applied Nanoworks, Inc. Nanoparticles and method of making thereof
US7555824B2 (en) 2006-08-09 2009-07-07 Hrl Laboratories, Llc Method for large scale integration of quartz-based devices
US7502106B2 (en) * 2006-09-21 2009-03-10 Honeywell International Inc. SERS analyzer
US7727776B2 (en) * 2006-10-24 2010-06-01 Honeywell International Inc. Core-shell nanoparticles for detection based on SERS
US20090297626A1 (en) * 2006-11-03 2009-12-03 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods for preparing metal oxides
US20080152534A1 (en) * 2006-12-21 2008-06-26 Jingwu Zhang Self-assembling raman-active nanoclusters
FR2910632B1 (fr) * 2006-12-22 2010-08-27 Commissariat Energie Atomique Dispositif de codage optique par effet plasmon et methode d'authentification le mettant en oeuvre
MX2009009994A (es) 2007-03-20 2009-10-19 Becton Dickinson Co Ensayos que usan particulas activas para espectroscopia raman mejorada por superficie (sers).
US20080241569A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Haoyu Qin Encapsulation of raman active nanoparticles
JP2010525333A (ja) * 2007-04-18 2010-07-22 ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー Ｓｅｒｓナノタグを用いる分析法
US8962342B2 (en) 2007-06-06 2015-02-24 Beckton, Dickinson And Company Near-infrared dyes as surface enhanced raman scattering reporters
US7884930B2 (en) * 2007-06-14 2011-02-08 Hrl Laboratories, Llc Integrated quartz biological sensor and method
KR20100051680A (ko) * 2007-07-24 2010-05-17 노오쓰웨스턴 유니버시티 코팅된 콜로이드 재료
US10266398B1 (en) 2007-07-25 2019-04-23 Hrl Laboratories, Llc ALD metal coatings for high Q MEMS structures
JP4997013B2 (ja) * 2007-07-31 2012-08-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子分光器を備えた電子顕微鏡
US8268388B1 (en) * 2007-08-29 2012-09-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method to incorporate a fluorescent internal standard on substrates
CN101385978B (zh) * 2007-09-12 2011-04-20 上海华谊丙烯酸有限公司 一种合成甲基丙烯醛的催化剂及其制备方法
EP2040075A1 (en) 2007-09-24 2009-03-25 Julius-Maximilians-Universität Würzburg Compounds and markers for surface-enhanced raman scattering
US8033715B2 (en) 2007-11-08 2011-10-11 Illinois Institute Of Technology Nanoparticle based thermal history indicators
US9265729B2 (en) * 2007-12-06 2016-02-23 The University Of Tokushima Nanofunctional silica particles and manufacturing method thereof
US7852470B2 (en) * 2007-12-28 2010-12-14 Morpho Detection, Inc. System and method for improved biodetection
US20090169433A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-02 Sankaran Kumar System for improved biodetection
US20090168592A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-02 Michael Craig Burrell Agitator for portable substance identification system and method
US7847932B2 (en) * 2007-12-28 2010-12-07 Morpho Detection, Inc. System and method for improved biodetection
US8697434B2 (en) * 2008-01-11 2014-04-15 Colorado School Of Mines Detection of phage amplification by SERS nanoparticles
US8115934B2 (en) 2008-01-18 2012-02-14 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Device and method for imaging the ear using optical coherence tomography
US8983580B2 (en) * 2008-01-18 2015-03-17 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Low-coherence interferometry and optical coherence tomography for image-guided surgical treatment of solid tumors
US7751057B2 (en) 2008-01-18 2010-07-06 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Magnetomotive optical coherence tomography
US8151640B1 (en) 2008-02-05 2012-04-10 Hrl Laboratories, Llc MEMS on-chip inertial navigation system with error correction
US20100279272A1 (en) * 2008-02-13 2010-11-04 Michael Craig Burrell Multiplexed analysis methods using sers-active nanoparticles
US7802356B1 (en) 2008-02-21 2010-09-28 Hrl Laboratories, Llc Method of fabricating an ultra thin quartz resonator component
US8559002B2 (en) * 2008-03-20 2013-10-15 Drexel University Method for the formation of SERS substrates
US9441204B2 (en) * 2008-04-03 2016-09-13 Colorado School Of Mines Compositions and methods for detecting Yersinia pestis bacteria
ES2544257T3 (es) * 2008-04-09 2015-08-28 Becton Dickinson And Company Inmunoensayos sensibles usando nanopartículas recubiertas
WO2009142604A1 (en) * 2008-05-23 2009-11-26 Nanyang Technological University Polymer encapsulated particles as surface enhanced raman scattering probes
US8309306B2 (en) * 2008-11-12 2012-11-13 Nodality, Inc. Detection composition
WO2010057212A1 (en) * 2008-11-17 2010-05-20 Oxonica Materials, Inc. Melamine assay methods and systems
KR101081639B1 (ko) * 2009-04-10 2011-11-09 한국원자력연구원 전도성 나노복합체 및 이의 제조방법
WO2010135351A1 (en) 2009-05-18 2010-11-25 Oxonica Materials Inc. Thermally stable sers taggants
US9222043B2 (en) * 2009-09-22 2015-12-29 Authentix, Inc. Dipyrromethenes and azadipyrromethenes as markers for petroleum products
US8176607B1 (en) 2009-10-08 2012-05-15 Hrl Laboratories, Llc Method of fabricating quartz resonators
US20110128535A1 (en) * 2009-11-30 2011-06-02 David Eugene Baker Nano-Structured Substrates, Articles, and Methods Thereof
BR112012014433A2 (pt) 2009-12-15 2017-04-04 Univ Rice William M geração de eletricidade
US20110228264A1 (en) * 2010-03-22 2011-09-22 Cabot Security Materials Inc. SERS Nanotags With Improved Buoyancy in Liquids
JP5743294B2 (ja) 2010-03-22 2015-07-01 シクパ ホルディング ソシエテ アノニムＳｉｃｐａ Ｈｏｌｄｉｎｇ Ｓａ 波長選択性ｓｅｒｓナノタグ
US9283570B2 (en) 2010-05-25 2016-03-15 Sicpa Holding Sa Nanoparticle separation methods and compositions
US8912711B1 (en) 2010-06-22 2014-12-16 Hrl Laboratories, Llc Thermal stress resistant resonator, and a method for fabricating same
BR112013004873A2 (pt) 2010-08-31 2016-05-03 Cabot Security Materials Inc leitor espectroscópico em linha e métodos
GB201017875D0 (en) 2010-10-22 2010-12-01 Johnson Matthey Plc Method of identifying a material
JP5854350B2 (ja) * 2010-12-08 2016-02-09 公立大学法人大阪府立大学 金属ナノ粒子集積構造体を利用した圧力検出装置、温度検出装置、圧力検出方法、および温度検出方法
US20130306463A1 (en) * 2010-12-15 2013-11-21 William Marsh Rice University Purifying a fluid using a heat carrier comprising an electromagnetic radiation-absorbing complex
US9222665B2 (en) 2010-12-15 2015-12-29 William Marsh Rice University Waste remediation
US9863662B2 (en) 2010-12-15 2018-01-09 William Marsh Rice University Generating a heated fluid using an electromagnetic radiation-absorbing complex
US8687188B2 (en) * 2011-09-22 2014-04-01 East China University Of Science And Technology Metallic nanoparticles and methods for their preparation and use
WO2013065016A1 (en) 2011-11-02 2013-05-10 University Of Cape Town A method of detecting and/or quantifying an analyte in a biological sample
CN102608097B (zh) * 2012-02-03 2014-04-02 济南大学 一种具有可调拉曼散射效应的探针及其制备方法
CN104204780B (zh) * 2012-03-30 2017-06-16 庄信万丰股份有限公司 示踪剂和标记产品中示踪剂的方法
JP5831340B2 (ja) * 2012-04-05 2015-12-09 住友金属鉱山株式会社 銀粉
CA2869732C (en) 2012-04-12 2018-04-03 Kristin Weidemaier Methods, systems, and devices for detecting and identifying microorganisms in microbiological culture samples
USD690826S1 (en) 2012-04-12 2013-10-01 Becton Dickinson And Company Vessel assembly
JP6654897B2 (ja) 2012-08-31 2020-02-26 スローン − ケタリング・インスティテュート・フォー・キャンサー・リサーチ 粒子、方法およびその使用
AU2013361366B2 (en) 2012-12-19 2018-10-18 Sloan-Kettering Institute For Cancer Research Multimodal particles, methods and uses thereof
CA2900686A1 (en) 2013-02-20 2014-08-28 Sloan-Kettering Institute For Cancer Research Wide field raman imaging apparatus and associated methods
US9250074B1 (en) 2013-04-12 2016-02-02 Hrl Laboratories, Llc Resonator assembly comprising a silicon resonator and a quartz resonator
US9599470B1 (en) 2013-09-11 2017-03-21 Hrl Laboratories, Llc Dielectric high Q MEMS shell gyroscope structure
US9977097B1 (en) 2014-02-21 2018-05-22 Hrl Laboratories, Llc Micro-scale piezoelectric resonating magnetometer
US10912947B2 (en) 2014-03-04 2021-02-09 Memorial Sloan Kettering Cancer Center Systems and methods for treatment of disease via application of mechanical force by controlled rotation of nanoparticles inside cells
US9991863B1 (en) 2014-04-08 2018-06-05 Hrl Laboratories, Llc Rounded and curved integrated tethers for quartz resonators
WO2015171561A1 (en) 2014-05-05 2015-11-12 The Regents Of The University Of California Determining fluid reservoir connectivity using nanowire probes
ES2553027B1 (es) 2014-06-03 2016-09-13 Consejo Superior De Investigaciones Cientificas Un sistema para aplicaciones de biodetección
JP2017523181A (ja) 2014-07-28 2017-08-17 メモリアル スローン−ケタリング キャンサー センター 医療用同位体のためのユニバーサル結合剤としての金属（メタロイド）カルコゲンナノ粒子
US10308505B1 (en) 2014-08-11 2019-06-04 Hrl Laboratories, Llc Method and apparatus for the monolithic encapsulation of a micro-scale inertial navigation sensor suite
DE102014018726A1 (de) * 2014-12-16 2016-06-16 Giesecke & Devrient Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Prüfung von Merkmalsstoffen
US10031191B1 (en) 2015-01-16 2018-07-24 Hrl Laboratories, Llc Piezoelectric magnetometer capable of sensing a magnetic field in multiple vectors
US10919089B2 (en) 2015-07-01 2021-02-16 Memorial Sloan Kettering Cancer Center Anisotropic particles, methods and uses thereof
US10110198B1 (en) 2015-12-17 2018-10-23 Hrl Laboratories, Llc Integrated quartz MEMS tuning fork resonator/oscillator
US10175307B1 (en) 2016-01-15 2019-01-08 Hrl Laboratories, Llc FM demodulation system for quartz MEMS magnetometer
JP6963570B2 (ja) * 2016-02-26 2021-11-10 アジレント・テクノロジーズ・インクAgilent Technologies, Inc. 求核剤の標識を向上するためのビスピリジンの使用
EP3222998A1 (en) * 2016-03-24 2017-09-27 The Procter and Gamble Company Process for making a liquid laundry detergent composition
KR101986531B1 (ko) * 2016-08-09 2019-06-07 한양대학교 에리카산학협력단 광학 기반 바이오센싱을 위한 이중 금속 나노클러스터 및 전도성 고분자 구획을 포함한 이방성 나노구조체, 이의 제조 방법 및 이의 응용
KR102153948B1 (ko) * 2017-09-22 2020-09-09 한양대학교 에리카산학협력단 이방성 이중금속 나노스타, 이의 나노클러스터 구조체, 제조방법 및 이의 응용
DE102019122079B4 (de) * 2019-08-16 2021-04-08 Leibniz-Institut Für Polymerforschung Dresden E.V. Verfahren zur bestimmung von nanopolymerpartikeln
KR102246333B1 (ko) * 2019-09-05 2021-04-29 한국표준과학연구원 표면 증강 라만 산란용 라만 활성 입자 및 이의 제조방법
CN112296349B (zh) * 2020-09-24 2022-04-01 河北工程大学 一种戒指状Au纳米圆环的制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5023139A (en) 1989-04-04 1991-06-11 Research Corporation Technologies, Inc. Nonlinear optical materials
US5376556A (en) * 1989-10-27 1994-12-27 Abbott Laboratories Surface-enhanced Raman spectroscopy immunoassay
US5266498A (en) 1989-10-27 1993-11-30 Abbott Laboratories Ligand binding assay for an analyte using surface-enhanced scattering (SERS) signal
US5448582A (en) * 1994-03-18 1995-09-05 Brown University Research Foundation Optical sources having a strongly scattering gain medium providing laser-like action
US5609907A (en) * 1995-02-09 1997-03-11 The Penn State Research Foundation Self-assembled metal colloid monolayers
US5828450A (en) 1995-07-19 1998-10-27 Kyoto Dai-Ichi Kagaku Co., Ltd. Spectral measuring apparatus and automatic analyzer
JP2965502B2 (ja) * 1996-02-20 1999-10-18 株式会社京都第一科学 表面増強ラマン散乱測定による分析方法
JP4068677B2 (ja) * 1996-10-25 2008-03-26 アークレイ株式会社 遺伝子の分析方法およびそれに用いる遺伝子分析用キット
JPH10160737A (ja) * 1996-12-03 1998-06-19 Dainippon Printing Co Ltd 光学的分析装置用測定チップ及びその製造方法
AUPP004497A0 (en) * 1997-10-28 1997-11-20 University Of Melbourne, The Stabilized particles
US6149868A (en) 1997-10-28 2000-11-21 The Penn State Research Foundation Surface enhanced raman scattering from metal nanoparticle-analyte-noble metal substrate sandwiches
WO1999027350A1 (en) * 1997-11-26 1999-06-03 The Dow Chemical Company Online measurement of crystallinity in semicrystalline polymers by raman spectroscopy
US6219137B1 (en) * 1998-12-03 2001-04-17 Lockheed Martin Energy Research Corporation Nanoprobe for surface-enhanced Raman spectroscopy in medical diagnostic and drug screening

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