JP2003511666A - Novel surface-enhanced Raman scattering (SERS) -active substrate and method of connecting Raman spectroscopy to capillary electrophoresis (CE) - Google Patents

Novel surface-enhanced Raman scattering (SERS) -active substrate and method of connecting Raman spectroscopy to capillary electrophoresis (CE)

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JP2003511666A
JP2003511666A JP2001528672A JP2001528672A JP2003511666A JP 2003511666 A JP2003511666 A JP 2003511666A JP 2001528672 A JP2001528672 A JP 2001528672A JP 2001528672 A JP2001528672 A JP 2001528672A JP 2003511666 A JP2003511666 A JP 2003511666A
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sers
substrate
eluate
raman
silver
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Application number
JP2001528672A
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Japanese (ja)
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ナタン,マイケル・ジェイ
ヘ,リン
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サーロメッド・インコーポレーテッド
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Publication date
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    • G01N21/65Raman scattering
    • G01N21/658Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、従来技術の基体よりも高いSERS増強及び再現性を提供するラマン分光のための、新規な表面増強されたラマン散乱(SERS)活性基体(42)を提供する。本発明は、キャピラリー電気泳動(CE)とラマン分光の間の新規な接続(45)も提供する。 Summary of the Invention The present invention provides a novel surface enhanced Raman scattering (SERS) active substrate (42) for Raman spectroscopy that provides higher SERS enhancement and reproducibility than prior art substrates. . The present invention also provides a novel connection (45) between capillary electrophoresis (CE) and Raman spectroscopy.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 発明の分野 本発明は、ラマン分光の技術、特に表面強化されたラマン散乱(SERS)−
に基づくラマン分光の技術に関する。本発明は、新規なSERS−活性基体を提
供し、また、SERS−に基づくラマン分光とキャピラリー電気泳動(CE)の
間の新規な接続も提供する。 発明の背景 ラマン分光分析は、当業界においてよく知られる、超高感度化学分析方法であ
る。上記技術は、分子上に入射する光量子のエネルギーが分子結合の異なる振動
様式にカップリングするラマン効果に依存する。そのようなカップリングは、入
射する光量子のいくつかが、入射光のエネルギーとは異なるエネルギー(波長)
範囲の分子により適応性なしに散乱することを引き起こす。入射光量子(波長=
λ入射)と散乱光量子(波長=λ散乱)の間の相異は、ラマンシフトと呼ばれる
。1/λ入射−1/λ散乱を計算することにより、ラマンシフトは波数(cm-1 )にて数値で表現することができる。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to Raman spectroscopy techniques, in particular surface-enhanced Raman scattering (SERS)-
Based on Raman spectroscopy technology. The present invention provides a novel SERS-active substrate and also provides a novel connection between SERS-based Raman spectroscopy and capillary electrophoresis (CE). BACKGROUND OF THE INVENTION Raman spectroscopy is an ultrasensitive chemical analysis method well known in the art. The above technique relies on the Raman effect in which the energy of the photons incident on the molecule is coupled to the different modes of vibration of the molecular bond. In such coupling, some of the incident photons have different energy (wavelength) from the energy of the incident light.
Causes non-adaptive scattering by a range of molecules. Incident light quantum (wavelength =
The difference between λ incident) and scattered light quantum (wavelength = λ scattering) is called Raman shift. The Raman shift can be expressed numerically by wave number (cm −1 ) by calculating 1 / λ incident −1 / λ scattering.

【0002】 ラマンスペクトルは波数対強度のプロットである。特定の分子構造は特定の量
のエネルギーの入射光量子を奪い、それにより、ラマンスペクトル内の特定の波
数位置においてバンドを出現させる。各バンドの強度の値は分子構造の濃度に比
例する。したがって、ラマン分光は未知の分子組成のサンプルについての構造デ
ータ及び定量性データを生じ得る。
Raman spectra are plots of wavenumber versus intensity. A particular molecular structure robs an incident photon of a certain amount of energy, thereby causing a band to appear at a particular wavenumber position in the Raman spectrum. The intensity value of each band is proportional to the concentration of the molecular structure. Therefore, Raman spectroscopy can yield structural and quantitative data for samples of unknown molecular composition.

【0003】 通常レーザーにより供給されるラマン分光の入射照度は、顕微鏡の配置により
分光器を構築するならば、小さな点に濃縮され得る。ラマンシグナルがレーザー
パワーに直線比例するので、上記装置の感度を最適化するために、サンプルにお
ける光強度が極めて高くなり得る。さらに、分子のラマン応答は本質的には瞬時
に生じるので(どんな長命の高エネルギー中間体状態もなく)、この高い強度の
光によるラマン活性分子の光漂白は不可能である。これは、ラマン分光を蛍光分
光とは全く対照的にさせ、光漂白が多くの応用を劇的に制限する。さらに、ラマ
ンスペクトルはあらゆる励起周波数において獲得されることができ、それにより
、光化学の逆作用又はバックグラウンド蛍光を最少にする励起波長が選択される
のを可能にする。
The incident illuminance of Raman spectroscopy, which is usually supplied by a laser, can be concentrated to small spots if the spectrograph is constructed with a microscope arrangement. Since the Raman signal is linearly proportional to the laser power, the light intensity in the sample can be very high in order to optimize the sensitivity of the device. Moreover, the Raman response of the molecule occurs essentially instantaneously (without any long-lived, high-energy intermediate states), so photobleaching of Raman-active molecules with this high intensity of light is not possible. This makes Raman spectroscopy in stark contrast to fluorescence spectroscopy, and photobleaching dramatically limits many applications. In addition, Raman spectra can be acquired at any excitation frequency, allowing the excitation wavelength to be selected which minimizes photochemical counteractions or background fluorescence.

【0004】 ラマン効果は、ラマン活性分子を、構築された新規な金属表面(例えば、金、
銀、又は銅)に、典型的には吸着を通して接近させることにより、少なくとも1
6倍増強され得る。増強は、ラマン活性分子を同じく他の特定の金属(例えば
、ナトリウム及びカリウム)の構築された表面に接近させた場合に観察すること
もできる。この表面増強されたラマン散乱(SERS)が生じる機構はよく理解
されていないが、しかし、(i)光の局部の強度を増強する金属中の表面のプラ
ズモン共鳴、及び;(ii)金属表面とラマン活性分子の間の電荷転移複合体の
形成と続く転移の組み合わせによりもたらされると考えられる。SERS効果を
示す基体はSERS−活性基体、あるいはSERS基体と呼ばれる。本明細書に
おいて使用される用語SERSは、表面増強されたラマン散乱の物理現象、及び
SERS−活性基体に関連した分析物のラマン分光の両方を意味する。
The Raman effect is the Raman-active molecule that allows a new metallic surface to be constructed (eg, gold,
Silver, or copper) by at least 1
Can be enhanced by a factor of 0 6 . Enhancement can also be observed when the Raman active molecule is also brought close to the constructed surface of other specific metals (eg sodium and potassium). The mechanism by which this surface-enhanced Raman scattering (SERS) occurs is not well understood, but (i) plasmon resonance of the surface in the metal to enhance the local intensity of light, and (ii) the metal surface It is believed to result from the combination of the formation of a charge transfer complex between the Raman active molecules and the subsequent transfer. Substrates exhibiting the SERS effect are called SERS-active substrates or SERS substrates. As used herein, the term SERS refers to both the physical phenomenon of surface-enhanced Raman scattering and Raman spectroscopy of analytes associated with SERS-active substrates.

【0005】 ラマン活性吸着質の下塗りの単層(submonolayers)の検出は、
SERSを用いて容易に達成できる。さらに、SERSは、蛍光の識別、水性媒
体中の制限された干渉、及び環境をさまざまに感知することにおいて使用される
能力において利点を呈する。SERSは多くの分離技術を連結することにも成功
しており、ポリマー、染料、環境分子及び生物分子の定量及び定性分析のための
ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、及び流動注入分析を含む。
The detection of sublayers of Raman-active adsorbates is
It can be easily achieved using SERS. In addition, SERS offers advantages in fluorescence discrimination, limited interference in aqueous media, and the ability to be used in various sensing of the environment. SERS has also been successful in linking many separation techniques, including gas chromatography, liquid chromatography, and flow injection analysis for quantitative and qualitative analysis of polymers, dyes, environmental and biomolecules.

【0006】 これまで、SERSは価値のない分析手段であった;しかしながら、SERS
−活性基体からのシグナル応答における可変性は、技術がその多くの可能性を達
成することを制限させた。SERS−活性基体の光学特性が、特徴のサイズ、形
態、相互特徴空間及び表面特性間のカップリングの範囲に決定的に依存すること
は当業界において知られている。当業界は有力な基体構造及び製造技術の報告を
含む。例は、電気化学上粗くした電極、金属のレーザー融蝕、コロイド状金又は
銀粒子の凝集、化学エッチングされた金属表面、及び蒸着された金属フィルムを
含む。さらに、シラン化ガラス表面上に固定化された、銀コートされたコロイド
状の金のマイクロアレイを含む有効な2層SERS基体が、引用によりその全体
が本明細書に取り込まれる、Bright,R.M et al,”Chemi
cal and Electrochemical Ag Depositio
n onto Preformed Au Colloid Properti
es”Langmuir 12:810−817(1996)に記載される。こ
の2層のSERS基体は、金の好ましい特性−即ち単一分散性及び操作の容易性
−と、銀の優秀なSERS増強因子とを兼備する。
So far, SERS has been a worthless analytical tool; however, SERS
The variability in the signal response from active substrates has limited the technology to achieve its many potentials. It is known in the art that the optical properties of SERS-active substrates are critically dependent on the size of features, morphology, mutual feature space and extent of coupling between surface properties. The art includes a report on the dominant substrate structures and manufacturing techniques. Examples include electrochemically roughened electrodes, laser ablation of metals, agglomeration of colloidal gold or silver particles, chemically etched metal surfaces, and evaporated metal films. In addition, an effective bilayer SERS substrate comprising silver coated colloidal gold microarrays immobilized on a silanized glass surface is described in Bright, R. et al. M et al, “Chemi
cal and Electrochemical Ag Depositio
nonto Preformed Au Colloid Properti
es "Langmuir 12: 810-817 (1996). This two-layer SERS substrate has the favorable properties of gold-monodispersity and ease of operation-and the excellent SERS enhancer of silver. Combine.

【0007】 これらの先行技術の間で、蒸気により蒸着させた銀フィルムを用いたSERS
−活性基体の製造が、その安定性及び操作容易性から評判がよい。蒸気により蒸
着させた薄い金属フィルムの形態特性及び光学特性に対するSERS活性の依存
性は、蒸着速度、結合構造、及び温度の函数として当業界において広く研究され
てきた。表面の粗さを良好に制御するために、マイクロ粒子、例えばラテックス
ビーズ、蒸着されたシリカ、及びアルミナ粉末の表面上への蒸着前の固定化によ
りいくつかの試みも報告された。基体の増強は一定のレベルまで改善されたが、
基体の製造の再現性は多くのSERSの応用において重要な制限因子をいまだに
残す。本発明の目的は、これらの先行技術の制限に接近する新規なSERS−活
性基体を提供することである。特定すれば、本発明の目的は、増強が増大した因
子及び製造再現性が増大したSERS基体を提供することである。
Among these prior art, SERS with vapor deposited silver film
-The production of active substrates is popular due to its stability and ease of handling. The dependence of SERS activity on the morphological and optical properties of vapor deposited thin metal films has been extensively studied in the art as a function of deposition rate, bonding structure, and temperature. Some attempts have also been reported by pre-deposition immobilization of microparticles such as latex beads, evaporated silica, and alumina powder on the surface for better control of the surface roughness. Substrate enhancement improved to a certain level,
The reproducibility of substrate fabrication remains an important limiting factor in many SERS applications. It is an object of the present invention to provide new SERS-active substrates that approach these limitations of the prior art. In particular, it is an object of the present invention to provide SERS substrates with increased enhancement factors and increased manufacturing reproducibility.

【0008】 SERSの検出方法としての応用を拡張することも、本発明の目的である。特
に、SERSと、キャピラリー電気泳動(CE)の技術とを接続することが、本
発明の目的である。CEは、ナノリットル容量のサンプルの、その迅速で、有効
で、且つ高解析の分析に関して当業界において知られており、そして単純な金属
イオンから大きな分子、例えば蛋白質及びDNA断片までに及ぶ様々な分析物に
使用される有力な分離技術となってきた。CEは、典型的には、長く融合させた
シリカキャピラリー(いくつかの応用においては100cmまでの長さ、10μ
m未満の内径)の一端にサンプルを注入し、次にキャピラリーの両端を横切る極
めて高い電位差を適用することにより達成される。注入されたサンプル内の分析
物は別の時間におけるキャピラリー溶出物中のその電荷/サイズ比に基づいて他
方から分離される。この技術の範囲は、キャピラリーアレイ電気泳動の緊急性、
ヒトゲノム計画のために使用される主要な技術及び生物学アッセイが単純なチッ
プ上で実施される場合の最小化CEによりさらに拡張されてきた。
It is also an object of the present invention to extend its application as a SERS detection method. In particular, it is an object of the present invention to connect SERS with capillary electrophoresis (CE) technology. CE is known in the art for its rapid, efficient, and high-resolution analysis of nanoliter volume samples and ranges from simple metal ions to large molecules such as proteins and DNA fragments. It has become a dominant separation technique used for analytes. CEs are typically fused silica capillaries (in some applications up to 100 cm long, 10 μm long in some applications).
This is accomplished by injecting the sample at one end (inside diameter <m) and then applying a very high potential difference across the ends of the capillary. The analyte in the injected sample is separated from the other based on its charge / size ratio in the capillary eluate at another time. The scope of this technology is the urgency of capillary array electrophoresis,
The key techniques and biological assays used for the human genome project have been further extended by minimized CE when performed on a simple chip.

【0009】 感度の低さにも拘わらず、カラム上のUV吸光検出は、その低コスト及び柔軟
性のため、はるかにもっとも共通のCE分離監視手段である。レーザー誘導蛍光
(LIF)ははるかに高い感度を提供するが、蛍光分析物を必要とする。誘導化
戦略が開発されて別な方法により非蛍光分析物の検出を可能にしたが、これらの
プロセスは時間を浪費して難しい。電気化学、温度最適化、及び化学発光法を含
む他の検出アプローチが成功の程度を変えて探索された。しかしながら、上記技
術のいずれも保持時間を超えて分析物についての定性情報を提供できない。保持
時間のみによる構造決定はあらかじめサンプルの広範囲な情報を要求するから(
即ち、使用される特定の実験条件下での各成分の保持時間の情報と組み合わされ
た、サンプルのありそうな成分の情報)、これらの方法を用いた未知成分の同定
は全く複雑である。
Despite its low sensitivity, UV absorption detection on a column is by far its most common CE separation monitoring tool because of its low cost and flexibility. Laser induced fluorescence (LIF) offers much higher sensitivity but requires a fluorescent analyte. Derivatization strategies have been developed to allow the detection of non-fluorescent analytes by other methods, but these processes are time consuming and difficult. Other detection approaches, including electrochemistry, temperature optimization, and chemiluminescence, have been explored with varying degrees of success. However, none of the above techniques can provide qualitative information about the analyte beyond the retention time. Structure determination based only on retention time requires a wide range of sample information in advance (
The identification of unknown components using these methods is quite complex, i.e. the information on the likely components of the sample combined with the information on the retention time of each component under the particular experimental conditions used.

【0010】 この欠点を回避するため、質量分光分析(MS)がCEの別の検出法として開
発された。MSは、断片化パターンに基づいて分子質量データ及び構造情報を提
供し、そしてCEと接続することに成功した。しかしながら、この技術はしばし
ば複雑なCE/MS接続を必要とし、装置のデザインにおいて難題をもつ。
To circumvent this drawback, mass spectroscopy (MS) was developed as another detection method for CE. MS provided molecular mass data and structural information based on the fragmentation pattern and was successfully connected to CE. However, this technique often requires complex CE / MS connections and presents challenges in device design.

【0011】 Morrisと共同研究者らは、CEのためのオンラインの慣用(非SERS
)ラマン検出を証明した。例えば、彼らは、10μMの硝酸塩(620ppb)
及び過塩素酸塩(1ppm)の検出を報告したが、硝酸塩(1047cm-1)と
過塩素酸塩(934cm-1)のラマンバンドが3分未満の分離時間にて測定され
た。不幸なことに、ラマン散乱に固有の弱いシグナルがマイクロモラー未満の濃
度の検出を極めて困難にさせる。検出限界は典型的には等速電気泳動のサンプル
濃縮の補助を伴って約10-7Mの範囲である。
Morris and co-workers have developed an online convention for CE (non-SERS
) Proved Raman detection. For example, they use 10 μM nitrate (620 ppb)
And reported detection of perchlorate (1 ppm), but Raman bands of nitrate (1047 cm -1 ) and perchlorate (934 cm -1 ) were measured with a separation time of less than 3 minutes. Unfortunately, the weak signal inherent in Raman scattering makes detection of sub-micromolar concentrations extremely difficult. The limit of detection is typically in the range of about 10 -7 M with the aid of isocratic sample concentration.

【0012】 Nirodeと共同研究者らは、ランニングバッファー中にコロイド状の銀を
SERS基体として用いるCEにおける直接のカラム上のSERS検出を証明し
、引用によりその全体を本明細書に取りこむ、Anal.Chem.72:18
66−1871(2000)に記載されるとおりである。この技術においては、
ラマンマイクロプローブ装置を使用することにより、電気泳動の間にキャピラリ
ーの壁を通してラマンスペクトルを得た(「オンザフライ」SERS検出)。こ
のアプローチを用いた検出限界は研究されたモデル分析物(ローダミン6G)に
関して約10-9Mであることがわかった。この方法の明らかな有望さにも拘わら
ず、多くの欠点がある。第1に、ランニングバッファー中のコロイド状銀の存在
が同じサンプルの電気泳動分離を干渉すると予測できる。第2に、コロイド状銀
が、幾分粗く、可変性であり、そして最適ではないSERS基体であり、そのた
め、SERSの完全な感度の能力が実現できない。第3に、分析物のほんの僅か
な一部しかCEの間にコロイド状銀に結合しないらしい。第4に、移動する分析
物上にSERSを実施することにより引き起こされる人工物を最少にするため、
電気泳動の電圧を低く維持しなければならず(即ち、電気泳動分離の時間を延長
する)、そして短いSERSスペクトルの積算時間を用いなければならない(低
感度を導く)。最後に、銀粒子が徐々にキャピラリーの壁の上に堆積し、分析物
のSERS応答の下落を導く。
[0012] Nirode and coworkers have demonstrated SERS detection on columns directly in CE using colloidal silver as a SERS substrate in running buffer, which is incorporated herein by reference in its entirety in Anal. Chem. 72:18
66-1871 (2000). In this technology,
Raman spectra were obtained through the wall of the capillary during electrophoresis ("on the fly" SERS detection) by using a Raman microprobe device. The limit of detection using this approach was found to be about 10 -9 M for the model analyte studied (Rhodamine 6G). Despite the obvious promise of this method, there are many drawbacks. First, the presence of colloidal silver in the running buffer can be expected to interfere with the electrophoretic separation of the same sample. Second, colloidal silver is a somewhat rough, variable, and non-optimal SERS substrate, so the full sensitivity capability of SERS cannot be realized. Third, only a small fraction of the analyte appears to bind to colloidal silver during CE. Fourth, to minimize the artifacts caused by performing SERS on moving analytes,
The electrophoretic voltage must be kept low (ie the electrophoretic separation time extended) and a short SERS spectral integration time must be used (leading to low sensitivity). Finally, silver particles are gradually deposited on the walls of the capillary leading to a decline in the SERS response of the analyte.

【0013】 本発明の目的は、もっとも高い増強因子を伴うSERS基体が使用されること
を可能にするCEとSERSの間の接続を提供することであり、この発明により
提供される新規なSERS基体を含む。 発明の概要 本発明は、新規なSERS基体を提供する。好ましい態様において、上記基体
は、固相支持体上のマイクロ粒子の下塗り単層(submonolayer)を
含み、各マイクロ粒子は銀コロイド状金粒子からなり、マイクロ粒子が銀フィル
ムの薄くて連続しない層上に位置する。上記3層の基体は優秀な再現性を示す:
単一の3層基体の別の領域内のスペクトルの偏差が、別の製造バッチからの個々
の3層基体間に観察されたスペクトル偏差と同じ桁である。さらに、上記3層S
ERS基体はピコグラムより低い量の分析物の日常の検出を可能にする。
It is an object of the present invention to provide a connection between CE and SERS that allows a SERS substrate with the highest enhancement factor to be used, the novel SERS substrate provided by this invention. including. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a novel SERS substrate. In a preferred embodiment, the substrate comprises a sublayer of microparticles on a solid support, each microparticle consisting of silver colloidal gold particles, the microparticles being on a thin, discontinuous layer of silver film. Located in. The above three-layer substrate shows excellent reproducibility:
Spectral deviations in different regions of a single 3-layer substrate are of the same order of magnitude as spectral deviations observed between individual 3-layer substrates from different manufacturing batches. Furthermore, the above three layers S
The ERS substrate allows for routine detection of subpicogram amounts of analytes.

【0014】 本発明は、キャピラリー電気泳動と、溶出物検出のための3層SERS基体の
使用を可能にするSERSとの間の新規な接続も提供する。好ましい態様におい
て、キャピラリーを去る溶出物が移動するSERS基体上に蒸着することにより
、直線溶出の痕跡を形成する。溶出物の痕跡を次にラマン顕微鏡により分析する
が、各溶出物のドロップが蒸着した直後か、又は全溶出物の痕跡が蒸着したあと
のいずれかである。溶出物の痕跡は、空間的フォーマットにおいて、CEにより
達成される時間経過順の分離を保つ。結果的に、後の試験のため、又は第2の検
出法を用いたさらなる分析のために、分離結果を保存することができる。電気泳
動及びSERSの工程は別々に実施されるため、上記2つの工程は個別に最適化
することができ、SERSの十分な感度が活用されることを可能にさせる。さら
に、「オフライン」SERS検出はキャピラリーの全長を分離のために使用でき
、それにより、CEの解析の可能性を最大にする。 好ましい態様の詳細な説明 3層のSERS基体 一つの態様において、本発明は、固相支持体上に付着したマイクロ粒子の下塗
り単層を含み、各マイクロ粒子は第1の不活性な金属被覆(clad)及び第2
の不活性金属のコロイド状粒子を含み、上記マイクロ粒子が第2の不活性金属の
薄くて連続しないフィルムにより被覆された、新規なSERS活性基体を提供す
る。
The present invention also provides a novel connection between capillary electrophoresis and SERS, which allows the use of a three-layer SERS substrate for eluate detection. In a preferred embodiment, the eluate leaving the capillary is deposited on a moving SERS substrate to form a trace of linear elution. The eluate traces are then analyzed by Raman microscopy, either immediately after each eluate drop is deposited, or after all eluate traces have been deposited. The eluate traces, in spatial format, retain the chronological separation achieved by CE. Consequently, the separation results can be saved for later testing or for further analysis with the second detection method. Since the electrophoretic and SERS steps are performed separately, the above two steps can be optimized separately, allowing the full sensitivity of SERS to be exploited. In addition, "off-line" SERS detection can use the entire length of the capillary for separation, thereby maximizing the potential for CE analysis. Detailed Description of the Preferred Embodiments Three Layer SERS Substrate In one embodiment, the present invention comprises a subbing monolayer of microparticles deposited on a solid support, each microparticle comprising a first inert metal coating ( clad) and second
To provide a novel SERS-active substrate comprising colloidal particles of an inert metal of, wherein the microparticles are coated with a thin, non-continuous film of a second inert metal.

【0015】 好ましい態様において、上記基体は、最初に、第1の不活性金属を固相支持体
上に含むコロイド状金属粒子を固定化し、次に、上記固定化されたコロイド状粒
子を、化学的に還元した形態の第2の不活性金属を含むプレーティング溶液でコ
ートすることにより、合成することができる。最後に、その結果の被覆コロイド
状粒子に、第2の不活性金属の不連続層により蒸着コートする。
In a preferred embodiment, the substrate first immobilizes colloidal metal particles comprising a first inert metal on a solid support, and then chemically immobilizes the immobilized colloidal particles. It can be synthesized by coating with a plating solution containing the second inert metal in a chemically reduced form. Finally, the resulting coated colloidal particles are vapor coated with a discontinuous layer of a second inert metal.

【0016】 好ましい態様において、上記第1の不活性金属は金であり、そして第2の不活
性金属は銀である。この組成のSERS基体をAu−Ag−Ag基体と呼ぶ。好
ましくは、金コロイドが約12nm直径のコロイドであり、そして銀フィルムが
約10nm−30nm厚、もっとも好ましくは20nm厚である。
In a preferred embodiment, the first inert metal is gold and the second inert metal is silver. The SERS substrate of this composition is called an Au-Ag-Ag substrate. Preferably, the gold colloid is a colloid of about 12 nm diameter and the silver film is about 10 nm-30 nm thick, most preferably 20 nm thick.

【0017】 図1は、Au−Ag−Ag基体の合成の一つの態様における段階を模式的に描
写する。ガラススライド10を最初にオルガノシラン、例えば3−メルカプトプ
ロピルメチル−ジメトキシシラン(MPMDMS)で誘導化する。MPMDMS
がガラス表面上に自己集合した単層11を形成する;金コロイド12がMPMD
MSのチオ基を通して結合することによりガラススライド上に金コロイドのマイ
クロアレイを形成することができる。ガラススライド上へ金コロイドを固定化す
るための他の可能な方法及び試薬は当業者に知られている。固定化後、金コロイ
ドを、次に、プレーティング溶液、例えばLI Agプレーティング溶液(Na
noprobes,Inc.から市販されている)から化学的に還元されたAg + で処理することにより、金コロイド上に銀コーティング13を形成する。最後
に、銀14の不連続な層を上記銀−被覆金コロイド上に、熱蒸着システム内に上
記ガラススライドを置くことにより蒸着させる。実施例1は、Au−Ag−Ag
基体の合成の詳細なプロトコルの例を提供する。
[0017]   Figure 1 schematically depicts the steps in one embodiment of the synthesis of Au-Ag-Ag substrate.
Make a copy. The glass slide 10 is first placed on an organosilane, such as 3-mercaptope.
Derivatize with ropylmethyl-dimethoxysilane (MPMDMS). MPMDMS
Form a self-assembled monolayer 11 on the glass surface; colloidal gold 12 is MPMD
By attaching the thio group of MS to the colloid of gold on the glass slide,
A black array can be formed. Immobilize colloidal gold on a glass slide
Other possible methods and reagents for are known to those skilled in the art. After fixing, gold colloid
And then a plating solution, such as LI Ag plating solution (Na
noprobes, Inc. (Commercially available from + To form a silver coating 13 on the gold colloid. last
Then, a discontinuous layer of silver 14 is deposited on the silver-coated gold colloid in the thermal evaporation system.
Evaporate by placing a glass slide. Example 1 is Au-Ag-Ag.
An example of a detailed protocol for substrate synthesis is provided.

【0018】 SERS活性基体の光学特性は、特徴のサイズ、形態、相互特徴空間及び表面
特性間のカップリングの範囲に決定的に依存することは当業界において知られて
いる。好ましい態様において、コロイドサイズ、蒸発蒸着の速度、及び蒸発蒸着
工程の長さ(第2の不活性金属の厚さ)は、3層基体のSERS増強を最大にす
るために変更される。特に好ましい態様において、これらの因子を選択すること
により、蒸着された第2の不活性金属がコロイド状粒子の間に別個の「島」を形
成し、並びにコロイド状粒子のサイズを大きくさせるような、基体を得る。単一
の理論又は仮説により拘束されることなく、分析物の吸着のための表面面積を増
加させ、且つ「棒に類似の(rod−like)」効果を通して電磁増強を増加
させることにより、この基体形態がSERS活性を増強すると信じられ、引用に
よりその全体を本明細書に取り込む、Creighton,J.A.The S
election Rules for Surface−Enhanced
Raman Spectroscopy,Clark,R.J.H.and H
ester,R.E.,編;John Wiley & Sons Ltd.,
1988;Vol.16,pp 37−89に記載されるとおりである。12n
mコロイドを用いるAu−Ag−Ag基体に関しては、20nm厚の銀の被覆を
、蒸発により0.1nm 秒-1−0.5nm 秒-1の速度で蒸着させる。SER
S基体のイメージはタッピングモードにおいてAtomic Force Mi
croscopy(AFM)又はField Emission Scanni
ng Microscopy(FE−SEM)の何れかにより得ることができる
It is known in the art that the optical properties of SERS active substrates are critically dependent on the size of the features, morphology, mutual feature space and extent of coupling between surface properties. In a preferred embodiment, the colloid size, evaporation rate, and evaporation step length (second inert metal thickness) are modified to maximize SERS enhancement of the trilayer substrate. In a particularly preferred embodiment, the choice of these factors is such that the deposited second inert metal forms discrete "islands" between the colloidal particles, as well as increasing the size of the colloidal particles. , A substrate is obtained. Without being bound by a single theory or hypothesis, the substrate is increased by increasing the surface area for analyte adsorption and increasing the electromagnetic enhancement through a "rod-like" effect. The morphology is believed to enhance SERS activity and is incorporated herein by reference in its entirety in Creighton, J. et al. A. The S
selection Rules for Surface-Enhanced
Raman Spectroscopy, Clark, R.M. J. H. and H
ester, R.A. E. , Ed., John Wiley & Sons Ltd. ,
1988; Vol. 16, pp 37-89. 12n
For the Au-Ag-Ag substrate using m colloid, a coating of 20nm thick silver, it is deposited at a rate of 0.1nm sec -1 -0.5 nm s -1 by evaporation. SER
The image of the S substrate is Atomic Force Mi in tapping mode.
crosscopy (AFM) or Field Emission Scanni
ng Microscopy (FE-SEM).

【0019】 図2は、図1に示された基体の各々の上にドロップコートされた2μLの0.
1−mMのトランス−1,2−ビス(4−ピリジル)エチレン(BPE)溶液の
SERSスペクトルを比較することにより提供される3層の基体のSERS活性
の増強を示す。単にシラン化したガラス表面(トレースa)又はコロイド状金マ
イクロアレイ表面(トレースb)にはSERSシグナルが観察されなかった。著
しいSERSシグナルが2層基体(銀−被覆金コロイド)(曲線c)上に観察で
きる。3層のAu−Ag−Ag基体(20nm厚の銀被覆)(曲線d)は約20
%の蛍光バックグラウンド低下及び2層基体に比較して3倍より大きいシグナル
増強を有する(1071cm-1から1271cm-1のピーク面積を積算すること
により測定された)。実施例2は、図2に提示されたデータを得るために使用さ
れた実験プロトコルを提供する。
FIG. 2 illustrates 2 μL of 0.1% drop coated onto each of the substrates shown in FIG.
Figure 3 shows the enhanced SERS activity of a three layer substrate provided by comparing the SERS spectra of 1-mM trans-1,2-bis (4-pyridyl) ethylene (BPE) solutions. No SERS signal was observed on the simply silanized glass surface (trace a) or the colloidal gold microarray surface (trace b). A significant SERS signal can be observed on the bilayer substrate (silver-coated gold colloid) (curve c). Three layers of Au-Ag-Ag substrate (20 nm thick silver coating) (curve d) is about 20.
It has a% fluorescence background reduction and a signal enhancement greater than 3-fold compared to the bilayer substrate (measured by integrating the peak areas from 1071 cm -1 to 1271 cm -1 ). Example 2 provides the experimental protocol used to obtain the data presented in FIG.

【0020】 本発明の3層基体は、特定の分析物の存在を検出することが必要とされるあら
ゆる応用において有用である。それらの大きな増強因子のために、本基体は低濃
度にて存在する分析物の検出に特に有用である。特に、上記基体は生物学上の流
体中に低濃度にて存在する生物分子の検知に有用である。本発明の3層SERS
基体の感度は、図3において、環境上重要な化合物1,3,5−トリアジンに関
して示される。1,3,5−トリアジンはもっとも普及して使用される除草剤フ
ァミリーの親化合物である。図3は、該化合物の特徴である926cm-1の標準
化ピーク面積のバンド(環のブレッシング)に対する1,3,5−トリアジンの
ロガリズム濃度のプロットを示す。上記ピーク面積は、生のピーク面積と積算時
間の商を使用することにより標準化された。図3への挿入図は2μLの8x10 -3 M(全部で30秒)及び8x10-8M(45秒)の1,3,5−トリアジンの
SERSスペクトルを示す。本発明の3層基体がピコグラム量の1,3,5−ト
リアジンの検出を低励起パワー及び積算時間の分未満にて可能にさせることが観
察できる。
[0020]   The three-layer substrate of the present invention can be used to detect the presence of specific analytes.
It is useful in all applications. Due to their large enhancement factors, the substrate is low in concentration.
It is particularly useful for detecting analytes that are present in degrees. In particular, the substrate is a biological material.
It is useful for detecting biomolecules present in low concentrations in the body. Three-layer SERS of the present invention
The sensitivity of the substrate depends on the environmentally important compound 1,3,5-triazine in FIG.
Will be shown. 1,3,5-triazine is the most widely used herbicide fu
Amilly's parent compound. FIG. 3 shows the characteristic of the compound, 926 cm.-1Standard
Of the 1,3,5-triazine relative to the band of the peak area (ring blushing)
A plot of logarithmic concentration is shown. The above peak area is the raw peak area and total
It was standardized by using the quotient between. Inset to Figure 3 is 2 μL of 8x10 -3 M (30 seconds in total) and 8x10-8M (45 seconds) of 1,3,5-triazine
3 shows a SERS spectrum. The three-layer substrate of the present invention has picogram amounts of 1,3,5-toluene.
It is expected that riazine detection can be performed with low excitation power and less than the integration time.
I can guess.

【0021】 本発明の3層SERS基体類は、従来技術のSERS基体を超える顕著な改良
であるが、それらの増加されたSERS活性のためみならず、それらが製作され
得る再現性のためである。表1は、同じ3層基体上で5つの異なるスポットにて
採られた10mM BPEの1010、1200、及び1610−1640cm -1 SERSバンドに関するピーク面積を比較する。スペクトル間の良好な再現性
が観察され、全ての相対平均偏差が13%未満である。類似の再現性は同時に製
造された基体に関して及び別々の基体バッチにおいて実現することができる;基
体バッチはスライドの群として定義され、蒸着チャンバーのスペースの制限のた
めに典型的には8つであり、同時に各製作工程を経る。表2は、6つの異なる基
体バッチからの基体上の10mM BPEのSERSスペクトルに関するピーク
面積の比較を与える。再び、良好な再現性が観察され、そして平均相対偏差が単
一基体と同じ桁であり、全ての値が12%未満である。8カ月の期間にわたり製
作されたバッチに関してデータを回収したことにも注意を払うべきであり、さら
に、本発明の再現性ある基体を作成する能力を証明する。 キャピラリー電気泳動とSERSの接続 本発明の別の側面において、SERS基体をキャピラリー電気泳動(CE)に
接続する方法が教示される。好ましい態様において、解明された分析物を含むキ
ャピラリーからの溶出物がSERS基体上に蒸着されるように、SERS基体を
電気泳動キャピラリーの出口の下に配置する。SERS基体は、溶出物と共に解
明された分析物がSERS基体の異なる領域にて蒸着されることを可能にする翻
訳手段を付随する。図4は、翻訳手段がコンピューター制御されたx−y翻訳ス
テージ41である特に好ましい態様を示し、コンピューターが基体42の位置及
び速度を制御する。基体は出口44においてキャピラリー43を通る溶出物が直
線の痕跡にて蒸着される様式にて翻訳することができ、例えば、CEにより達成
される時間経過順の分離を保持する連続「S」パターンである。溶出物の痕跡の
可視性を改善するため、マーカー染料を溶出物に含ませてよい。本発明により意
図される一つの適切な染料はKiton Red620である。
[0021]   The three-layer SERS substrates of the present invention represent a significant improvement over prior art SERS substrates.
However, due to their increased SERS activity,
This is because of the reproducibility obtained. Table 1 shows 5 different spots on the same 3-layer substrate.
10 mM BPE 1010, 1200, and 1610-1640 cm taken -1 Compare the peak areas for the SERS band. Good reproducibility between spectra
Are observed and all relative mean deviations are less than 13%. Similar reproducibility made at the same time
Can be realized both on the manufactured substrate and in separate substrate batches;
A body batch is defined as a group of slides, which limits the deposition chamber space.
Therefore, the number is typically eight, and each manufacturing process is performed at the same time. Table 2 shows 6 different groups
Peaks for SERS spectra of 10 mM BPE on substrate from body batch
Gives a comparison of areas. Again, good reproducibility was observed and the average relative deviation was single.
It is in the same order of magnitude as one substrate and all values are less than 12%. Made over a period of 8 months
It should also be noted that the data collected for the batch made was
In particular, the ability to make reproducible substrates of the present invention is demonstrated. Capillary electrophoresis and SERS connection   In another aspect of the invention, the SERS substrate is subjected to capillary electrophoresis (CE).
A method of connecting is taught. In a preferred embodiment, the key containing the resolved analyte is
The SERS substrate is placed so that the eluate from the capillary is deposited on the SERS substrate.
Place below the exit of the electrophoresis capillary. The SERS substrate will dissolve with the eluate.
A transposition that allows the revealed analyte to be deposited on different regions of the SERS substrate.
A translation means is attached. FIG. 4 shows an xy translation scan in which the translation means is computer-controlled.
Is a particularly preferred embodiment of the tage 41, in which the computer determines the position of the substrate
And speed. At the outlet 44, the substrate has a direct flow of eluate passing through the capillary 43.
Can be translated in a manner that is deposited in the traces of lines, eg achieved by CE
Is a continuous "S" pattern that retains the separation in chronological order. Traces of effluent
Marker dyes may be included in the eluate to improve visibility. According to the present invention
One suitable dye illustrated is Kiton Red 620.

【0022】 直線の非重複様式にて溶出物を蒸着する如何なる翻訳様式も本発明により意図
される。さらに、直線の溶出物の痕跡を蒸着するのに使用できる如何なるSER
S基体も意図される。例えば、溶出物は環状の痕跡又は螺旋の痕跡として円筒形
のSERS基体上に蒸着することができる。溶出物は連続又は滴下の何れかにて
蒸着することができる。
Any translation modality that deposits the eluate in a linear, non-overlapping fashion is contemplated by the present invention. In addition, any SER that can be used to deposit traces of linear eluate
S substrates are also contemplated. For example, the eluate can be deposited on the cylindrical SERS substrate as an annular trace or a spiral trace. The eluate can be deposited either continuously or dropwise.

【0023】 一つの態様においては、溶出物の蒸着後に、ラマン分光を使用して、痕跡に沿
った各点においてラマンスペクトルを捕捉する。好ましい態様においては、直接
作用しない(remote)ファイバー−光学プローブ(しばしばラマンマイク
ロプローブと呼ぶ)を用いたラマン分光を用いることにより、溶出物の痕跡を再
トレースする。そのような装置は図4に描写される。レーザー励起光46、好ま
しくはHe−Neレーザー47(632.8nm)からのレーザー励起光が、光
学ファイバー48により顕微鏡対物レンズ49のバックフォーカルプレーンに導
入され、そしてSERS基体42上にフォーカスされる。基体からのSERS光
は、次に、顕微鏡対物レンズ49により集められ、そして光学ファイバー48に
よりラマン分光計410に向けられる。好ましくは、顕微鏡対物レンズは3mm
から8mmの焦点距離を有し、SERS基体上の5μm−10μmのレーザース
ポットサイズを導く。もっとも好ましくは、3mmの対物レンズを使用すること
により20mWの入射照明をフォーカスし、SERSスペクトルが<5秒にて捕
捉されることを可能にする。より長い捕捉時間のためには、より大きなスポット
サイズを使用することが好ましい。当業者にとって、本発明の方法の特定の応用
のために適切なスポットサイズ、レーザーパワー、及び積算時間を決定すること
は日常の実験である。当業者は、より高いレーザーフラックスの使用が長い暴露
時間にてサンプルの損傷を引き起こすかもしれないが、低レーザーフラックスに
比べて増加したSERSシグナルを与えることになることを、実感することにな
る。
In one embodiment, after deposition of the eluate, Raman spectroscopy is used to capture the Raman spectrum at each point along the trace. In a preferred embodiment, Raman spectroscopy with a remote fiber-optical probe (often referred to as Raman microprobe) is used to retrace the traces of the eluate. Such a device is depicted in FIG. Laser excitation light 46, preferably laser excitation light from a He-Ne laser 47 (632.8 nm), is introduced by optical fiber 48 into the back focal plane of microscope objective 49 and focused onto SERS substrate 42. The SERS light from the substrate is then collected by microscope objective 49 and directed by optical fiber 48 to Raman spectrometer 410. Preferably the microscope objective is 3 mm
With a focal length of from 8 mm to a laser spot size of 5 μm-10 μm on the SERS substrate. Most preferably, a 3 mm objective lens is used to focus the 20 mW incident illumination, allowing the SERS spectrum to be captured in <5 seconds. For longer acquisition times, it is preferable to use larger spot sizes. For those skilled in the art, determining the appropriate spot size, laser power, and integration time for a particular application of the method of the invention is routine experimentation. Those skilled in the art will realize that the use of higher laser flux may cause damage to the sample at longer exposure times, but will give an increased SERS signal compared to low laser flux.

【0024】 図5は、10mM BPE溶液がCEに供されて、次に(a)2層SERS基
体(銀−被覆金コロイド単層)及び(b)ブランクのガラススライドに蒸着され
、そしてラマン分光により検査される(3mmの対物レンズ、20mWの632
.8nm照明、5秒の積算)、本発明の一つの態様から得られるデータを示す。
ブランクのガラススライド上のBPEから選られたラマン応答の完全な欠如は、
慣用のラマンがこれらの低レベルの分析物に関して検出方法として作用しないと
いう豊富な証拠を提供する。対照的に、銀−被覆金コロイド単層基体から観察さ
れた応答は、SERSが、CEにより分離した分析物の同定のための慣用のラマ
ンに対して実行可能な別法であることを明確に証明する。
FIG. 5 shows that a 10 mM BPE solution was subjected to CE and then deposited on (a) a two-layer SERS substrate (silver-coated gold colloid monolayer) and (b) a blank glass slide, and Raman spectroscopy. (3mm objective, 20mW 632)
. 8 nm illumination, 5 second integration), data from one aspect of the invention are shown.
The complete lack of Raman response selected from BPE on blank glass slides is
It provides ample evidence that conventional Raman does not act as a detection method for these low levels of analyte. In contrast, the response observed from the silver-coated gold colloidal monolayer substrate makes it clear that SERS is a viable alternative to conventional Raman for the identification of analytes separated by CE. Prove.

【0025】 CEの従来技術のUV−可視分光検出又は蛍光検出においては、精製された形
態の各分析物の初期の泳動が、個々の保持時間を選るために必要である。混合物
中の分析物は、混合物中の他の分析物の存在が個々の移動速度に影響しないとい
う仮説に基づき、保持時間を以前に確立された標準と比較することによってのみ
同定することができる。さらに、上記溶出物が標準として以前に泳動された分析
物を含むなら、溶出物の組成を決定することは極端に難しくなり得る。したがっ
て、従来技術の方法は、(i)溶出物のありそうな分析物組成が分かっている場
合;及び(ii)個々の分析物の精製された量が利用可能である場合にのみ、有
用である。本明細書において提供されるSERS溶出再トレース方法は、しかし
ながら、十分なラマンスペクトルが溶出通過に沿った各点に関して記録される。
即ち、溶出物蒸着基体上の一回のトレースで、各分析物の特徴的ラマンスペクト
ルのみに基づいて分析物の性質を決定するのに十分である。よって、溶出物中に
検出される各分析物の事前の保持時間を測定する必要がない。事実、従来技術の
検出法とは違い、上記SERS再トレース法においては、溶出物が含む分析物の
性質の事前の情報を有する必要がない。これは、本明細書において提供される方
法を使用することにより、溶出物のありそうな組成の何の事前の情報もなく、溶
出物の組成を測定することができる。
In prior art UV-visible spectroscopic or fluorescence detection of CE, initial migration of each analyte in purified form is required to select individual retention times. Analytes in a mixture can only be identified by comparing retention times to previously established standards, based on the hypothesis that the presence of other analytes in the mixture does not affect individual migration rates. Furthermore, if the eluate contains a previously run analyte as a standard, determining the composition of the eluate can be extremely difficult. Therefore, prior art methods are useful only if (i) the likely analyte composition of the eluate is known; and (ii) purified amounts of the individual analytes are available. is there. The SERS elution retrace method provided herein, however, has sufficient Raman spectra recorded for each point along the elution passage.
That is, a single trace on the eluate-deposited substrate is sufficient to determine the nature of the analytes based solely on the characteristic Raman spectra of each analyte. Therefore, it is not necessary to measure the prior retention time of each analyte detected in the eluate. In fact, unlike prior art detection methods, the SERS retrace method does not require prior knowledge of the nature of the analytes contained in the eluate. This allows the composition of the eluate to be determined by using the methods provided herein without any prior knowledge of the likely composition of the eluate.

【0026】 本明細書において提供されるSERS再トレース法に基づく分析物の同定は、
保持時間のみに基づく従来技術の分析物同定技術よりもはるかに正確である。各
分析物のラマンスペクトルは複雑であるから(しばしば10より多い個別のピー
クからなる)、その分析物のための疑わしくない独特の「フィンガープリント」
を提供する。対照的に、従来技術のUV−vis及び蛍光スペクトルは、保持時
間の情報なしには分析物を単独で同定することができないまさに単一のピークを
提供する。
Analyte identification based on the SERS retrace method provided herein is
It is much more accurate than prior art analyte identification techniques based solely on retention time. Because the Raman spectrum of each analyte is complex (often more than 10 individual peaks), a unique and unquestionable "fingerprint" for that analyte
I will provide a. In contrast, prior art UV-vis and fluorescence spectra provide just a single peak that cannot uniquely identify an analyte without retention time information.

【0027】 本明細書において提供されるSERS再トレース法は、分析物の同定のための
唯一の根拠として分析物保持時間を使用する要求をうまく回避する。しかしなが
ら、溶出物の痕跡が螺旋フォーマットにおいてはCEにより達成される時間経過
順の解析を保つことに注目することは重要である。特に、SERS基体上の各位
置は異なる溶出/保持時間点を表す。いくつかの態様においては、全溶出の痕跡
を再トレースするよりむしろ、興味のある分析物が保持時間の事前の情報に基づ
いて溶出されると予測されるはずのまさにそれらの時間点を、ラマン分光が検査
することができる。他の態様において、溶出の痕跡は最初にラマン分光により検
査することができ、そして次に基体上の特定の時間点を他の検出法、例えば質量
分光分析により検査することができる。これは、ランニングバッファー中にSE
RS活性基体としてコロイド状銀を用いるSERSにCEを接続する従来技術の
試みを超える顕著な利点である。要約すると、SERS基体上の溶出痕跡の創製
が、極端に柔軟で、接近可能で、且つデータが豊富な源を、溶出物分析のために
提供する。
The SERS retrace method provided herein successfully bypasses the requirement to use analyte retention time as the only basis for analyte identification. However, it is important to note that the eluate signature retains the chronological analysis achieved by CE in the spiral format. In particular, each position on the SERS substrate represents a different elution / retention time point. In some embodiments, rather than retrace the traces of total elution, the exact time points at which the analytes of interest would be expected to elute based on prior knowledge of retention time were Raman tested. Spectroscopy can be inspected. In other embodiments, elution signatures can be first examined by Raman spectroscopy, and then specific time points on the substrate can be examined by other detection methods, such as mass spectroscopy. This is SE in the running buffer
There are significant advantages over prior art attempts to connect CE to SERS using colloidal silver as the RS active substrate. In summary, the creation of elution traces on SERS substrates provides an extremely flexible, accessible and data-rich source for eluate analysis.

【0028】 従来技術のUV−vis及び蛍光検出技術を用いると、分析物の混合物に関す
る定量結果を選るために基底ラインの分離に到達するためには、実質的な量の努
力がしばしば必要になる。いくつかの例においては、異なる分析物が類似のキャ
ピラリー保持時間を有してよく、それらが他方よりもうまく解析されないことを
引き起こす。結果として、そのような分析物のUV−visピーク又は蛍光ピー
クが一部又は実質上重なり合い、定量を困難又は不可能にする。本明細書にて提
供されるSERS再トレース法を用いると、たった一つの分析物がラマン応答を
示す波数範囲において強度の変化を監視することにより、分析物の混合物の定量
分析を実施することができる。結果として、基底ラインの分離を達成するために
必要な努力が少なくなり、そしてうまく解析されなかった分析物さえも正確に定
量することができる。
Using prior art UV-vis and fluorescence detection techniques, a substantial amount of effort is often required to reach the baseline separation to pick a quantitative result for a mixture of analytes. Become. In some examples, different analytes may have similar capillary retention times, causing them to be analyzed less well than the other. As a result, the UV-vis or fluorescence peaks of such analytes partially or substantially overlap, making quantification difficult or impossible. Using the SERS retrace method provided herein, it is possible to perform a quantitative analysis of a mixture of analytes by monitoring the change in intensity in the wavenumber range where only one analyte exhibits a Raman response. it can. As a result, less effort is required to achieve baseline separation and even poorly analyzed analytes can be accurately quantified.

【0029】 SERS活性基体としてコロイド状銀を用いるSERSにCEを接続する従来
技術の試みとは異なり、本発明のSERS再トレース法は最適化されたSERS
活性基体の使用を可能にする。いくつかの態様において、上記SERS基体は銀
−被覆金コロイドを含む2層基体である。好ましい態様において、上記SERS
再トレース法は、本発明により提供される3層基体、もっとも好ましくはAu−
Ag−Agの3層基体と共に使用する。
Unlike prior art attempts to connect CE to SERS using colloidal silver as the SERS active substrate, the SERS retrace method of the present invention is optimized for SERS.
Allows the use of active substrates. In some embodiments, the SERS substrate is a bilayer substrate that includes a silver-coated gold colloid. In a preferred embodiment, the above SERS
The retrace method is a three layer substrate provided by the present invention, most preferably Au-.
For use with Ag-Ag tri-layer substrates.

【0030】 本明細書にて提供される方法の利用性は、図6−8に示されるデータにより証
明され、CE−分離されたBPE及びN,N−ジメチル−4−ニトロサニリン(
p−NDMA)のSERS検出を示す。SERS再トレース法の効果のための判
断基準として、分離のUV−vis分析を提示する(図6A)。UV−vis溶
出プロフィールは2つの異なるが完全には分離しないピークを示す。SERS検
出においては、一定速度の翻訳段階が、基体上に蒸着されたBPE並びにp−N
DMA両者の空間位置を、分析物保持時間に対する情報を得るための時間スケー
ルへ変換されることを可能にさせる。図6Bは、波数範囲1600−1650c
-1における積算されたSERS強度の変化の時間経過を示し、BPEとp−N
DMAの両方がラマン応答を示す領域である。両溶出物に関する保持時間の検査
はUV−visにより記録されたものとの一致を示すことから、CE−SERS
の接続がUV−visと同じ検出機能を遂行できることを示す。
The utility of the methods provided herein is demonstrated by the data shown in FIGS. 6-8, CE-separated BPE and N, N-dimethyl-4-nitrosaniline (
p-NDMA) SERS detection. A UV-vis analysis of the separation is presented as a criterion for the effect of the SERS retrace method (Fig. 6A). The UV-vis elution profile shows two distinct but not completely resolved peaks. In SERS detection, a constant rate translation step is used for the deposition of BPE and p-N on the substrate.
Allows the spatial position of both DMAs to be converted to a time scale to obtain information on analyte retention time. FIG. 6B shows the wave number range 1600-1650c.
The time course of the change of the integrated SERS intensity at m −1 is shown, and BPE and p−N
Both DMAs are areas that show Raman response. Retention time tests for both eluates show agreement with those recorded by UV-vis, thus CE-SERS
Connection can perform the same detection function as UV-vis.

【0031】 図7は、図6の底部のパネルに示された点の各々に対応するSERSスペクト
ルを示す。スペクトルa,e及びfは、1000cm-1から1700cm-1の低
いSERS応答を有するpH6.8のバッファーである、バックグラウンドのS
ERSスペクトルの3つの例を示すが、CE−蒸着された溶出トレースと共に採
られた。これらの位置に関して観察された唯一のラマン活性は、616cm-1
び920cm-1における2つのかなり大きいピークであったが、LI Agプレ
ーティング溶液中の成分のためであり、そして回収された全てのSERSスペク
トル中に存在した;それらの強度は分析物の存在下で著しく低下し、おそらくは
表面部位に関する競合のためである(データは示さず)。スペクトルBはBPE
溶出に対応する位置((t=946秒)において採られた。予測されたとおり、
明確なBPEの特性が観察される(例えば、C=C由来の1200cm-1におけ
るバンド及び環のブレッシング由来の1010cm-1におけるバンド)。溶出物
が不完全に分離するt=949秒に対応する位置において記録されたスペクトル
cは、両分析物のSERS特性を示す。スペクトルd(t=952秒)はp−N
DMAに対応するスペクトルと特徴を示し、銀−コートされた表面上のフェイル
ニトロソストレッチ由来の1166cm-1のバンドを含み、本明細書に提供され
たSERS再トレース方法の、CE分離のための構造特異的検出法としての利用
性を再び確証する。
FIG. 7 shows the SERS spectrum corresponding to each of the points shown in the bottom panel of FIG. Spectrum a, e and f are the pH6.8 buffer having a low SERS response of 1700 cm -1 from 1000 cm -1, background S
Three examples of ERS spectra are shown, taken with a CE-deposited elution trace. The only Raman activities observed for these positions were two fairly large peaks at 616 cm −1 and 920 cm −1 , but due to the components in the LI Ag plating solution and all recovered. Were present in the SERS spectra; their intensities were significantly reduced in the presence of analyte, probably due to competition for surface sites (data not shown). Spectrum B is BPE
Taken at the position corresponding to the elution ((t = 946 seconds). As expected,
Characteristics distinct BPE is observed (e.g., C = C-derived band at 1010 cm -1 derived Blessing bands and rings in 1200 cm -1) of. The spectrum c recorded at the position corresponding to t = 949 seconds at which the eluate separated incompletely shows the SERS profile of both analytes. The spectrum d (t = 952 seconds) is p−N
Structure for CE separation of the SERS retrace method provided herein, showing a spectrum and features corresponding to DMA, including the 1166 cm −1 band from fail nitroso stretch on a silver-coated surface. Again, its utility as a specific detection method is confirmed.

【0032】 図8は、BPEのみがラマン応答を示した範囲である1230−1180cm -1 (曲線2)からの積算されたSERS強度の時間経過、及びこの実験において
p−NDMA応答に関して唯一である1180−1130cm-1(曲線3)から
のSERS強度のプロットを示す。曲線1は、BPE及びp−NDMAの両者が
ラマン応答を示す1600−1650cm-1におけるSERS強度を示す基底ラ
インの曲線である。このデータは、本発明の方法が如何にしてたった一つの分析
物が、ラマン応答を示す波数範囲において強度の変化を監視することにより、あ
まり解析されていない分析物の混合物の定量分析を可能にするかを証明する。
[0032]   FIG. 8 is a range in which only BPE shows a Raman response, which is 1230-1180 cm. -1 In the time course of the integrated SERS intensity from (curve 2) and in this experiment
1180-1130 cm, unique for p-NDMA response-1From (curve 3)
3 shows a plot of the SERS intensity of. Curve 1 shows that both BPE and p-NDMA
1600-1650 cm showing Raman response-1La showing the SERS intensity at
It is an in curve. This data shows how the method of the present invention can be used in only one analysis.
By monitoring the intensity change in the wavenumber range where the object exhibits a Raman response,
Prove whether it allows quantitative analysis of a mixture of unanalyzed analytes.

【0033】 本発明の方法は、本質的には、分析物が典型的には低濃度で存在する生物学ア
ッセイの応用にうまく適合される。そのような応用の例として、図9は、アミノ
酸チロシン及びトリプトファン(1:1比率)のCE分離からのSERSデータ
を示す。図9Aは、分離に関するUV溶出プロフィールを示し、そして保持時間
における顕著な間隔を明らかにする(ピーク間が数分)。図9A及び図9Bは、
それぞれチロシンとトリプトファンの対応するSERS分離を示す。例えば、8
37cm-1におけるピーク(図9B)はチロシン中のp−ヒドロキシフェニルモ
イエティの環ブレッシング様式の特徴であり、一方、1334cm-1のラマンバ
ンド(図9C)はトリプトファンのインドール環に由来する。多数の他のバンド
がさらに両分析物、即ちTyrに関して1176及び1603cm-1において、
そしてTrpに関して1012及び1607cm-1に出現するものを同定するよ
うに機能し、それらの全ては各々のアミノ酸のラマンスペクトルにうまく対応す
る。図9のデータは実施例3の方法およびチロシンとトリプトファンの1mg/
ml溶液を用いて得られた。
The method of the present invention is, in essence, well adapted for biological assay applications in which the analyte is typically present in low concentrations. As an example of such an application, FIG. 9 shows SERS data from CE separations of amino acids tyrosine and tryptophan (1: 1 ratio). FIG. 9A shows the UV elution profile for the separation and reveals significant intervals in retention time (minutes between peaks). 9A and 9B show
The corresponding SERS separations of tyrosine and tryptophan, respectively, are shown. For example, 8
The peak at 37 cm -1 (Figure 9B) is characteristic of the ring blessing mode of p-hydroxyphenyl moieties in tyrosine, while the Raman band at 1334 cm -1 (Figure 9C) is derived from the tryptophan indole ring. A number of other bands were also found at 1176 and 1603 cm −1 for both analytes, Tyr,
It then serves to identify those that appear at 1012 and 1607 cm −1 for Trp, all of which correspond well to the Raman spectrum of each amino acid. The data in FIG. 9 shows the method of Example 3 and 1 mg / tyrosine and tryptophan.
Obtained using a ml solution.

【0034】 本発明の方法は環境汚染物質の分離及び同定にもうまく適合する。この役割の
例示として、図10はクロロフェノールの混合物に対するSERS再トレース法
の応用からのデータを示す。図10Aは2−クロロフェノール(CP)と2,4
−ジクロロフェノール(DCP)のUV溶出プロフィールを示す。溶出したCP
とDCPに関するSERSデータはそれぞれ図10B及び図10Cに提示する。
SERSスペクトルから得られた特定のバンドを用いて化合物の各々を同定する
ことができる。図10Bの562cm-1のバンドはオルト置換されたベンゼンの
存在の強い示唆であり、一方、図10Cの851、1143及び1285cm-1 のピークは純粋なジクロロフェノールのラマンスペクトルにうまく対応する。7
00および1028cm-1におけるDCPのラマンバンドが、疎水性化合物の吸
着を改善するために基体をコートするために使用されるプロパンチオール由来の
バンドと重複したことに注目されたい。 実施例 実施例1 3−層基体の製造 材料 使用したガラススライドはFisher Premium Micros
cope Slidesであった。全ての実験に使用した水はBarnstea
dナノピュアシステムにより蒸留した18.2MΩであった。3−メルカプトプ
ロピルメチルジメトキシシラン(MPMDMS)をUnited Chemic
alから購入した。HAuCl4・3H2O,AgNO3,クエン酸3ナトリウム
2水和物、NaOHはAldrichから購入した。12nmのコロイド状金は
クエン酸により還元したHAuCl4・3H2Oから製造したが、引用によりその
全体を本明細書に編入するGrabar,K.C.et al,Anal.Ch
em.67:735−743(1995)に記載されている。このテキストにお
いて「12nmの金」粒子に関する全てのレファレンスは、ほぼ球状であり、2
nm未満の標準偏差である。粒子のサイズは、NIHイメージソフトウエア(w
ww.nih.govにてインターネット上で利用可能)を用いて各調製物につ
いての透過電子顕微鏡写真により測定した。Li Ag溶液はNanoprob
esから購入し、そして指示されるとおりに使用した。濃縮したHCl,HNO 3 ,H2SO4及び30%H22はJ.T.Baler Incから購入した。分
光測光グレードのCH3OHはEMサイエンスから購入した。蒸着のために使用
した銀(99.99%)ショットはJohnson−Matthey Corp
から得た。 基体の製造 ガラススライドを切断して、Grabar,K.C.et al,
Anal.Chem.67:735−743(1995)に記載されるとおりか
又は水、メタノール、及びアセトン中の20分間の連続音波処理を通して洗浄し
た。ガラススライドを1時間メタノール中のMPMDMSの5−10%溶液中で
官能化した。官能化基体を、コロイド濃度に依存して、12nmコロイド状金溶
液で90−95−秒間コートした。次に、基体を水で洗浄し、そしてArの流れ
の下で部分乾燥した。LI Ag溶液への24時間の暴露の後に(2層のSER
S活性基体、即ち、銀−被覆金コロイドを生じる)、不連続の、20nmの銀フ
ィルムが上記基体の上部に熱で蒸発させられることにより、3層のAu−Ag−
Ag基体を生じた。熱蒸発はEdwards Auto 306蒸発システムを
用いて実施した。金属の蒸着は2x10-6mbarの圧力及び様々な蒸着速度に
て起こり、蒸発さえも確実にする一定のサンプル回転を伴った。全ての基体は蒸
発直後に使用した。
[0034]   The method of the invention is also well suited for the isolation and identification of environmental pollutants. Of this role
By way of example, FIG. 10 shows the SERS retrace method for a mixture of chlorophenols.
Shows data from an application of. Figure 10A shows 2-chlorophenol (CP) and 2,4
-Shows the UV elution profile of dichlorophenol (DCP). CP eluted
And SERS data for DCP are presented in Figures 10B and 10C, respectively.
Identify each of the compounds using a specific band obtained from the SERS spectrum
be able to. 562 cm in FIG. 10B-1Band of ortho-substituted benzene
It is a strong indication of existence, while 851, 1143 and 1285 cm in FIG. 10C.-1 The peak of corresponds well to the Raman spectrum of pure dichlorophenol. 7
00 and 1028 cm-1The Raman band of DCP in
Derived from propanethiol used to coat substrates to improve adhesion
Note that it overlapped with the band. Example Example 1 Manufacture of 3-layer substrates Material The glass slide used is Fisher Premium Micros.
It was the Cope Slides. The water used for all experiments was Barnstea.
It was 18.2 MΩ distilled by dNanoPure system. 3-mercapto
Ropylmethyldimethoxysilane (MPMDMS) United Chem
purchased from al. HAuClFour・ 3H2O, AgNO3, Trisodium citrate
Dihydrate, NaOH was purchased from Aldrich. 12 nm colloidal gold
HAuCl reduced with citric acidFour・ 3H2Manufactured from O, but by quoting that
Grabar, K. et al., Which is incorporated herein in its entirety. C. et al, Anal. Ch
em. 67: 735-743 (1995). In this text
And all references to "12 nm gold" particles are nearly spherical, 2
Standard deviation of less than nm. The size of the particles is measured by NIH Image Software (w
ww. nih. (available on the internet at gov)
It was measured by a transmission electron micrograph. Li Ag solution is Nanoprob
Purchased from es and used as directed. Concentrated HCl, HNO 3 , H2SOFourAnd 30% H2O2J. T. Purchased from Baler Inc. Minute
Light metering grade CH3OH was purchased from EM Science. Used for vapor deposition
Shot with silver (99.99%) is Johnson-Matthey Corp.
Got from Manufacture of Substrates Glass slides were cut into pieces by Grabar, K. et al. C. et al,
Anal. Chem. 67: 735-743 (1995).
Or wash through continuous sonication for 20 minutes in water, methanol, and acetone
It was Glass slides in a 5-10% solution of MPMDMS in methanol for 1 hour
Functionalized. Depending on the colloid concentration, the functionalized substrate is treated with 12 nm colloidal gold solution.
The solution was coated for 90-95-seconds. The substrate is then rinsed with water and Ar flow
Partially dried under. After 24 hours of exposure to LI Ag solution (two-layer SER
S-active substrate, ie yielding a silver-coated gold colloid), discontinuous, 20 nm silver foil
The film is thermally evaporated onto the top of the substrate so that three layers of Au-Ag-
This produced an Ag substrate. Thermal evaporation with the Edwards Auto 306 evaporation system
It carried out using. Metal deposition is 2x10-6For pressures of mbar and various deposition rates
With constant sample rotation to ensure even evaporation. All substrates are steamed
Used immediately after departure.

【0035】 光学スペクトルは表面の質を監視するための上記工程の後に調べた。フィルム
の完全さはUV可視吸光分光分析により特性決定され、金プラズモンピークの形
状及び高さに基づいた質の制御を伴った。適切な基体を次に使用して、上記のと
おりに2層の基体を形成させた。2層基体のUVスペクトルの表面プラズモンピ
ークは金コロイドのみに相対してシフトするが、おそらくはコートされた銀の光
学特性による。さらに、2層の基体は粒子カップリング効果により引き起こされ
る620nm付近の新たなショルダーを有する。不連続の銀被覆層が2層の基体
の上で蒸発した後に(3層基体)、上記ショルダーは増加した表面被覆からの強
いカップリングの結果としてより明白になった。 実施例2 様々な基体のSERSスペクトル トランス−1,2−ビス(4−ピリジル)エチレン(BPE)はAldric
hから得た。BPEを使用前に数回再結晶化し、そして次に10mM BPEの
ストック溶液を新鮮なH2O:CH3OH(9:1)溶剤溶液中に調製した。希釈
を必要に応じて行うことにより、H2O中で1mM,0.1mMそして0.01
mMの溶液を生じさせた。これらの溶液を次に様々なSERS基体上にドロップ
コートした。SERSスペクトルをDetection Limited,In
cから購入したSolution 633マイクロ−ラマン分光計上で得た。励
起は20−mV,632.8−nm HeNeレーザーにより供給した。全ての
スペクトルを3mm焦点距離の対物レンズ(スポットサイズにて〜5μmの直径
)により得た。スペクトルはTE−冷却系を付随するCCD検出器により約8.
5℃付近で回収した。上記の系はMonorailラップトップ(Monora
il Corp.)上でLabviewソフトウエアにより操作及び監視した。
SERSの応答は翻訳段階に取り付けられたプローブの高さを手動で調節するこ
とにより最適化した。スペクトルの分析はGrams 32又はIgor Pr
oソフトウエアパッケージの何れかにより操縦した。 実施例3 CE−SERS CE系は、各々引用によりそれらの全体を本明細書に編入する、Tracht
et al,Anal.Chem.66:2382−2389(1994)及
びOlefirowicz,T.M.& Ewing,A.G.,J.Chro
matogr.499:713−719(1990)において以前に記載された
のと同様に構築した。50μmの内径(i.d.)の融合させたシリカキャピラ
リーであって、75cmの全長及びオンラインUV検出のための有効長が65c
mのものを使用した。サンプルの注入は静水性の方法により達成し、各々引用に
よりそれらの全体を本明細書に編入する、Landers,J.P.キャピラリ
ー電気泳動のハンドブック;CRC Press(1994);Engelha
rdt et al,Angew.Chem.,Int.編、Engl.32:
629−649(1993)、及びWeinberger,R.実用キャピラリ
ー電気泳動;Academic Press:Boston(1993)に記載
されるとおりである。特定すれば、キャピラリーの2つの末端の間の10cmの
高さの差を、10秒間、サンプルバイアルに末端を浸した注入により保った(計
算上、3x10-11モル分析物注入)。ランニングバッファーは、50mM,p
H6.8リン酸バッファーであった。Spellman CZE 100ORパ
ワーサプライを使用して、電流を40μAに保ちながらキャピラリー上に15k
Vの電位を適用した。安全な測定として、上記CE系は内部ロックにより安全に
固定されたPlexiglasボックス内に含ませた;即ち、パワーサプライは
蓋が開いた場合に自動的にシャットオフされるはずである。キャピラリーは、毎
日の最初に、1M NaOH,18MΩ H2O、及び50mMリン酸バッファ
ーにより活性化し、そして続いて洗浄した。各注入の前に、キャピラリーに再び
新鮮なバッファー溶液を流した。線状の可変性波長UVの可視検出器をオンライ
ン検出に使用することにより、SERSにより獲得された結果と比較した。
Optical spectra were examined after the above steps for monitoring surface quality. Film integrity was characterized by UV-visible absorption spectroscopy, with quality control based on the shape and height of the gold plasmon peak. The appropriate substrate was then used to form a two layer substrate as described above. The surface plasmon peak of the UV spectrum of the bilayer substrate shifts relative to the gold colloid only, probably due to the optical properties of the coated silver. In addition, the bilayer substrate has a new shoulder near 620 nm caused by the particle coupling effect. After the discontinuous silver coating layer evaporated on the two-layer substrate (three-layer substrate), the shoulder became more pronounced as a result of the strong coupling from the increased surface coating. Example 2 SERS Spectra of Various Substrates Trans-1,2-bis (4-pyridyl) ethylene (BPE) is Aldric
Obtained from h. BPE was recrystallized several times before use, and then a 10 mM BPE stock solution was prepared in fresh H 2 O: CH 3 OH (9: 1) solvent solution. Dilutions were performed as needed to obtain 1 mM, 0.1 mM and 0.01 mM in H 2 O.
A solution of mM was produced. These solutions were then drop coated onto various SERS substrates. The SERS spectrum was detected by Detection Limited, In
Obtained on a Solution 633 micro-Raman spectrometer purchased from c. Excitation was supplied by a 20-mV, 632.8-nm HeNe laser. All spectra were obtained with a 3 mm focal length objective (~ 5 μm diameter at spot size). The spectrum is about 8. by a CCD detector with TE-cooling system.
It was recovered at around 5 ° C. The above system is a Monorail laptop (Monora
il Corp. ) Operated and monitored by Labview software above.
The SERS response was optimized by manually adjusting the height of the probe attached to the translation stage. Spectral analysis is based on Grams 32 or Igor Pr
o Manipulated by either of the software packages. Example 3 CE-SERS CE systems are each incorporated herein by reference in their entirety, Tracht.
et al, Anal. Chem. 66: 2382-2389 (1994) and Olefirewicz, T .; M. & Ewing, A.A. G. J. Chro
matgr. 499: 713-719 (1990) as previously described. Fused silica capillaries with an inner diameter (id) of 50 μm with a total length of 75 cm and an effective length of 65 c for online UV detection.
m was used. Injection of samples is accomplished by the hydrostatic method, each of which is incorporated herein by reference in its entirety, Landers, J. et al. P. Capillary Electrophoresis Handbook; CRC Press (1994); Engelha
rdt et al, Angew. Chem. , Int. Edited by Engl. 32:
629-649 (1993), and Weinberger, R .; Practical capillary electrophoresis; as described in Academic Press: Boston (1993). In particular, a 10 cm height difference between the two ends of the capillaries was maintained by injection immersing the ends in sample vials for 10 seconds (calculated 3 × 10 −11 molar analyte injection). Running buffer is 50 mM, p
It was H6.8 phosphate buffer. 15k on the capillary while keeping the current at 40μA using a Spelman CZE 100OR power supply
A V potential was applied. As a safe measure, the CE system was contained within a Plexiglas box that was securely secured by an internal lock; that is, the power supply should shut off automatically when the lid is opened. The capillaries were activated with 1 M NaOH, 18 MΩ H 2 O, and 50 mM phosphate buffer at the beginning of each day and subsequently washed. Before each injection, the capillary was flushed again with fresh buffer solution. A linear variable wavelength UV visible detector was used for on-line detection and compared to the results obtained by SERS.

【0036】 表面増強されたラマン散乱:直接作用しない(remote)プローブを有す
るSolution 633 Fiber−Opticマイクロラマン分光計を
ラマンスペクトルの取得のために使用した。He−Neレーザー(632.8n
m)を励起源として使用し、そして3mm又は8mmの焦点距離の顕微鏡用対物
レンズを使用してスペクトルを回収した。レーザー光焦点調節工程はプローブの
高さを手動で調節することにより達成した。光のフィルターを用いることにより
、0−20mWの出力パワーを調節した。スペクトルはTE−冷却されたCCD
カメラにより回収した。
Surface-enhanced Raman scattering: A Solution 633 Fiber-Optic micro-Raman spectrometer with a remote probe was used for the acquisition of Raman spectra. He-Ne laser (632.8n
m) was used as the excitation source and spectra were collected using a microscope objective with a focal length of 3 mm or 8 mm. The laser beam focusing process was accomplished by manually adjusting the height of the probe. Output power of 0-20 mW was adjusted by using a light filter. Spectra are TE-cooled CCD
It was collected by a camera.

【0037】 CEとSERSの接続を図4に示す。2層のSERS基体(銀被覆金コロイド
)を、キャピラリーの上記の金属被覆化された出口の下に置いた。2つの850
−B作動装置(Newport Corp.)により制御される翻訳段階を使用
することにより、x軸及びy軸を0.8mm/秒にて移動させた。分析物は、基
体を連続「S」様式にて移動させる分離の間に、基体上に直接析出した。
The connection between CE and SERS is shown in FIG. A two-layer SERS substrate (silver coated gold colloid) was placed under the above metalized outlet of the capillary. Two 850
The x-axis and y-axis were moved at 0.8 mm / sec by using a translation stage controlled by a -B actuator (Newport Corp.). The analyte was deposited directly on the substrate during separation, which moved the substrate in a continuous "S" fashion.

【0038】 時間経過の実験に関して(特定の波数範囲の積算されたSERS強度を溶出時
間に対してプロットする)、基体はマイクロラマンプローブ下部の位置への溶出
物の析出後に翻訳され、そしてCE溶出物の析出の行路は同じ速度にてSERS
データ獲得に関して再トレースされた。次に、テキスト中に示された波数の範囲
内でのSERS強度が、1秒の遅延を伴う1秒の積算時間を用いて獲得された。
積算されたSERS強度の測定のため、何も興味のある分析物がラマン応答を示
さなかった波数範囲におけるSERS強度を積算することにより、標準化のため
のバックグラウンドを得た。
For time course experiments (plot integrated SERS intensities for a particular wavenumber range plotted against elution time), the substrate was translated after deposition of the eluate in the position below the micro-Raman probe and CE elution At the same speed, the course of precipitation of the material is SERS
Retraced on data acquisition. Next, SERS intensity within the wave number range indicated in the text was obtained using a 1 second integration time with a 1 second delay.
For the measurement of integrated SERS intensity, the background for normalization was obtained by integrating the SERS intensity in the wave number range where no analyte of interest showed a Raman response.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1は、Au−Ag−Agの3層のSERS活性基体の合成における段階を模
式的に描写する。
FIG. 1 schematically depicts the steps in the synthesis of a Au-Ag-Ag trilayer SERS active substrate.

【図2】 図2は、Au−Ag−Agの3層のSERS活性基体により提供されるラマン
強度の増強を例示する。
FIG. 2 illustrates the Raman intensity enhancement provided by a Au-Ag-Ag trilayer SERS-active substrate.

【図3】 図3は、Au−Ag−Agの3層のSERS活性基体を用いた1,3,5−ト
リアジンの検出感度を示す。
FIG. 3 shows the detection sensitivity of 1,3,5-triazine using a Au-Ag-Ag trilayer SERS-active substrate.

【図4】 図4は、SERSに基づくラマン分光とキャピラリー電気泳動の接続を模式的
に描写する。
FIG. 4 schematically depicts the SERS-based Raman spectroscopy and capillary electrophoresis connection.

【図5】 図5は、キャピラリー電気泳動によりSERS活性基体上に蒸着されたトラン
ス−1,2−ビス(4−ピリジル)エチレン(BPE)のラマン分光による検出
を例示する。
FIG. 5 illustrates Raman spectroscopy detection of trans-1,2-bis (4-pyridyl) ethylene (BPE) deposited on SERS-active substrates by capillary electrophoresis.

【図6】 図6は、UV−可視分光(図6A)及びSERS(図6B)により監視された
キャピラリー電気泳動によるBPEとN,N−ジメチル−4−ニトロサニリン(
p−NDMA)の分離の時間経過を示す。
FIG. 6 shows BPE and N, N-dimethyl-4-nitrosaniline (by capillary electrophoresis monitored by UV-visible spectroscopy (FIG. 6A) and SERS (FIG. 6B)).
(p-NDMA) separation time course.

【図7】 図7は、図6Bにおいて同定された点a−fの各々に関する完全ラマンスペク
トルを示す。
FIG. 7 shows a complete Raman spectrum for each of the points af identified in FIG. 6B.

【図8】 図8は、BPE(曲線2)のみ又はp−NDMA(曲線3)のみがラマン応答
を示す波数における、ラマン分光により監視されたキャピラリー電気泳動による
BPEとp−NDMAの分離に関する時間経過を示す。
FIG. 8: Time for separation of BPE and p-NDMA by capillary electrophoresis monitored by Raman spectroscopy at wavenumbers where only BPE (curve 2) or p-NDMA (curve 3) shows Raman response. Show progress.

【図9】 図9は、チロシンとトリプトファンの混合物のキャピラリー電気泳動による分
離に関する、UV−visスペクトログラフ(図10A)とラマンスルフォロバ
ス(図9B及び9C)を示す。
FIG. 9 shows a UV-vis spectrograph (FIG. 10A) and Ramansulfolobus (FIGS. 9B and 9C) for separation by capillary electrophoresis of a mixture of tyrosine and tryptophan.

【図10】 図10は、クロロフェノール(CP)とジクロロフェノール(DCP)の混合
物のキャピラリー電気泳動による分離に関する、UV−visスペクトログラフ
(図10A)とラマンスペクトル(図10B及び10C)を示す。
FIG. 10 shows UV-vis spectrograph (FIG. 10A) and Raman spectra (FIGS. 10B and 10C) for separation by capillary electrophoresis of a mixture of chlorophenol (CP) and dichlorophenol (DCP).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 60/169,339 (32)優先日 平成11年12月6日(1999.12.6) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW Fターム(参考) 2G043 AA01 BA14 CA03 DA05 EA03 EA19 GA08 GB01 GB21 HA01 HA05 KA02 KA09 NA13 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (31) Priority claim number 60 / 169,339 (32) Priority date December 6, 1999 (December 1999) (33) Priority claiming countries United States (US) (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, C A, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM , DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, K E, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS , LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, R U, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM , TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW F-term (reference) 2G043 AA01 BA14 CA03 DA05 EA03                       EA19 GA08 GB01 GB21 HA01                       HA05 KA02 KA09 NA13

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固相支持体; 固相支持体に付着したマイクロ粒子の下塗りの単層であって、各マイクロ粒子
は第1の不活性金属のコロイド状粒子及び第2の不活性金属の外部コーティング
を有する、上記下塗り単層;及び 上記支持体並びに上記マイクロ粒子上に位置する、第2不活性金属の不連続フ
ィルム を含む、表面増強されたラマン散乱(SERS)活性基体。
1. A solid support; a subbing monolayer of microparticles attached to a solid support, each microparticle comprising a colloidal particle of a first inert metal and a second inert metal. A surface enhanced Raman scattering (SERS) active substrate comprising the subbing monolayer with an outer coating; and a discontinuous film of a second inert metal located on the support and the microparticles.
【請求項2】 第1不活性金属が金であり、そして第2不活性金属が銀である
、請求項1記載のSERS活性基体。
2. The SERS active substrate of claim 1, wherein the first inert metal is gold and the second inert metal is silver.
【請求項3】 不連続フィルムが10nm−30nmの厚さである、請求項2
記載のSERS活性基体。
3. The discontinuous film is 10 nm to 30 nm thick.
A SERS-active substrate as described.
【請求項4】 固相支持体; 固相支持体に接続されたマイクロ粒子の下塗りの単層であって、各マイクロ粒
子は銀でコートされたコロイド状金粒子を含む上記下塗り単層;及び 上記支持体並びに上記マイクロ粒子上に位置する、第2不活性金属の不連続フ
ィルム を含む、表面増強されたラマン散乱(SERS)活性基体。
4. A solid support; a subbing monolayer of microparticles connected to a solid support, each microparticle comprising silver-coated colloidal gold particles; and A surface enhanced Raman scattering (SERS) active substrate comprising a discontinuous film of a second inert metal located on the support as well as the microparticles.
【請求項5】 不連続フィルムが上記支持体及びマイクロ粒子上で蒸着された
、請求項1記載のSERS活性基体。
5. The SERS-active substrate of claim 1, wherein a discontinuous film is deposited on the support and microparticles.
【請求項6】 工程: 金コロイド状粒子を用意し、 金コロイド状粒子に結合することができる固相支持体を用意し、 固相支持体へ結合した金コロイド状粒子の下塗り単層を形成させるための予め
決定された条件下で固相支持体に金コロイド状粒子を接触させ、 固相支持体に結合した金コロイド状粒子を銀プレーティング溶液に接触させ、
それにより金コロイドを銀でコートし、そして 固相支持体上に銀の不連続フィルムを蒸着させること からなる、SERS活性基体を形成するための方法。
6. Step: preparing gold colloidal particles, preparing a solid phase support capable of binding to the gold colloidal particles, and forming an undercoat monolayer of the gold colloidal particles bonded to the solid phase support. Contacting the gold colloidal particles with the solid support under predetermined conditions to allow the gold colloidal particles bound to the solid support to be contacted with the silver plating solution,
A method for forming a SERS-active substrate comprising thereby coating gold colloid with silver and depositing a discontinuous film of silver on a solid support.
【請求項7】 キャピラリー電気泳動(CE)により解析された、溶出物に含
まれる分析物を、表面増強されたラマン散乱(SERS)活性基体上に析出させ
る装置であって、 CEの間に溶出物が排出される出力を有するキャピラリーを有するCEユニッ
ト; 溶出物がCEの間にSERS上に析出するように上記出力に隣接して配置され
たSERS基体であって、該SERS基体を規定されたパターンにて移動させる
ことができる翻訳手段に任意に接続される、SERS基体; を含むが、 但し、CEの間の上記規定されたパターンのSERS基体の移動が、溶出物の
痕跡に沿って異なる位置において別の分析物が析出するような直線の溶出物の痕
跡の形成を導く、上記装置。
7. A device for depositing an analyte contained in an eluate analyzed by capillary electrophoresis (CE) on a surface-enhanced Raman scattering (SERS) active substrate, which is eluted during CE. A CE unit having a capillary with an output through which a substance is discharged; a SERS substrate arranged adjacent to said output so that the eluate is deposited on the SERS during CE, said SERS substrate being defined A SERS substrate optionally connected to a translation means that can be moved in a pattern; provided that the movement of the SERS substrate in the above defined pattern during CE is different along the traces of the eluate. An apparatus as described above, which leads to the formation of a linear eluate trace such that another analyte deposits at the location.
【請求項8】 キャピラリー電気泳動(CE)により解析された、溶出物に含
まれる分析物の、ラマン分光分析のための方法であって、 CEの間に溶出物が排出される出力を有するキャピラリーを含むCEユニット
を用意し、それにより異なる分析物が異なる時間において溶出物中に排出され; 溶出物がCEの間にSERS上に析出するように上記出力に隣接して配置され
た表面増強されたラマン散乱(SERS)基体であって、該SERS基体を規定
されたパターンにて移動させることができる翻訳手段に任意に接続される、SE
RS基体を用意し; CEを実施し、そして同時にSERS基体を上記規定されたパターンにて移動
させるが、但し、溶出物の直線の痕跡がSERS基体上に析出し、そして溶出物
の痕跡に沿って異なる位置において別の分析物が溶出物中に析出し;そして ラマン分光により溶出物の痕跡を検査すること を含む、上記方法。
8. A method for Raman spectroscopy of an analyte contained in an eluate analyzed by capillary electrophoresis (CE), the capillary having an output during which the eluate is ejected. A CE unit containing different amounts of different analytes is ejected into the eluate at different times; the eluate is surface-enhanced placed adjacent to the output so as to deposit on the SERS during CE. A Raman scattering (SERS) substrate optionally connected to a translation means capable of moving the SERS substrate in a defined pattern.
Prepare an RS substrate; perform CE and simultaneously move the SERS substrate in the pattern defined above, provided that a linear trace of the eluate is deposited on the SERS substrate and along the trace of the eluate. And another analyte is deposited in the eluate at different locations; and inspecting the eluate for traces by Raman spectroscopy.
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