RU2804303C2 - Method for manufacturing surface-enhanced raman spectroscopy tags - Google Patents

Method for manufacturing surface-enhanced raman spectroscopy tags Download PDF

Info

Publication number
RU2804303C2
RU2804303C2 RU2022103611A RU2022103611A RU2804303C2 RU 2804303 C2 RU2804303 C2 RU 2804303C2 RU 2022103611 A RU2022103611 A RU 2022103611A RU 2022103611 A RU2022103611 A RU 2022103611A RU 2804303 C2 RU2804303 C2 RU 2804303C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
colloid
nanoparticles
sers
reporter molecules
value
Prior art date
Application number
RU2022103611A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2022103611A (en
Inventor
Марсело Эдуардо ПИОТТИ
Раймонд Г. ШЕФФЛЕР
Марк КОВАЛЬСКИ
Original Assignee
Сикпа Холдинг Са
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сикпа Холдинг Са filed Critical Сикпа Холдинг Са
Publication of RU2022103611A publication Critical patent/RU2022103611A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2804303C2 publication Critical patent/RU2804303C2/en

Links

Abstract

FIELD: SERS tags.
SUBSTANCE: method for manufacturing surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) tags involves the following steps: a) obtaining the first colloid, actually consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size, dispersed in an aqueous solvent, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of these nanoparticles and characterized by the value ξ - potential less than or equal to -25 mV; b) obtaining the second colloid, actually consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size, dispersed in an aqueous solvent, active Raman scattering reporter molecules adsorbed on the surface of the said nanoparticles, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of the said nanoparticles, and characterized by the value ξ - potential less than or equal to -25 mV; c) combining the first colloid with the second colloid so that the ratio of the first colloid nanoparticles to the second colloid nanoparticles is from about 25:1 to about 1:1, preferably from about 5:1 to about 1:1 to form the third colloid; and d) inducing aggregation of the nanoparticles. In this case, induction of aggregation of nanoparticles occurs using any of the steps d1)-d3) or a combination thereof: d1) mixing the third colloid obtained in step c) at a pH in the range from approximately 2.2 to the lowest pH value at which the active reporter molecules of Raman scattering have a total electric charge from 0 to 0.3; d2) adding a salt solution, preferably an inorganic salt solution, to the third colloid obtained in step c); d3) adding a water-soluble solvent to the third colloid obtained in step c); and e) stopping aggregation.
EFFECT: ability to expediently produce large quantities of SERS-tags, characterized by a narrow size distribution and a high proportion of aggregates with a small number, SERS-tags provide increased SERS responses in the group.
15 cl, 5 dwg, 6 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к области способов изготовления меток поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (SERS). Способ изготовления согласно настоящему изобретению является воспроизводимым и универсальным и позволяет производить целесообразным образом большие количества SERS-меток, характеризующихся узким распределением по размерам и высокой долей агрегатов с малым числом. SERS-метки, изготовленные заявленным способом изготовления, описанным в данном документе, обеспечивают повышенные ответы SERS в группе.The present invention relates to the field of methods for making surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) tags. The production method according to the present invention is reproducible and versatile and allows the expedient production of large quantities of SERS tags characterized by a narrow size distribution and a high proportion of low-number aggregates. SERS tags manufactured by the claimed manufacturing method described herein provide enhanced SERS responses in a group.

Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for creating the invention

Метки поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (SERS) оказались полезными для множества применений, включая нанесение этикеток на продукты для целей идентификации и аутентификации, а также высокопроизводительный мультиплексный скрининг в технологии микрочипов, диагностике и биоимиджинге. SERS-метки представляют собой агрегаты наночастиц с плазмонной поверхностью и адсорбированными на их поверхности активными репортерными молекулами рамановского рассеяния. Наночастицы с плазмонной поверхностью ответственны за генерирование электрического поля, необходимого для рамановского усиления, в то время как активная репортерная молекула рамановского рассеяния обеспечивает уникальный вибрационный отпечаток SERS-метки. Обычно агрегаты представляют собой внешний слой покрытия, который a) изолирует SERS-метку от внешней среды, тем самым предотвращая вымывание активных репортерных молекул рамановского рассеяния из SERS-метки и защищая SERS-метку от загрязнения внешней среды, которое может вызвать к вибрационному шуму, b) увеличивает коллоидную стабильность SERS-метки и c) обеспечивает удобную поверхность для дальнейшей химической функционализации. На сегодняшний день в качестве внешних слоев покрытия используются полимеры и диоксид кремния.Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) tags have proven useful for a variety of applications, including product labeling for identification and authentication purposes, and high-throughput multiplex screening in microarray technology, diagnostics, and bioimaging. SERS tags are aggregates of nanoparticles with a plasmonic surface and active Raman reporter molecules adsorbed on their surface. The plasmonic surface nanoparticles are responsible for generating the electric field required for Raman enhancement, while the active Raman reporter molecule provides the unique vibrational fingerprint of the SERS tag. Typically, the aggregates are an outer coating layer that a) isolates the SERS tag from the external environment, thereby preventing the leaching of active Raman reporter molecules from the SERS tag and protecting the SERS tag from environmental contamination that can cause vibration noise, b ) increases the colloidal stability of the SERS tag and c) provides a convenient surface for further chemical functionalization. Today, polymers and silicon dioxide are used as outer coating layers.

Из-за сильной зависимости плазмонных свойств от агрегированных состояний наночастиц производство SERS-меток с большим количеством агрегатов с малым числом очень желательно для получения увеличенных SERS-ответов в группе. SERS-метки с большим количеством агрегатов с малым числом получали либо с помощью методов постсинтетической сортировки, либо с помощью процессов синтеза с контролируемой агрегацией.Due to the strong dependence of plasmonic properties on the aggregated states of nanoparticles, the production of SERS tags with a large number of low-number aggregates is highly desirable to obtain enhanced SERS responses in a group. SERS tags with a large number of aggregates with a small number were obtained either using methods postsynthetic sorting, or using controlled aggregation synthesis processes.

Например, фракционирование в потоке при наличии поля, применяемое к смеси, содержащей отдельные наночастицы и агрегаты наночастиц размером от димеров до октамеров, привело к получению фракции, обогащенной димерными (10%), тримерными (21%) и тетрамными (13%) SERS-метками, но которая, тем не менее, содержала высокую процентную долю одиночных наночастиц (52%) (J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10903-10910). Смесь, содержащая отдельные наночастицы и агрегаты размером от димеров до додекамеров, была обогащена димерными (52%) и тримерными (32%) SERS-метками с помощью центрифужного способа постсинтетической сортировки в высоковязкой среде с градиентом плотности, такой как водная среда с градиентом плотности йодиксанола (US9802818B2). Помимо того, что методы постсинтетической сортировки трудоемки и ресурсозатратны, для них необходимо применение жестких условий (в случае, например, высоковязких реагентов), которые приводят к дестабилизации SERS-меток без покрытия. Таким образом, методы постсинтетической сортировки совместимы только с SERS-метками, имеющими покрытие из диоксида кремния или полимера. Следовательно, процессы синтеза с контролируемой агрегацией имеют большое преимущество для производства SERS-меток с узким распределением по размерам и высоким соотношением агрегатов с малым числом.For example, field-flow fractionation applied to a mixture containing individual nanoparticles and nanoparticle aggregates ranging in size from dimers to octamers resulted in a fraction enriched in dimeric (10%), trimeric (21%), and tetramic (13%) SERS- labeled, but which nevertheless contained a high percentage of single nanoparticles (52%) ( J. Am. Chem. Soc. 2010, 132 , 10903-10910). A mixture containing individual nanoparticles and aggregates ranging in size from dimers to dodecamers was enriched with dimeric (52%) and trimeric (32%) SERS tags using a post-synthetic centrifugal sorting method in a high-viscosity density gradient medium, such as an aqueous iodixanol density gradient medium. (US9802818B2). In addition to the fact that post-synthetic sorting methods are labor-intensive and resource-intensive, they require the use of harsh conditions (in the case of, for example, highly viscous reagents), which lead to destabilization of uncoated SERS tags. Thus, post-synthetic sorting methods are only compatible with silica- or polymer-coated SERS tags. Therefore, aggregation-controlled synthesis processes are of great advantage for the production of SERS tags with a narrow size distribution and a high ratio of low-number aggregates.

Агрегация с использованием твердой подложки позволила получить SERS-метки с узким распределением по размерам. В публикации Ruan и соавт. (Adv. Optical Mater. 2014, 2, 65 - 73) описан синтез SERS-меток с ассиметричными центральной и периферической структурами, имеющих некоторое количество, т. е. 18 ± 2, периферических структур в виде наносфер Au со средним диаметром 24 нм на центральную структуру в виде наносферы Au со средним диаметром 180 нм. Синтез предусматривает адсорбцию стабилизированных цетилтриметиламмония бромидом центральных структур наночастиц Au на покрытом оксидом индия и олова предметном стекле или кремниевой пластинке с последующим погружением функционализированной твердой подложки в раствор 4-аминотиофенола в воде/ацетонитриле для адсорбции активной репортерной молекулы рамановского рассеяния на поверхности наночастиц Au и последующим погружением на 1 час в суспензию наночастиц Au со средним диаметром 24 нм. Агрегатное состояние SERS-меток можно отслеживать путем контроля времени погружения функционализированной твердой подложки в суспензию периферических наночастиц Au и/или уменьшения концентрации периферических наночастиц Au в указанной суспензии. В основе способа, описанного Ruan и соавт., лежит применение такого поверхностно-активного вещества как цетилтриметиламмония бромид, для стабилизации коллоида Au, что значительно уменьшает поверхность, доступную для адсорбции активной репортерной молекулы рамановского рассеяния, на центральной структуре наночастицы Au и тем самым интенсивность SERS-сигнала, подаваемого SERS-метками. Для связывания периферических наночастиц Au с центральной структурой наночастиц Au в способе агрегации задействуют активные репортерные молекулы рамановского рассеяния, обладающие двумя функциональными группами со сродством к поверхности из Au. Таким образом, данный способ применим только для получения SERS-меток, содержащих активные репортерные молекулы рамановского рассеяния, у которых имеется две функциональные группы со сродством к поверхности из Au, что представляет собой серьезное ограничение с точки зрения применения активных репортерных молекул рамановского рассеяния в качестве «отпечатка» SERS-метки. Более того, при указанном способе необходимо длительное время реакции, и он не подходит для рентабельного получения больших количеств SERS-меток.Aggregation using a solid support made it possible to obtain SERS tags with a narrow size distribution. In Ruan's publication et al. (Adv. Optical Mater. 2014, 2, 65 - 73) describes the synthesis of SERS tags with asymmetric central and peripheral structures, having a certain number, i.e. 18 ± 2, peripheral structures in the form of Au nanospheres with an average diameter of 24 nm per central structure in the form of an Au nanosphere with an average diameter of 180 nm. The synthesis involves the adsorption of cetyltrimethylammonium bromide-stabilized Au nanoparticle core structures onto an indium tin oxide-coated glass slide or silicon wafer, followed by immersion of the functionalized solid support in a solution of 4-aminothiophenol in water/acetonitrile to adsorb the active Raman reporter molecule onto the surface of the Au nanoparticles and subsequent immersion for 1 hour into a suspension of Au nanoparticles with an average diameter of 24 nm. The aggregative state of SERS tags can be monitored by controlling the time of immersion of the functionalized solid support in the suspension of peripheral Au nanoparticles and/or reducing the concentration of peripheral Au nanoparticles in the said suspension. Based on the method described by Ruan et al., lies in the use of a surfactant such as cetyltrimethylammonium bromide to stabilize the Au colloid, which significantly reduces the surface available for the adsorption of an active Raman reporter molecule on the central structure of the Au nanoparticle and thereby the intensity of the SERS signal supplied by SERS. tags. To bind the peripheral Au nanoparticles to the central structure of the Au nanoparticles, the aggregation method involves active Raman reporter molecules having two functional groups with affinity for the Au surface. Therefore, this method is only applicable to the preparation of SERS tags containing active Raman reporter molecules that have two functional groups with affinity for the Au surface, which represents a serious limitation in terms of the application of active Raman reporter molecules as " fingerprint" SERS tag. Moreover, this method requires a long reaction time and is not suitable for cost-effective production of large quantities of SERS tags.

Еще один способ сборки SERS-меток с узким распределением по размерам с использованием твердой подложки был описан Yoon и соавт. (ACS Nano 2012, 8, 7199 - 7208). В основе способа лежат зависящие от размера склонности наночастиц Au, адсорбированных на предметных стеклах с функциональными аминогруппами, и применение алкандитиолов для связывания периферических наночастиц Au с центральной структурой наночастицы Au. Были получены SERS-метки с 13±3 периферическими наночастицами Au со средним диаметром 13 нм на центральную структуру наночастицы Au со средним диаметром 51 нм. Способ, разработанный Yoon и соавт., судя по всему, делает возможным включение любой активной репортерной молекулы рамановского рассеяния в SERS-метку. Однако указанный способ имеет ограничения с точки зрения размеров наночастиц Au, которые можно использовать, и поверхности центральной структуры наночастицы Au, доступной для активных репортерных молекул рамановского рассеяния. Более того, при данном способе необходимо длительное время реакции, и он не подходит для рентабельного получения больших количеств SERS-меток. Another method for assembling SERS tags with a narrow size distribution using a solid support was described by Yoon et al. (ACS Nano 2012, 8, 7199 - 7208). The method is based on the size-dependent propensities of Au nanoparticles adsorbed on amine-functionalized glass slides and the use of alkanedithiols to bind the peripheral Au nanoparticles to the central structure of the Au nanoparticle. SERS tags were obtained with 13±3 peripheral Au nanoparticles with an average diameter of 13 nm per central Au nanoparticle structure with an average diameter of 51 nm. The method developed by Yoon and al. appears to make it possible to incorporate any active Raman reporter molecule into a SERS tag. However, this method has limitations in terms of the size of the Au nanoparticles that can be used and the surface area of the central Au nanoparticle structure accessible to active Raman reporter molecules. Moreover, this method requires a long reaction time and is not suitable for cost-effective production of large quantities of SERS tags.

Таким образом, остается потребность в воспроизводимых, рентабельных и универсальных способах изготовления SERS-меток, которые сделают возможным получение целесообразным образом больших количеств SERS-меток, характеризующихся узким распределением по размерам и высокой долей агрегатов с малым числом. Для получения увеличенных согласованных SERS-ответов очень необходимы SERS-метки с большим количеством агрегатов с малым числом.Thus, there remains a need for reproducible, cost-effective and versatile methods for the production of SERS tags that will enable the efficient production of large quantities of SERS tags characterized by a narrow size distribution and a high proportion of low-number aggregates. To obtain increased consistent SERS responses, SERS tags with a large number of low-number aggregates are very necessary.

Краткое описание изобретенияBrief description of the invention

Соответственно, предмет настоящего изобретения заключается в создании универсального, рентабельного и воспроизводимого способа изготовления SERS-меток, который сделает возможным получение целесообразным образом больших количеств SERS-меток, характеризующихся узким распределением по размерам и высокой долей агрегатов с малым числом. Это достигается при помощи реализации способа изготовления меток для поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (SERS), предпочтительно SERS-меток для применения в качестве защитного элемента, предусматривающего следующие стадии:Accordingly, the object of the present invention is to provide a universal, cost-effective and reproducible method for the production of SERS tags, which makes it possible to expediently obtain large quantities of SERS tags characterized by a narrow size distribution and a high proportion of low-number aggregates. This is achieved by implementing a method for producing surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) tags, preferably SERS tags for use as a security element, comprising the following steps:

a) получение первого коллоида, фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц, и характеризующегося значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ;a) obtaining a first colloid essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size, dispersed in an aqueous solvent, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of said nanoparticles, and characterized by a ζ -potential value less than or equal to -25 mV;

b) получение второго коллоида, фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, активных репортерных молекул рамановского рассеяния, адсорбированных на поверхности указанных наночастиц, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц, и характеризующегося значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ;b) obtaining a second colloid essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size, dispersed in an aqueous solvent, active Raman reporter molecules adsorbed on the surface of said nanoparticles, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of said nanoparticles, and characterized by a ζ value -potential less than or equal to -25 mV;

c) объединение первого коллоида со вторым коллоидом таким образом, чтобы соотношение количества наночастиц первого коллоида и количества наночастиц второго коллоида составляло от приблизительно 25 : 1 до приблизительно 1 : 1, предпочтительно от приблизительно 5 : 1 до приблизительно 1 : 1, более предпочтительно от 4 : 1 до приблизительно 3 : 1 с получением третьего коллоида;c) combining the first colloid with the second colloid such that the ratio of the number of nanoparticles of the first colloid to the number of nanoparticles of the second colloid is from about 25:1 to about 1:1, preferably from about 5:1 to about 1:1, more preferably from 4 : 1 to approximately 3 : 1 to obtain the third colloid;

d) индукцию агрегации наночастиц с помощью любой из стадий d1) - d3) или их комбинации:d) inducing aggregation of nanoparticles using any of stages d1) - d3) or a combination thereof:

d1) смешивание третьего коллоида, полученного на стадии c), при pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3;d1) mixing the third colloid obtained in step c) at a pH ranging from about 2.2 to the lowest pH at which the active Raman reporter molecules have a net electrical charge of from 0 to 0.3;

d2) добавление раствора соли, предпочтительно раствора неорганической соли, к третьему коллоиду, полученному на стадии c);d2) adding a salt solution, preferably an inorganic salt solution, to the third colloid obtained in step c);

d3) добавление водорастворимого растворителя к третьему коллоиду, полученному на стадии c); иd3) adding a water-soluble solvent to the third colloid obtained in step c); And

e) остановку агрегации.e) stopping aggregation.

Предпочтительно, стадия b) в заявляемом и описанном в настоящем документе способе предусматривает следующие стадии, осуществляемые в порядке b1)-b3):Preferably, step b) in the method claimed and described herein comprises the following steps, carried out in the order b1)-b3):

b1) получение коллоида, фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц, и характеризующегося значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ;b1) obtaining a colloid essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size, dispersed in an aqueous solvent, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of these nanoparticles, and characterized by a ζ -potential value less than or equal to -25 mV;

b2) доведение pH коллоида до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния, которые должны адсорбироваться на поверхности наночастиц, не несут суммарный электрический заряд, при этом поддерживая значение ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ, предпочтительно ниже -40 мВ; иb2) bringing the pH of the colloid to the lowest pH value at which the active Raman reporter molecules that are to be adsorbed on the surface of the nanoparticles carry no net electrical charge, while maintaining the ζ -potential value below or equal to -25 mV, preferably below -40 mV; And

b3) добавление раствора активных репортерных молекул рамановского рассеяния в растворителе к коллоиду, полученному на стадии b2), при этом поддерживая значение ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ.b3) adding a solution of active Raman reporter molecules in a solvent to the colloid obtained in step b2), while maintaining the ζ -potential value below or equal to -25 mV.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления стадии c) и d) осуществляют одновременно в проточной системе непрерывного действия. В дополнительном предпочтительном варианте осуществления размер наночастиц в первом коллоиде отличается от размера наночастиц во втором коллоиде.In a further preferred embodiment, steps c) and d) are carried out simultaneously in a continuous flow system. In a further preferred embodiment, the size of the nanoparticles in the first colloid is different from the size of the nanoparticles in the second colloid.

Как проиллюстрировано с помощью примеров E1-E14, заявляемый в настоящем документе способ делает возможным интеграцию ряда активных репортерных молекул рамановского рассеяния в SERS-метку и не ограничен сочетанием конкретных размеров наночастиц, что позволяет также синтезировать SERS-метки, содержащие наночастицы с одинаковым размером, что подтверждается, например, примерами E1-E8 и E12-E14. Дополнительно, заявляемый и описываемый в настоящем документе способ изготовления позволяет получить SERS-метки с узким распределением по размерам, как проиллюстрировано, например, на фиг. 3a и фиг. 3b, и высоким соотношение агрегатов с малым числом, как проиллюстрировано, например, на фиг. 3a и фиг. 3b, и характеризуется значимо более коротким временем реакции по сравнению со способами, известными из литературы.As illustrated by Examples E1-E14, the method claimed herein allows for the integration of a number of active Raman reporter molecules into a SERS tag and is not limited to a combination of specific nanoparticle sizes, which also allows the synthesis of SERS tags containing nanoparticles of the same size, which confirmed, for example, by examples E1-E8 and E12-E14. Additionally, the manufacturing method claimed and described herein produces SERS tags with a narrow size distribution, as illustrated, for example, in FIG. 3a and fig. 3b, and a high ratio of low number aggregates, as illustrated, for example, in FIG. 3a and fig. 3b, and is characterized by a significantly shorter reaction time compared to methods known from the literature.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1a схематично изображен способ изготовления SERS-меток по настоящему изобретению. Способ изготовления предусматривает объединение второго коллоида (120a), фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером (121a), диспергированных в водном растворителе (не показан), при этом наночастицы имеют адсорбированные на их поверхности активные репортерные молекулы рамановского рассеяния (122a) и стабилизирующее средство (не показано), с первым коллоидом, фактически состоящим из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером (130a), диспергированных в водном растворителе (не показан), при этом наночастицы имеют адсорбированное на их поверхности стабилизирующее средство (не показано), и индукцию агрегации наночастиц с получением SERS-меток (140a).In fig. 1a schematically shows a method for producing SERS tags according to the present invention. The fabrication method involves combining a second colloid (120a) essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and substantially the same size (121a) dispersed in an aqueous solvent (not shown), wherein the nanoparticles have active Raman reporter molecules adsorbed on their surface (122a ) and a stabilizing agent (not shown), with the first colloid essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and substantially the same size (130a) dispersed in an aqueous solvent (not shown), the nanoparticles having a stabilizing agent (not shown) adsorbed on their surface shown), and induction of nanoparticle aggregation to produce SERS tags (140a).

На фиг. 1b схематично представлен вариант осуществления способа изготовления SERS-меток по настоящему изобретению. В данном конкретном способе изготовления проточный реактор непрерывного действия содержит два резервуара (111b, 112b) под давлением, тройник (113b) и резервуар (114b) для сбора, при этом каждый из двух резервуаров (111b, 112b) под давлением соединен с помощью трубки с тройником (113b), который сам соединен с помощью трубки с резервуаром (114b) для сбора. Способ изготовления предусматривает объединение и одновременное смешивание при pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3, в трубке, соединяющей тройник (113b) с резервуаром (114b) для сбора проточного реактора непрерывного действия, первого коллоида, подаваемого из резервуара (112b) под давлением и фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером (130b), диспергированных в водном растворителе (не показан), при этом указанные наночастицы имеют адсорбированное на их поверхности стабилизирующее средство (не показано), со вторым коллоидом (120b), подаваемым из резервуара (111b) под давлением и фактически состоящим из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером (121b), диспергированных в водном растворителе (не показан), при этом указанные наночастицы имеют адсорбированные на их поверхности активные репортерные молекулы (122b) рамановского рассеяния и стабилизирующее средство (не показано). Смешивание при pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3, индуцирует агрегацию наночастиц. Стадию агрегации останавливают в резервуаре (114b) для сбора, тем самым получая целевые SERS-метки (140b).In fig. 1b is a schematic representation of an embodiment of the method for producing SERS tags of the present invention. In this particular manufacturing method, the continuous flow reactor comprises two pressure vessels (111b, 112b), a tee (113b) and a collection tank (114b), each of the two pressure vessels (111b, 112b) being connected by a tube to tee (113b), which is itself connected by a tube to a collection tank (114b). The manufacturing method involves combining and simultaneously mixing at a pH ranging from about 2.2 to the lowest pH at which the active Raman reporter molecules have a net electrical charge of 0 to 0.3, in a tube connecting the tee (113b) to the reservoir (114b) to collect a continuous flow reactor, a first colloid supplied from a reservoir (112b) under pressure and essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size (130b) dispersed in an aqueous solvent (not shown), wherein said the nanoparticles have a stabilizing agent (not shown) adsorbed on their surface, with a second colloid (120b) supplied from a reservoir (111b) under pressure and essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size (121b) dispersed in an aqueous solvent ( not shown), wherein said nanoparticles have active Raman reporter molecules (122b) and a stabilizing agent (not shown) adsorbed on their surface. Mixing at a pH ranging from approximately 2.2 to the lowest pH at which active Raman reporter molecules have a net electrical charge of 0 to 0.3 induces nanoparticle aggregation. The aggregation step is stopped in the collection tank (114b), thereby obtaining the target SERS tags (140b).

На фиг. 1c схематично представлен вариант осуществления способа изготовления SERS-меток по настоящему изобретению. В данном конкретном способе изготовления проточный реактор непрерывного действия содержит три резервуара (111c, 112c, 150c) под давлением, тройник (113c) и резервуар (114c) для сбора. Каждый из двух резервуаров (111c, 112c) под давлением соединен с помощью трубки с тройником (113c), который сам соединен с помощью трубки с резервуаром (114c) для сбора. Способ изготовления предусматривает объединение и одновременное смешивание при pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3, в трубке, соединяющей тройник (113c) с резервуаром (114c) для сбора проточного реактора непрерывного действия, первого коллоида, подаваемого из резервуара (112c) под давлением и фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером (130c), диспергированных в водном растворителе (не показан), при этом наночастицы имеют адсорбированное на их поверхности стабилизирующее средство (не показано), со вторым коллоидом (120c), подаваемым из резервуара (111c) под давлением и фактически состоящим из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером (121c), диспергированных в водном растворителе (не показан), при этом указанные наночастицы имеют адсорбированные на их поверхности активные репортерные молекулы (122c) рамановского рассеяния и стабилизирующее средство (не показано). Смешивание при pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3, индуцирует агрегацию наночастиц. Стадию агрегации останавливают путем введения воды, хранящейся в резервуаре (150c) под давлением, в трубку, ведущую в резервуар (114c) для сбора, с тем, чтобы разбавить коллоид, путем введения основного раствора, хранящегося в резервуаре (150c) под давлением, в трубку, ведущую в резервуар (114c) для сбора, путем введения полимера, хранящегося в резервуаре (150c) под давлением, в трубку, ведущую в резервуар (114c) для сбора, или путем введения предшественника диэлектрического материала, хранящегося в резервуаре (150c) под давлением, в трубку, ведущую в резервуар (114c) для сбора, тем самым получая целевые SERS-метки (140c).In fig. 1c is a schematic representation of an embodiment of the method for producing SERS tags of the present invention. In this particular manufacturing method, the continuous flow reactor contains three pressure vessels (111c, 112c, 150c), a tee (113c) and a collection tank (114c). Each of the two pressure reservoirs (111c, 112c) is connected by a tube to a tee (113c), which is itself connected by a tube to a collection reservoir (114c). The manufacturing method involves combining and simultaneously mixing at a pH ranging from approximately 2.2 to the lowest pH at which active Raman reporter molecules have a net electrical charge of 0 to 0.3, in a tube connecting the tee (113c) to the reservoir (114c) to collect a continuous flow reactor, the first colloid supplied from a reservoir (112c) under pressure and essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size (130c) dispersed in an aqueous solvent (not shown), wherein the nanoparticles have a stabilizing agent (not shown) adsorbed on their surface, with a second colloid (120c) supplied from a reservoir (111c) under pressure and essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size (121c) dispersed in an aqueous solvent (not shown), wherein said nanoparticles have active Raman reporter molecules (122c) and a stabilizing agent (not shown) adsorbed on their surface. Mixing at a pH ranging from approximately 2.2 to the lowest pH at which active Raman reporter molecules have a net electrical charge of 0 to 0.3 induces nanoparticle aggregation. The aggregation step is stopped by introducing the water stored in the pressure tank (150c) into the tube leading into the collection tank (114c) so as to dilute the colloid by introducing the stock solution stored in the pressure tank (150c) into a tube leading to a collection reservoir (114c) by introducing a polymer stored in a reservoir (150c) under pressure into a tube leading into a collection reservoir (114c) or by introducing a precursor dielectric material stored in a reservoir (150c) under pressure into a tube leading to a collection reservoir (114c), thereby obtaining the target SERS tags (140c).

На фиг. 2a-c проиллюстрировано изменение интенсивности SERS-сигнала со временем реакции агрегации: на фиг. 2a показано изменение интенсивности SERS со временем реакции агрегации у SERS-меток, изготовленных так, как описано в примере E1; на фиг. 2b показано изменение интенсивности SERS со временем реакции агрегации у SERS-меток, изготовленных так, как описано в примере E14; на фиг. 2c показано изменение интенсивности SERS со временем реакции агрегации у SERS-меток, изготовленных так, как описано в примере E13. Горизонтальная ось соответствует времени реакции агрегации в секундах, а вертикальная ось соответствует SERS-ответу при возбуждении на 785 нм. Регистрируемую интенсивность SERS измеряли с временем для аккумулирования заряда светодиодом 100 мс каждые 1 секунду при заданной концентрации золота, и для данной интенсивности сигнала устанавливали корреляцию с образцами, разведенными до 12,5 мкг Au/мл и подвергаемыми сканированию с 1-секундным временем для аккумулирования заряда светодиодом. In fig. 2a-c illustrate the change in SERS signal intensity with the aggregation reaction time: FIG. 2a shows the change in SERS intensity with aggregation reaction time for SERS tags prepared as described in example E1; in fig. 2b shows the change in SERS intensity with aggregation reaction time for SERS tags prepared as described in example E14; in fig. 2c shows the variation of SERS intensity with aggregation reaction time for SERS tags prepared as described in example E13. The horizontal axis corresponds to the aggregation reaction time in seconds, and the vertical axis corresponds to the SERS response when excited at 785 nm. Recorded SERS intensity was measured with an LED charge storage time of 100 ms every 1 second at a given gold concentration, and for a given signal intensity was correlated with samples diluted to 12.5 μg Au/mL and scanned with a charge storage time of 1 second. LED.

На фиг. 3a-b представлены SEM-изображения, полученные от SERS-меток, содержащих наночастицы разных размеров и изготовленных согласно примеру E9 (фиг. 3a) и 10 (фиг. 3b). Как подтверждается SEM-изображениями, SERS-метки, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, обогащены агрегатами с малым числом, такими как димеры, тримеры и тетрамеры, и имеют узкое распределение по размерам. In fig. 3a-b show SEM images obtained from SERS tags containing nanoparticles of different sizes and manufactured according to example E9 (Fig. 3a) and 10 (Fig. 3b). As confirmed by SEM images, SERS tags produced in accordance with the present invention are enriched in low number aggregates such as dimers, trimers and tetramers and have a narrow size distribution.

Фиг. 4 представляет собой график, иллюстрирующий значение ζ-потенциала первого коллоида A2 (на графике изображен закрашенными кружками) и вторых коллоидов D2 (на графике изображен закрашенными треугольниками), D5 (на графике изображен закрашенными ромбами) и D6 (на графике изображен закрашенными квадратами), при титровании указанных коллоидов водным раствором 1 н. HCl или водным раствором 1 н. NaOH. Горизонтальная ось соответствует значению pH, а вертикальная ось соответствует значению ζ-потенциала (мВ). Условия, при которых была видна агрегация (т. е. коллоиды были нестабильными), обведены кружком. Как подтверждается фиг. 4, ряд коллоидов, характеризующихся значением ζ-потенциала ниже -25 мВ, были стабильными. Такие коллоиды можно применять в качестве первого и второго коллоидов соответственно в способе изготовления по настоящему изобретению.Fig. 4 is a graph illustrating the value of the ζ -potential of the first colloid A2 (shown in the graph as filled circles) and the second colloids D2 (shown in the graph as filled triangles), D5 (shown in the graph as filled diamonds) and D6 (shown in the graph as filled squares) . when titrating these colloids with an aqueous solution of 1 N. HCl or 1 N aqueous solution. NaOH. The horizontal axis corresponds to the pH value, and the vertical axis corresponds to the ζ -potential value (mV). Conditions under which aggregation was visible (i.e., the colloids were unstable) are circled. As confirmed by FIG. 4, a number of colloids characterized by a ζ -potential value below -25 mV were stable. Such colloids can be used as the first and second colloids, respectively, in the manufacturing method of the present invention.

На фиг. 5 проиллюстрировано развитие значений интенсивности SERS-сигнала у коллоидов, агрегирующихся в проточной системе. Каждое измерение проводили на 1-метровых отметках вдоль 7-м прозрачной трубки из FEP. Данные, представленные ромбами, соединенными сплошной линией, были получены на SERS-метках, полученных так, как описано в примере E8. Данные, представленные кружками, соединенными пунктирной линией, были получены на SERS-метках, полученных так, как описано в примере E11.In fig. Figure 5 illustrates the development of SERS signal intensity values for colloids aggregating in a flow system. Each measurement was taken at 1-meter marks along the 7-m clear FEP tube. Data, represented by diamonds connected by a solid line, were obtained from SERS tags obtained as described in Example E8. The data represented by circles connected by a dotted line were obtained from SERS tags obtained as described in Example E11.

Подробное описаниеDetailed description

ОпределенияDefinitions

Для трактовки значения терминов, рассмотренных в описании и изложенных в формуле изобретения, должны использоваться следующие определения.To interpret the meaning of the terms discussed in the description and set forth in the claims, the following definitions should be used.

В контексте настоящего документа форма единственного числа объекта указывает на один объект или более и необязательно ограничивает его единственным числом. As used herein, the singular form of object refers to one or more objects and is not necessarily limited to the singular.

В контексте настоящего документа подразумевается, что термин «по меньшей мере» означает один или несколько, например, один, или два, или три.As used herein, the term “ at least ” is intended to mean one or more, such as one, or two, or three.

Термин «содержащий» в контексте настоящего документа является неисключительным и допускающим изменения. Так, например, раствор, содержащий соединение A, может включать иные соединения, помимо А. Вместе с тем, термин «содержащий» также охватывает, как и его конкретный вариант осуществления, более ограничительные значения «состоящий по существу из» и «состоящий из», так что, например, «раствор, содержащий A, B и необязательно C» также может (в основном) состоять из A и B или (в основном) состоять из A, B и C.The term “ comprising ” as used herein is non-exclusive and subject to change. Thus, for example, a solution containing compound A may include compounds other than A. However, the term “ comprising ” also covers, as its particular embodiment does, the more restrictive meanings of “ consisting essentially of ” and “ consisting of ” so that, for example, "a solution containing A, B and optionally C" could also (mostly) consist of A and B or (mostly) consist of A, B and C.

Когда настоящее описание касается «предпочтительных» вариантов осуществления/признаков, комбинации этих «предпочтительных» вариантов осуществления/признаков также следует рассматривать как раскрытые до тех пор, пока данная комбинация «предпочтительных» вариантов осуществления/признаков имеет значение с технической точки зрения.When the present disclosure concerns “ preferred ” embodiments/features, combinations of these “ preferred ” embodiments/features are also to be considered disclosed as long as the combination of “ preferred ” embodiments/features is technically meaningful.

В контексте настоящего документа термин «приблизительно» означает, что указанное количество или значение может иметь конкретное определенное значение или некоторое иное значение, соседнее с ним. В целом, термин «приблизительно», обозначающий определенное значение, предназначен для обозначения диапазона в пределах ± 5% значения. В качестве одного примера, фраза «приблизительно 100» обозначает диапазон 100 ± 5, т. е. диапазон от 95 до 105. Предпочтительно, диапазон, обозначенный термином «приблизительно», означает диапазон в пределах ± 3 % значения, более предпочтительно, ± 1 %. В целом, при использовании термина «приблизительно» можно ожидать, что подобные результаты или эффекты согласно настоящему изобретению могут быть получены в диапазоне в пределах ± 5% указанного значения. As used herein, the term “ about ” means that the specified amount or value may have a specific defined value or some other value adjacent to it. In general, the term " approximately " when denoting a specific value is intended to indicate a range within ±5% of the value. As one example, the phrase "about 100" denotes a range of 100 ± 5, i.e., a range from 95 to 105. Preferably, the range denoted by " about " means a range within ± 3% of the value, more preferably ± 1 %. In general, when the term “ about ” is used, it can be expected that similar results or effects according to the present invention can be obtained within a range of ±5% of the stated value.

Неожиданно было обнаружено, что способ изготовления меток для поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (SERS), предпочтительно SERS-меток для применения в качестве защитного элемента, предусматривает следующие стадии:Surprisingly, it has been discovered that a method for producing surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) tags, preferably SERS tags for use as a security element, involves the following steps:

a) получение первого коллоида, фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц, и характеризующегося значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ;a) obtaining a first colloid essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size, dispersed in an aqueous solvent, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of said nanoparticles, and characterized by a ζ -potential value less than or equal to -25 mV;

b) получение второго коллоида, фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, активных репортерных молекул рамановского рассеяния, адсорбированных на поверхности указанных наночастиц, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц, и характеризующегося значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ;b) obtaining a second colloid essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size, dispersed in an aqueous solvent, active Raman reporter molecules adsorbed on the surface of said nanoparticles, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of said nanoparticles, and characterized by a ζ value -potential less than or equal to -25 mV;

c) объединение первого коллоида со вторым коллоидом таким образом, чтобы соотношение количества наночастиц первого коллоида и количества наночастиц второго коллоида составляло от приблизительно 25 : 1 до приблизительно 1 : 1, предпочтительно от приблизительно 5 : 1 до приблизительно 1 : 1, более предпочтительно от приблизительно 4 : 1 до приблизительно 3 : 1 с получением третьего коллоида;c) combining the first colloid with the second colloid such that the ratio of the number of nanoparticles of the first colloid to the number of nanoparticles of the second colloid is from about 25:1 to about 1:1, preferably from about 5:1 to about 1:1, more preferably from about 4:1 to approximately 3:1 to obtain the third colloid;

d) индукцию агрегации наночастиц с помощью любой из стадий d1) - d3) или их комбинации:d) inducing aggregation of nanoparticles using any of stages d1) - d3) or a combination thereof:

d1) смешивание третьего коллоида, полученного на стадии c), при pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3;d1) mixing the third colloid obtained in step c) at a pH ranging from about 2.2 to the lowest pH at which the active Raman reporter molecules have a net electrical charge of from 0 to 0.3;

d2) добавление раствора соли, предпочтительно раствора неорганической соли, к третьему коллоиду, полученному на стадии c);d2) adding a salt solution, preferably an inorganic salt solution, to the third colloid obtained in step c);

d3) добавление водорастворимого растворителя к третьему коллоиду, полученному на стадии c); иd3) adding a water-soluble solvent to the third colloid obtained in step c); And

e) остановку агрегации;e) stopping aggregation;

дает рентабельным и целесообразным способом большое количество SERS-меток с узким распределением по размерам и высоким соотношением агрегатов с малым числом. Способ не имеет каких-либо ограничений с точки зрения активной репортерной молекулы рамановского рассеяния, подлежащей применению в качестве «отпечатка» SERS-метки, или размера наночастиц с плазмонной поверхностью, содержащихся в первом и втором коллоиде, что позволяет изготавливать различные SERS-метки.produces in a cost-effective and expedient manner a large number of SERS tags with a narrow size distribution and a high ratio of low-number aggregates. The method does not have any limitations in terms of the active Raman reporter molecule to be used as the fingerprint of the SERS tag or the size of the plasmonic nanoparticles contained in the first and second colloid, allowing the fabrication of various SERS tags.

Как хорошо известно специалисту в данной области техники и используется в настоящем документе, SERS-метка содержит один агрегат наночастиц с плазмонной поверхностью и активными репортерными молекулами рамановского рассеяния, адсорбированными на поверхности наночастиц. Наночастицы с плазмонной поверхностью ответственны за генерирование электрического поля, необходимого для рамановского усиления, в то время как активные репортерные молекулы рамановского рассеяния обеспечивают уникальный вибрационный отпечаток SERS-метки. SERS-метка может дополнительно содержать внешний слой покрытия, изолирующий агрегат наночастиц с адсорбированными на поверхности активными молекулами рамановского рассеяния от внешней среды. Таким образом, внешний слой покрытия a) изолирует SERS-метку от внешней среды, тем самым предотвращая вымывание активных репортерных молекул рамановского рассеяния из SERS-метки и защищая SERS-метку от загрязнения внешней среды, которое может вызвать появление ложных пиков, b) увеличивает коллоидную стабильность SERS-метки и c) обеспечивает удобную поверхность для дальнейшей химической функционализации. Слои внешнего покрытия включают диоксид кремния и полимеры, такие как полиэтиленимин (PEI), натриевая соль сополимера стирола и малеиновой кислоты (PSMA), полидиаллилдиметиламмония хлорид (PDADMAC).As is well known to one skilled in the art and used herein, a SERS tag comprises a single nanoparticle aggregate with a plasmonic surface and active Raman reporter molecules adsorbed on the surface of the nanoparticles. The plasmonic surface nanoparticles are responsible for generating the electric field required for Raman enhancement, while the active Raman reporter molecules provide the unique vibrational fingerprint of the SERS tag. The SERS tag may additionally contain an outer coating layer that isolates the aggregate of nanoparticles with active Raman scattering molecules adsorbed on the surface from the external environment. Thus, the outer coating layer a) isolates the SERS tag from the external environment, thereby preventing the leaching of active Raman reporter molecules from the SERS tag and protecting the SERS tag from environmental contamination that can cause the appearance of false peaks, b) increases colloidal stability of the SERS tag and c) provides a convenient surface for further chemical functionalization. The outer coating layers include silica and polymers such as polyethylenimine (PEI), sodium styrene maleic acid copolymer (PSMA), polydiallyldimethylammonium chloride (PDADMAC).

Благодаря проявляющемуся SERS-сигналу SERS-метки, полученные с помощью заявляемого и описываемого в настоящем документе способа изготовления, особенно пригодны в качестве защитного элемента для защиты документов и изделий от подделки и незаконного воспроизведения. В контексте настоящего документа термин «защитный элемент» обозначает элемент, который может быть включен в или нанесен на защищаемый документ или изделие с целью определения его подлинности и его защиты от подделок и незаконного воспроизведения. Защитный элемент может представлять собой знак, изображение, рисунок или графический элемент, напечатанные, нанесенные в виде покрытия или напыленные на защитный элемент или изделие с чернилами, лаком или композицией для нанесения покрытия, которые содержат SERS-метки, полученные с помощью способа изготовления по настоящему изобретению. Альтернативно, SERS-метки могут функционировать в качестве защитного элемента, если они встроены в основу защищаемого документа. Термины «защищаемый документ» и «защищаемое изделие» относятся к документу или изделию, имеющим ценность, которая делает их потенциально подверженными попыткам подделки или незаконного воспроизведения, и которые обычно защищены от подделки или фальсификации по меньшей мере одним защитным признаком. Термин «защищаемое изделие» в контексте настоящего документа охватывает все изделия, которые должны быть защищены от подделки и/или незаконного воспроизведения, чтобы гарантировать их содержимое. Примеры защищаемых документов включают без ограничения ценные документы и ценные коммерческие товары. Типичные примеры ценных документов включают без ограничения банкноты, юридические документы, билеты, чеки, ваучеры, гербовые марки, акцизные марки, соглашения и т. п., документы, удостоверяющие личность, такие как паспорта, удостоверения личности, визы, банковские карты, кредитные карты, транзакционные карты, документы для получения доступа, входные билеты и т. п. Ценные коммерческие товары охватывают упаковочный материал, в частности, для косметических изделий, нутрицевтических изделий, фармацевтических изделий, спиртных напитков, табачных изделий, напитков или пищевых продуктов, электротехнических/электронных изделий, тканей или ювелирных изделий, т. е. изделий, которые должны быть защищены от подделки и/или незаконного воспроизведения для гарантирования действительности содержимого упаковки, подобного, например, к истинным лекарственным средствам. Примеры упаковочных материалов включают без ограничения этикетки, такие как товарные этикетки для аутентификации, этикетки и печати с защитой от раскрытия. Due to the emerging SERS signal, SERS tags obtained using the manufacturing method claimed and described herein are particularly suitable as a security element for protecting documents and products from counterfeiting and illegal reproduction. As used herein, the term " security element " means an element that may be included in or applied to a security document or article for the purpose of determining its authenticity and protecting it from counterfeiting and illegal reproduction. The security element may be a mark, image, design or graphic element printed, coated or sprayed on the security element or the article with an ink, varnish or coating composition that contains SERS tags obtained using the manufacturing method of the present invention. Alternatively, SERS tags can function as a security element if they are embedded in the underlying document. The terms " security document " and " security article " refer to a document or article that has a value that makes it potentially susceptible to attempts at counterfeiting or unauthorized reproduction, and that is generally protected against forgery or falsification by at least one security feature. The term " secured article " in the context of this document covers all products that must be protected against counterfeiting and/or illegal reproduction in order to guarantee their contents. Examples of protected documents include, but are not limited to, valuable documents and valuable commercial items. Typical examples of valuable documents include, but are not limited to, banknotes, legal documents, tickets, checks, vouchers, revenue stamps, tax stamps, agreements, etc., identification documents such as passports, identity cards, visas, bank cards, credit cards , transaction cards, access documents, entrance tickets, etc. High-value commercial goods cover packaging material, in particular for cosmetic products, nutraceutical products, pharmaceutical products, alcoholic beverages, tobacco products, beverages or food products, electrical/electronic products, textiles or jewelry, i.e. products that must be protected against counterfeiting and/or illegal reproduction to guarantee the validity of the contents of the packaging, similar to, for example, genuine medicinal products. Examples of packaging materials include, but are not limited to, labels such as product authentication labels, tamper evident labels and seals.

В контексте настоящего изобретения по определению термин «наночастица» означает отдельную частицу, имеющую размер, соответствующий максимальному физическому размеру (например, длине, диаметру и т. д.) в диапазоне от 20 ± 5 нм до 160 ± 5 нм, предпочтительно от 40 ± 5 нм до 140 ± 5 нм. Наночастица в контексте настоящего изобретения имеет плазмонную поверхность, т. е. наночастица имеет внешнюю поверхность, способную усиливать рамановское рассеяние активной молекулы рамановского рассеяния. Внешняя поверхность наночастиц выполнена из любого известного SERS-усиливающего материала. Предпочтительно, SERS-усиливающий материал выбран из золота (Au), серебра (Ag), меди (Cu), алюминия (Al), палладия (Pd), платины (Pt) или их смеси или сплава, и более предпочтительно из золота (Au). Наночастица в контексте настоящего изобретения может быть твердой или полой и предпочтительно является твердой. Твердая наночастица может быть выполнена из одного материала, т. е. из SERS-усиливающего материала внешней поверхности наночастицы, или из нескольких материалов, т. е. материал(-ы) центральной структуры наночастицы может(могут) отличаться от SERS-усиливающего материала внешней поверхности наночастицы. Полая наночастица представляет собой наночастицу, центральная структура которой представляет собой пустое пространство. Наночастица может иметь любую форму, которую можно получить. Предпочтительно, наночастица представляет собой твердую наночастицу из Au. Предпочтительно, наночастица имеет форму, выбранную из группы, состоящей из сферы, сфероида, стержня, диска, призмы и куба, более предпочтительно выбранную из сферы и сфероида, и еще более предпочтительно наночастица имеет форму сфероида. In the context of the present invention, by definition, the term “ nanoparticle ” means a single particle having a size corresponding to a maximum physical size (e.g., length, diameter, etc.) in the range of 20 ± 5 nm to 160 ± 5 nm, preferably from 40 ± 5 nm to 140 ± 5 nm. The nanoparticle in the context of the present invention has a plasmonic surface, that is, the nanoparticle has an outer surface capable of enhancing the Raman scattering of the active Raman molecule. The outer surface of the nanoparticles is made of any known SERS-enhancing material. Preferably, the SERS-enhancing material is selected from gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), palladium (Pd), platinum (Pt) or a mixture or alloy thereof, and more preferably gold (Au ). The nanoparticle in the context of the present invention can be solid or hollow and is preferably solid. A solid nanoparticle can be made of a single material, i.e., the SERS-enhancing material on the outer surface of the nanoparticle, or from several materials, i.e., the material(s) of the central structure of the nanoparticle may be different from the SERS-enhancing material on the outer surface surface of the nanoparticle. A hollow nanoparticle is a nanoparticle whose central structure is an empty space. The nanoparticle can have any shape that can be obtained. Preferably, the nanoparticle is a solid Au nanoparticle. Preferably, the nanoparticle has a shape selected from the group consisting of sphere, spheroid, rod, disk, prism and cube, more preferably selected from sphere and spheroid, and even more preferably the nanoparticle has a spheroid shape.

В контексте настоящего документа формулировка «наночастицы с по существу одинаковым размером» означает, что указанные наночастицы имеют размер, соответствующий максимальному физическому размеру (например, длине, диаметру и т. д.) в пределах ± 20 нм, предпочтительно в пределах ± 10 нм от среднего размера, определенного для указанных наночастиц с помощью способов электронной микроскопии, таких как трансмиссионная электронная микроскопия (TEM) или сканирующая электронная микроскопия (SEM), или, если применимо, с помощью способа из публикации Haiss и соавт. (Anal. Chem. 2007, 79, 4215-4221).In the context of this document, the wording “nanoparticles with essentially the same size" means that said nanoparticles have a size corresponding to a maximum physical size (e.g. length, diameter, etc.) within ± 20 nm, preferably within ± 10 nm, of the average size determined for said nanoparticles using electron microscopy techniques such as transmission electron microscopy (TEM) or scanning electron microscopy (SEM), or, if applicable, using a published method Haiss et al. (Anal. Chem. 2007,79, 4215-4221).

Наночастицы первого коллоида, второго коллоида и коллоида, полученного на стадии b1), диспергируют в водном растворителе. В контексте настоящего документа термин «водный растворитель» относится к воде и смеси воды с одним или несколькими водорастворимыми растворителями, причем водорастворимый растворитель предпочтительно выбран из перечня, включающего метанол, этанол, пропанол, изопропанол, тетрагидрофуран, N-метил-2-пирролидон (NMP), диметилсульфоксид (DMSO), N,N-диметилформамид (DMF), ацетон и ацетонитрил.Nanoparticles of the first colloid, the second colloid and the colloid obtained in step b1) are dispersed in an aqueous solvent. As used herein, the term " aqueous solvent " refers to water and a mixture of water with one or more water-soluble solvents, wherein the water-soluble solvent is preferably selected from the list including methanol, ethanol, propanol, isopropanol, tetrahydrofuran, N -methyl-2-pyrrolidone (NMP ), dimethyl sulfoxide (DMSO), N , N -dimethylformamide (DMF), acetone and acetonitrile.

Первый коллоид, полученный на стадии а) способа изготовления, второй коллоид, полученный на стадии b) способа изготовления, а также коллоид, полученный на стадии b1) способа изготовления, не содержат полимеров или поверхностно-активных веществ для стабилизации. Стабилизация коллоидов полимерами (например, поливинилпирролидоном) или поверхностно-активными веществами (например, бромидом цетилтриметиламмония) хорошо известна из уровня техники. Тем не менее, поскольку полимеры и поверхностно-активные вещества добавляют к коллоидам до добавления активных репортерных молекул рамановского рассеяния, они значительно уменьшают поверхность, доступную на наночастицах для адсорбции активных репортерных молекул рамановского рассеяния, и увеличивают расстояние между коллоидными частицами в агрегате, что, как следствие, приводит к тому, что у SERS-меток наблюдается более низкая интенсивность SERS-сигнала. Для преодоления данного недостатка первый коллоид, второй коллоид, а также коллоид, полученный на стадии b1), не содержат поверхностно-активных веществ и полимеров.The first colloid obtained in manufacturing method step a) and the second colloid obtained in manufacturing method step b) as well as the colloid obtained in manufacturing method step b1) do not contain polymers or surfactants for stabilization. Stabilization of colloids with polymers (eg polyvinylpyrrolidone) or surfactants (eg cetyltrimethylammonium bromide) is well known in the art. However, because polymers and surfactants are added to colloids prior to the addition of active Raman reporter molecules, they significantly reduce the surface area available on the nanoparticles for adsorption of active Raman reporter molecules and increase the distance between colloidal particles in the aggregate, which is how As a result, SERS tags exhibit a lower SERS signal intensity. To overcome this disadvantage, the first colloid, the second colloid, and the colloid obtained in step b1) do not contain surfactants and polymers.

Стабилизирующее средство, адсорбированное на поверхности наночастиц первого коллоида, второго коллоида и коллоида, полученного на стадии b1), предпочтительно выбрано из карбоновых кислот, солей карбоновых кислот, фосфорных кислот, солей фосфорных кислот, аскорбиновой кислоты, солей аскорбиновой кислоты и их смесей. Во избежание конкуренции между активными репортерными молекулами рамановского рассеяния и стабилизирующим средством во время адсорбции активных репортерных молекул рамановского рассеяния на поверхности наночастиц предпочтительно, чтобы стабилизирующее средство не содержало групп, обладающих сродством к SERS-усиливающим материалам, в частности к золоту. Примерами таких групп являются азотсодержащие группы, серосодержащие группы, этинильные группы, цианогруппы и изоцианидные группы.The stabilizing agent adsorbed on the surface of the nanoparticles of the first colloid, the second colloid and the colloid obtained in step b1) is preferably selected from carboxylic acids, carboxylic acid salts, phosphoric acids, phosphoric acid salts, ascorbic acid, ascorbic acid salts and mixtures thereof. To avoid competition between the active Raman reporter molecules and the stabilizing agent during adsorption of the active Raman reporter molecules onto the surface of the nanoparticles, it is preferable that the stabilizing agent does not contain groups having an affinity for SERS-enhancing materials, particularly gold. Examples of such groups are nitrogen-containing groups, sulfur-containing groups, ethynyl groups, cyano groups and isocyanide groups.

В контексте настоящего документа термин «карбоновая кислота» относится к органическому соединению, содержащему карбоксильную группу (C(=O)OH), и охватывает монокарбоновые кислоты (т. е. органические соединения, содержащие одну карбоксильную группу), такие как молочная кислота, и поликарбоновые кислоты (т. е. органические соединения, содержащие две или более карбоксильных групп), такие как лимонная кислота. As used herein, the term " carboxylic acid " refers to an organic compound containing a carboxyl group (C(=O)OH) and includes monocarboxylic acids (i.e., organic compounds containing a single carboxyl group) such as lactic acid, and polycarboxylic acids (i.e., organic compounds containing two or more carboxyl groups), such as citric acid.

В контексте настоящего документа термин «соль карбоновой кислоты» относится к натриевой или калиевой соли карбоновой кислоты. As used herein, the term " carboxylic acid salt " refers to the sodium or potassium salt of a carboxylic acid.

Предпочтительно, стабилизирующее средство выбрано из карбоновых кислот, солей карбоновых кислот, аскорбиновой кислоты, солей аскорбиновой кислоты и их смесей. Еще более предпочтительно, стабилизирующее средство выбрано из лимонной кислоты, солей лимонной кислоты, молочной кислоты, солей молочной кислоты, аскорбиновой кислоты, солей аскорбиновой кислоты и их смесей. К солям лимонной кислоты относятся дигидроцитрат мононатрия, гидроцитрат динатрия, цитрат тринатрия, дигидроцитрат монокалия, гидроцитрат дикалия и цитрат трикалия. К солям молочной кислоты относятся лактат натрия и лактат калия. К солям аскорбиновой кислоты относятся аскорбат натрия и аскорбат калия. В наиболее предпочтительном варианте осуществления стабилизирующее средство выбрано из лимонной кислоты, дигидроцитрата мононатрия, гидроцитрата динатрия, цитрата тринатрия, дигидроцитрата монокалия, гидроцитрата дикалия и цитрата трикалия, а также их смесей. Preferably, the stabilizing agent is selected from carboxylic acids, salts of carboxylic acids, ascorbic acid, salts of ascorbic acid and mixtures thereof. Even more preferably, the stabilizing agent is selected from citric acid, citric acid salts, lactic acid, lactic acid salts, ascorbic acid, ascorbic acid salts and mixtures thereof. Citric acid salts include monosodium dihydrogen citrate, disodium hydrogen citrate, trisodium citrate, monopotassium dihydrogen citrate, dipotassium hydrogen citrate, and tripotassium citrate. Lactic acid salts include sodium lactate and potassium lactate. Salts of ascorbic acid include sodium ascorbate and potassium ascorbate. In the most preferred embodiment, the stabilizing agent is selected from citric acid, monosodium dihydrogen citrate, disodium hydrogen citrate, trisodium citrate, monopotassium dihydrogen citrate, dipotassium hydrogen citrate and tripotassium citrate, as well as mixtures thereof.

Преимущественно, заявляемый и описываемый в настоящем документе способ изготовления позволяет интегрировать любую активную репортерную молекулу рамановского рассеяния в SERS-метку. К предпочтительным активным репортерным молекулам рамановского рассеяния относятся полностью сопряженные молекулы, содержащие арильную группу, замещенную одним или несколькими заместителями, выбранными из NR1R2, -SH, -≡, -≡N и -N═, предпочтительно из -NR1R2 и -SH, и/или N-содержащую гетероарильную группу, и/или S-содержащую гетероарильную группу, при этом остатки R1 и R2 независимо друг от друга выбраны из -H и алкила, предпочтительно из -H и C1-C4-алкила.Advantageously, the manufacturing method claimed and described herein allows for the integration of any active Raman reporter molecule into a SERS tag. Preferred active Raman reporter molecules include fully conjugated molecules containing an aryl group substituted with one or more substituents selected from NR 1 R 2 , -SH, -≡, -≡N and -N═, preferably from -NR 1 R 2 and -SH, and/or an N -containing heteroaryl group, and/or an S -containing heteroaryl group, wherein the radicals R 1 and R 2 are independently selected from -H and alkyl, preferably from -H and C 1 -C 4 -alkyl.

Как известно специалисту в области органической химии, полностью сопряженная молекула представляет собой молекулу, имеющую систему сопряженных электронов, охватывающую всю молекулу. Система сопряженных электронов представляет собой систему соединенных p-орбиталей с делокализованными электронами.As is known to one skilled in the art of organic chemistry, a fully conjugated molecule is a molecule having a system of conjugated electrons spanning the entire molecule. A conjugated electron system is a system of coupled p-orbitals with delocalized electrons.

Как хорошо известно специалисту в настоящей области техники, «арильная группа» представляет собой группу, полученную из моноциклического или полициклического ароматического углеводородного соединения путем удаления одного атома водорода от кольцевого атома углерода. Примеры арильных групп включают без ограничения фенильную, нафтильную, антраценильную, фенантрильную и пиренильную.As is well known to one skilled in the art, an " aryl group " is a group derived from a monocyclic or polycyclic aromatic hydrocarbon compound by the removal of one hydrogen atom from the ring carbon atom. Examples of aryl groups include, but are not limited to, phenyl, naphthyl, anthracenyl, phenanthryl and pyrenyl.

S-содержащее гетероароматическое соединение представляет собой ароматическое соединение, содержащее гетероатом серы как часть циклической сопряженной π-системы. Как часть циклической сопряженной π-системы, S-содержащее гетероароматическое соединение может дополнительно содержать один или несколько атомов азота. Примеры S-содержащих гетероарильных групп включают без ограничения тиофенильную, тиазолильную, изотиазолильную, тиадиазолильную, бензотиофенильную, бензотиазолильную, бензоизотиазолильную, бензотиадиазолильную, имидазотиазолильную и имидазотиадиазолильную. An S -containing heteroaromatic compound is an aromatic compound containing a sulfur heteroatom as part of a cyclic conjugated π system. As part of a cyclic conjugated π system, the S -containing heteroaromatic compound may additionally contain one or more nitrogen atoms. Examples of S -containing heteroaryl groups include, but are not limited to, thiophenyl, thiazolyl, isothiazolyl, thiadiazolyl, benzothiophenyl, benzothiazolyl, benzoisothiazolyl, benzothiadiazolyl, imidazothiazolyl, and imidazothiadiazolyl.

N-содержащее гетероароматическое соединение представляет собой ароматическое соединение, содержащее по меньшей мере один гетероатом азота как часть циклической сопряженной π-системы. Как часть циклической сопряженной π-системы, N-содержащее гетероароматическое соединение может дополнительно содержать один или несколько атомов кислорода. Примеры N-содержащих гетероарильных групп включают без ограничения имидазолильную, пиразолильную, триазолильную, тетразолильную, бензоимидазолильную, индазолильную, бензотриазолильную, пиридинильную, пиримидинильную, пиридазинильную, триазинильную, хинолинильную, изохинолинильную, диазанфатильную, хиналозинильную, циннолинильную, фталазинильную, хиноксалинильную, пуринильную, азафенантрильную, диазафенантрильную, азаантраценильную, диазаантраценильную, азапиренильную, диазапиренильную, оксазолильную, изоксазолильную, оксадиазолильную, бензоксазолильную, бензизоксазолильную и бензоксадиазолильную. An N -containing heteroaromatic compound is an aromatic compound containing at least one nitrogen heteroatom as part of a cyclic conjugated π system. As part of a cyclic conjugated π system, the N -containing heteroaromatic compound may additionally contain one or more oxygen atoms. Examples of N -containing heteroaryl groups include, but are not limited to, imidazolyl, pyrazolyl, triazolyl, tetrazolyl, benzoimidazolyl, indazolyl, benzotriazolyl, pyridinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, triazinyl, quinolinyl, isoquinolinyl, diazanfatyl, quinalosinyl, cinnolinyl, ft alasinyl, quinoxalinyl, purinyl, azaphenanthryl, diazaphenanthryl , azaanthracenyl, diazaanthracenyl, azapyrenyl, diazapyrenyl, oxazolyl, isoxazolyl, oxadiazolyl, benzoxazolyl, benzisoxazolyl and benzoxadiazolyl.

К предпочтительным активным репортерным молекулам рамановского рассеяния относятся без ограничения следующие:Preferred active Raman reporter molecules include, but are not limited to, the following:

- полностью сопряженное соединение, состоящее из арильной группы, замещенной одним или несколькими заместителями, выбранными из -NR1R2, -SH, -≡, -≡N и -N═, предпочтительно из -NR1R2 и -SH, которая соединена напрямую или посредством линкера -L1- с арильной группой, замещенной одним или несколькими заместителями, выбранными из перечня, включающего аминогруппу (-NH2), N-алкиламиногруппу, N,N-диалкиламиногруппу, тиоловую группу, этинильную группу, цианогруппу и изоцианидную группу, N-содержащую гетероарильную группу или S-содержащую гетероарильную группу, при этом- a fully conjugated compound consisting of an aryl group substituted by one or more substituents selected from -NR 1 R 2 , -SH, -≡, -≡N and -N═, preferably from -NR 1 R 2 and -SH, which connected directly or via a linker -L 1 - to an aryl group substituted by one or more substituents selected from the list including an amino group (-NH 2 ), an N -alkylamino group, an N , N -dialkylamino group, a thiol group, an ethynyl group, a cyano group and an isocyanide group a group, an N -containing heteroaryl group or an S -containing heteroaryl group, wherein

заместители R1 и R2 имеют значения, которые определены в настоящем документе;the substituents R 1 and R 2 have the meanings as defined herein;

линкер -L1- выбран из -CR8═CR9-, -N=N-, -≡-, -CR10═CR11-o-C6H4-, -CR10═CR11-m-C6H4-, -CR10═CR11-p-C6H4-, -CR10═CR11-o-C6H4-CR12═CR13-, -CR10═CR11-m-C6H4-CR12═CR13-, -CR10═CR11-p-C6H4-CR12═CR13-, -CR14═N-N═CR15-,linker -L 1 - selected from -CR 8 ═CR 9 -, -N=N-, -≡-, -CR 10 ═CR 11 - o -C 6 H 4 -, -CR 10 ═CR 11 - m -C 6 H 4 -, -CR 10 ═CR 11 - p -C 6 H 4 -, -CR 10 ═CR 11 - o -C 6 H 4 -CR 12 ═CR 13 -, -CR 10 ═CR 11 - m - C 6 H 4 -CR 12 ═CR 13 -, -CR 10 ═CR 11 - p -C 6 H 4 -CR 12 ═CR 13 -, -CR 14 ═NN═CR 15 -,

, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , иAnd ; ;

и And

заместители R8 - R15 выбраны из водорода, алкила, алкокси, алкилтио, формила, циано, нитро, галогенида, гидроксикарбонила и алкоксикарбонила;the substituents R 8 - R 15 are selected from hydrogen, alkyl, alkoxy, alkylthio, formyl, cyano, nitro, halide, hydroxycarbonyl and alkoxycarbonyl;

- полностью сопряженное соединение, состоящее из N-содержащей гетероарильной группы, которая соединена напрямую или посредством линкера -L1- с N-содержащей гетероарильной группой или S-содержащей гетероарильной группой, - a fully conjugated compound consisting of an N -containing heteroaryl group, which is connected directly or via a linker -L 1 - to an N -containing heteroaryl group or an S -containing heteroaryl group,

при этом wherein

линкер -L1- выбран из -CR8═CR9-, -N=N-, -≡-, -CR10═CR11-o-C6H4-, -CR10═CR11-m-C6H4-, -CR10═CR11-p-C6H4-, -CR10═CR11-o-C6H4-CR12═CR13-, -CR10═CR11-m-C6H4-CR12═CR13-, -CR10═CR11-p-C6H4-CR12═CR13-, -CR14═N-N═CR15-,linker -L 1 - selected from -CR 8 ═CR 9 -, -N=N-, -≡-, -CR 10 ═CR 11 - o -C 6 H 4 -, -CR 10 ═CR 11 - m -C 6 H 4 -, -CR 10 ═CR 11 - p -C 6 H 4 -, -CR 10 ═CR 11 - o -C 6 H 4 -CR 12 ═CR 13 -, -CR 10 ═CR 11 - m - C 6 H 4 -CR 12 ═CR 13 -, -CR 10 ═CR 11 - p -C 6 H 4 -CR 12 ═CR 13 -, -CR 14 ═NN═CR 15 -,

, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , иAnd ; ;

иAnd

заместители R8 - R15 выбраны из водорода, алкила, алкокси, алкилтио, формила, циано, нитро, галогенида, гидроксикарбонила и алкоксикарбонила;the substituents R 8 - R 15 are selected from hydrogen, alkyl, alkoxy, alkylthio, formyl, cyano, nitro, halide, hydroxycarbonyl and alkoxycarbonyl;

- полностью сопряженное соединение, состоящее из S-содержащей гетероарильной группы, которая соединена напрямую или посредством линкера -L1- с S-содержащей гетероарильной группой,- a fully conjugated compound consisting of an S -containing heteroaryl group, which is connected directly or via a linker -L 1 - to an S -containing heteroaryl group,

при этомwherein

линкер -L1- выбран из -CR8═CR9-, -N=N-, -≡-, -CR10═CR11-o-C6H4-, -CR10═CR11-m-C6H4-, -CR10═CR11-p-C6H4-, -CR10═CR11-o-C6H4-CR12═CR13-, -CR10═CR11-m-C6H4-CR12═CR13-, -CR10═CR11-p-C6H4-CR12═CR13-, -CR14═N-N═CR15-,linker -L 1 - selected from -CR 8 ═CR 9 -, -N=N-, -≡-, -CR 10 ═CR 11 - o -C 6 H 4 -, -CR 10 ═CR 11 - m -C 6 H 4 -, -CR 10 ═CR 11 - p -C 6 H 4 -, -CR 10 ═CR 11 - o -C 6 H 4 -CR 12 ═CR 13 -, -CR 10 ═CR 11 - m - C 6 H 4 -CR 12 ═CR 13 -, -CR 10 ═CR 11 - p -C 6 H 4 -CR 12 ═CR 13 -, -CR 14 ═NN═CR 15 -,

, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , иAnd ; ;

и заместители R8 - R15 выбраны из водорода, алкила, алкокси, алкилтио, формила, циано, нитро, галогенида, гидроксикарбонила и алкоксикарбонила;and the substituents R 8 - R 15 are selected from hydrogen, alkyl, alkoxy, alkylthio, formyl, cyano, nitro, halide, hydroxycarbonyl and alkoxycarbonyl;

иAnd

- полностью сопряженное соединение, состоящее из арильной группы, замещенной одним или несколькими, предпочтительно по меньшей мере двумя, заместителями, выбранными из -NR1R2, -SH, -≡, -≡N та -N═, предпочтительно из -NR1R2 и -SH, N-содержащей гетероарильной группы, необязательно замещенной одним или несколькими заместителями, выбранными из -NR3R4, -SH, -≡, -≡N и -N═, или S-содержащей гетероарильной группы, необязательно замещенной одним или несколькими заместителями, выбранными из -NR5R6, -SH, -≡, -≡N и -N═, соединенной напрямую с атомом водорода, при этом заместители R1 и R2 имеют значения, определенные в настоящем документе, и заместители R3 - R6 независимо друг от друга выбраны из -H и алкила, предпочтительно из -H и C1-C4-алкила.- a fully conjugated compound consisting of an aryl group substituted with one or more, preferably at least two, substituents selected from -NR 1 R 2 , -SH, -≡, -≡N and -N═, preferably from -NR 1 R 2 and -SH, N -containing heteroaryl group, optionally substituted with one or more substituents selected from -NR 3 R 4 , -SH, -≡, -≡N and -N═, or S -containing heteroaryl group, optionally substituted one or more substituents selected from -NR 5 R 6 , -SH, -≡, -≡N and -N═ attached directly to a hydrogen atom, wherein the substituents R 1 and R 2 have the meanings defined herein, and the substituents R 3 - R 6 are independently selected from -H and alkyl, preferably from -H and C 1 -C 4 -alkyl.

Арильная группа, замещенная одним или несколькими заместителями, выбранными из -NR1R2, -SH, -≡, -≡N и -N═, предпочтительно из -NR1R2 и -SH, может содержать один или несколько дополнительных заместителей, предпочтительно выбранных из гидрокси, алкила, алкокси, алкилтио, формила, нитро, галогенида, гидроксикарбонила, алкоксикарбонила и О-содержащей гетероарильной группы и более предпочтительно выбранных из алкила, алкокси, алкилтио, галогенидов и О-содержащей гетероарильной группы.An aryl group substituted with one or more substituents selected from -NR 1 R 2 , -SH, -≡, -≡N and -N═, preferably from -NR 1 R 2 and -SH, may contain one or more additional substituents, preferably selected from hydroxy, alkyl, alkoxy, alkylthio, formyl, nitro, halide, hydroxycarbonyl, alkoxycarbonyl and O -containing heteroaryl group and more preferably selected from alkyl, alkoxy, alkylthio, halides and O -containing heteroaryl group.

N-содержащая гетероарильная группа и S-содержащая гетероарильная группа могут содержать один или несколько дополнительных заместителей, предпочтительно выбранных из амино, N-алкиламино, N,N-диалкиламино, тиола, гидрокси, алкила, алкокси, алкилтио, формила, циано, изоцианида, этинила, нитро, галогенида, гидроксикарбонила, алкоксикарбонила и О-содержащей гетероарильной группы, предпочтительно из алкильной, алкокси, алкилтио, галогенидов и O-содержащей гетероарильной группы. The N -containing heteroaryl group and the S -containing heteroaryl group may contain one or more additional substituents, preferably selected from amino, N -alkylamino, N , N -dialkylamino, thiol, hydroxy, alkyl, alkoxy, alkylthio, formyl, cyano, isocyanide, ethynyl, nitro, halide, hydroxycarbonyl, alkoxycarbonyl and O -containing heteroaryl group, preferably from alkyl, alkoxy, alkylthio, halides and O -containing heteroaryl group.

Примеры О-содержащих гетероарильных групп включают без ограничения фуранильную, бензофуранильную, изобензофуранильную, оксазолильную, изоксазолильную, бензоксазолильную и оксадиазолильную.Examples of O -containing heteroaryl groups include, but are not limited to, furanyl, benzofuranyl, isobenzofuranyl, oxazolyl, isoxazolyl, benzoxazolyl, and oxadiazolyl.

Предпочтительным активным репортерным соединением рамановского рассеяния является соединение общей формулы (I), A preferred active Raman reporter compound is a compound of general formula (I),

при этомwherein

A1, B1 и C1 независимо друг от друга выбраны из N, CR16 и CR17, при условии, что только один из A1, B1 и C1 представляет собой N; A 1 , B 1 and C 1 are independently selected from N, CR 16 and CR 17 , with the proviso that only one of A 1 , B 1 and C 1 is N;

A2, B2 и C2 независимо друг от друга выбраны из N, CR18 и CR19, при условии, что только один из A2, B2 и C2 представляет собой N;A 2 , B 2 and C 2 are independently selected from N, CR 18 and CR 19 , with the proviso that only one of A 2 , B 2 and C 2 is N;

E1, D1, E2, D2, R16, R17, R18 и R19 независимо друг от друга выбраны из водорода, амино, N-алкиламино, N,N-диалкиламино, тиола, гидрокси, алкила, алкокси, алкилтио, формила, циано, изоцианида, алкинила, нитро, галогенида, гидроксикарбонила, алкоксикарбонила и О-содержащей гетероарильной группы, предпочтительно из водорода, алкила, алкокси, алкилтио, галогенидов и О-содержащей гетероарильной группы; иE 1 , D 1 , E 2 , D 2 , R 16 , R 17 , R 18 and R 19 are independently selected from hydrogen, amino, N -alkylamino, N , N -dialkylamino, thiol, hydroxy, alkyl, alkoxy , alkylthio, formyl, cyano, isocyanide, alkynyl, nitro, halide, hydroxycarbonyl, alkoxycarbonyl and O -containing heteroaryl group, preferably from hydrogen, alkyl, alkoxy, alkylthio, halides and O -containing heteroaryl group; And

X представляет собой одинарную связь или линкер -L2-, выбранный из -CR8═CR9-, -N=N-, -≡-, -CR10═CR11-o-C6H4-, -CR10═CR11-m-C6H4-, -CR10═CR11-p-C6H4-, -CR10═CR11-o-C6H4-CR12═CR13-, -CR10═CR11-m-C6H4-CR12═CR13-, -CR10═CR11-p-C6H4-CR12═CR13-, -CR14═N-N═CR15-,X represents a single bond or linker -L 2 - selected from -CR 8 ═CR 9 -, -N=N-, -≡-, -CR 10 ═CR 11 - o -C 6 H 4 -, -CR 10 ═CR 11 - m -C 6 H 4 -, -CR 10 ═CR 11 - p -C 6 H 4 -, -CR 10 ═CR 11 - o -C 6 H 4 -CR 12 ═CR 13 -, -CR 10 ═CR 11 - m -C 6 H 4 -CR 12 ═CR 13 -, -CR 10 ═CR 11 - p -C 6 H 4 -CR 12 ═CR 13 -, -CR 14 ═NN═CR 15 -,

, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , иAnd ; ;

при этом R8 - R15 выбраны из водорода, алкила, алкокси, алкилтио, формила, циано, нитро, галогенида, гидроксикарбонила и алкоксикарбонила. wherein R 8 - R 15 is selected from hydrogen, alkyl, alkoxy, alkylthio, formyl, cyano, nitro, halide, hydroxycarbonyl and alkoxycarbonyl.

Предпочтительно, остатки A1 и A2 представляют собой N в общей формуле (I). Более предпочтительно, остатки A1 и A2 представляют собой N, а заместители E1, D1, E2, D2, R16, R17, R18 и R19 представляют собой водород в общей формуле (I). Preferably, the residues A 1 and A 2 represent N in the general formula (I). More preferably, the residues A 1 and A 2 represent N and the substituents E 1 , D 1 , E 2 , D 2 , R 16 , R 17 , R 18 and R 19 represent hydrogen in the general formula (I).

К активным репортерным молекулам рамановского рассеяния относятся без ограничения следующие: 2-меркаптопиридин; бензолтиол; меркаптобензойная кислота; 4-нитробензолтиол; 3,4-дихлорбензолтиол; 3-фтортиофенол; 4-фтортиофенол; 3-5-бис(трифторметил)бензолтиол; 4-меркаптофенол; бифенил-4-тиол, 7-меркапто-4-метилкумарин, 1-(4-гидроксифенил)-1H-тетразол-5-тиол, 2-фтортиофенол, 2-нафталинтиол, 4-(((3-меркапто-5-(2-метоксифенил)-4H-1,2,4-триазол-4-ил)имино)метил)фенол, (2-трифторметил)бензолтиол, 4-аминотиофенол, 1-нафталинтиол, 1,1',4,1''-терфенил-4-тиол, бифенил-4,4'-дитиол, тиосалициловая кислота, 4-(((3-меркапто-5-(2-пиридинил)-4H-1,2,4-триазол-4-ил)имино)метил)-1,2-бензолдиол, 4-(((3-меркапто-5-(2-пиридинил)-4H-1,2,4-триазол-4-ил)имино)метил)бензойная кислота, 2,3,4,6-тетрафторбензолтиол, (5-(4-метоксифенил)-1,3,4-оксидазол-2-тиол), (E)-1,2-ди(пиридин-4-ил)этен, 5-(пиридин-4-ил)-1,3,4-оксадиазол-2-тиол и 1,4-бис((E)-2-(пиридин-4-ил)винил)бензол.Active Raman reporter molecules include, but are not limited to, the following: 2-mercaptopyridine; benzenethiol; mercaptobenzoic acid; 4-nitrobenzenethiol; 3,4-dichlorobenzenethiol; 3-fluorothiophenol; 4-fluorothiophenol; 3-5-bis(trifluoromethyl)benzenethiol; 4-mercaptophenol; biphenyl-4-thiol, 7-mercapto-4-methylcoumarin, 1-(4-hydroxyphenyl)-1H-tetrazole-5-thiol, 2-fluorothiophenol, 2-naphthalenethiol, 4-(((3-mercapto-5-( 2-methoxyphenyl)-4H-1,2,4-triazol-4-yl)imino)methyl)phenol, (2-trifluoromethyl)benzenethiol, 4-aminothiophenol, 1-naphthalenethiol, 1,1',4,1'' -terphenyl-4-thiol, biphenyl-4,4'-dithiol, thiosalicylic acid, 4-(((3-mercapto-5-(2-pyridinyl)-4H-1,2,4-triazol-4-yl) imino)methyl)-1,2-benzenediol, 4-(((3-mercapto-5-(2-pyridinyl)-4H-1,2,4-triazol-4-yl)imino)methyl)benzoic acid, 2 ,3,4,6-tetrafluorobenzenethiol, (5-(4-methoxyphenyl)-1,3,4-oxidazol-2-thiol), ( E )-1,2-di(pyridin-4-yl)ethene, 5 -(pyridin-4-yl)-1,3,4-oxadiazol-2-thiol and 1,4-bis(( E )-2-(pyridin-4-yl)vinyl)benzene.

Первый коллоид, полученный на стадии a), характеризуется значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ. Второй коллоид, полученный на стадии b), характеризуется значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ.The first colloid obtained in step a) is characterized by a ζ-potential value less than or equal to -25 mV. The second colloid obtained in step b) is characterized by a ζ -potential value less than or equal to -25 mV.

В контексте настоящего документа значение ζ-потенциала коллоида относится к значению ζ-потенциала, измеренному для указанного коллоида при концентрации 0,05 мг материала наночастиц/мл с помощью Malvern Zetasizer Nano-ZS с 1-мл изогнутыми капиллярными кюветами. Если необходимо, а именно в случае коллоидов с концентрацией выше 0,05 мг материала наночастиц/мл, перед измерением ζ-потенциала коллоид разводят деионизированной водой до достижения концентрации материала наночастиц 0,05 мг/мл.As used herein, the ζ -potential value of a colloid refers to the ζ -potential value measured for said colloid at a concentration of 0.05 mg of nanoparticle material/mL using a Malvern Zetasizer Nano-ZS with 1-mL curved capillary cuvettes. If necessary, namely in the case of colloids with a concentration higher than 0.05 mg of nanoparticle material/ml, before measuring the ζ -potential, the colloid is diluted with deionized water to achieve a concentration of nanoparticle material of 0.05 mg/ml.

Предпочтительно, концентрация материала наночастиц (мг/мл) в первом коллоиде и во втором коллоиде ниже 0,66 мг/мл и более предпочтительно составляет от приблизительно 0,05 мг/мл до приблизительно 0,30 мг/мл, для примера, 0,05 мг/мл, 0,10 мг/мл, 0,15 мг/мл, 0,20 мг/мл, 0,25 мг/мл и 0,30 мг/мл.Preferably, the concentration of nanoparticle material (mg/ml) in the first colloid and in the second colloid is below 0.66 mg/ml and more preferably is from about 0.05 mg/ml to about 0.30 mg/ml, for example, 0. 05 mg/ml, 0.10 mg/ml, 0.15 mg/ml, 0.20 mg/ml, 0.25 mg/ml and 0.30 mg/ml.

После объединения первого коллоида со вторым коллоидом, например путем простого добавления второго коллоида к первому коллоиду таким образом, чтобы соотношение количества наночастиц первого коллоида и количества наночастиц второго коллоида составляло от приблизительно 25 : 1 до приблизительно 1 : 1, предпочтительно от приблизительно 5 : 1 до приблизительно 1 : 1, более предпочтительно от приблизительно 4 : 1 до приблизительно 3 : 1, индуцируется агрегация наночастиц. Описываемая в настоящем документе агрегация заключается в избирательной агрегации наночастиц второго коллоида с наночастицами первого коллоида, т. е. отсутствует агрегация наночастиц первого коллоида с наночастицами первого коллоида, а также отсутствует или имеет место незначительная агрегация наночастиц второго коллоида с наночастицами второго коллоида.After combining the first colloid with the second colloid, for example by simply adding the second colloid to the first colloid such that the ratio of the number of nanoparticles of the first colloid to the number of nanoparticles of the second colloid is from about 25:1 to about 1:1, preferably from about 5:1 to about 1:1, more preferably from about 4:1 to about 3:1, nanoparticle aggregation is induced. The aggregation described herein consists of selective aggregation of nanoparticles of the second colloid with nanoparticles of the first colloid, i.e., there is no aggregation of nanoparticles of the first colloid with nanoparticles of the first colloid, and there is no or little aggregation of nanoparticles of the second colloid with nanoparticles of the second colloid.

Агрегацию наночастиц индуцируют с помощью любой из стадий d1) - d3) или их комбинации:Aggregation of nanoparticles is induced using any of stages d1) - d3) or a combination thereof:

d1) смешивание третьего коллоида, полученного на стадии c), при pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3;d1) mixing the third colloid obtained in step c) at a pH ranging from about 2.2 to the lowest pH at which the active Raman reporter molecules have a net electrical charge of from 0 to 0.3;

d2) добавление раствора соли, предпочтительно раствора неорганической соли, к третьему коллоиду, полученному на стадии c);d2) adding a salt solution, preferably an inorganic salt solution, to the third colloid obtained in step c);

d3) добавление водорастворимого растворителя к третьему коллоиду, полученному на стадии c).d3) adding a water-soluble solvent to the third colloid obtained in step c).

В предпочтительном варианте осуществления индукция агрегации наночастиц предусматривает стадию d1), а именно смешивание третьего коллоида, полученного на стадии c), при pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3. Суммарный электрический заряд активной репортерной молекулы рамановского рассеяния и значение pH, соответствующее указанному суммарному электрическому заряду, можно спрогнозировать с помощью таких онлайн-инструментов, как Chemicalize.com (Chemicalize. ChemAxon. http://chemicalize.com/#/calculation). При pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3, происходит избирательная агрегация наночастиц первого коллоида с наночастицами второго коллоида.In a preferred embodiment, induction of nanoparticle aggregation involves step d1), namely mixing the third colloid obtained in step c), at a pH ranging from about 2.2 to the lowest pH at which the active Raman reporter molecules have a net electrical charge from 0 to 0.3. The net electrical charge of the active Raman reporter molecule and the pH value corresponding to this net electrical charge can be predicted using online tools such as Chemicalize.com (Chemicalize. ChemAxon. http://chemicalize.com/#/calculation). At a pH in the range of about 2.2 to the lowest pH at which the active Raman reporter molecules have a net electrical charge of 0 to 0.3, selective aggregation of the first colloid nanoparticles with the second colloid nanoparticles occurs.

Альтернативно, индукция агрегации наночастиц предусматривает стадию d2) добавления раствора соли, предпочтительно раствора неорганической соли, к третьему коллоиду, полученному на стадии c). Индуцируемая солями агрегация наночастиц является хорошо известным для специалистов в области коллоидной химии способом индукции агрегации наночастиц (ChemPhysChem 2018, 19, 24 - 28). Примеры неорганических солей, которые необходимо применять на стадии d2) способа изготовления, в форме раствора, такого как водный раствор, включают без ограничения фторид натрия, хлорид натрия, бромид натрия, йодид натрия, хлорид магния, хлорид калия и их смеси.Alternatively, inducing nanoparticle aggregation involves step d2) adding a salt solution, preferably an inorganic salt solution, to the third colloid obtained in step c). Salt-induced aggregation of nanoparticles is a well-known method for colloid chemistry specialists to induce nanoparticle aggregation ( ChemPhysChem 2018, 19 , 24 - 28). Examples of inorganic salts that need to be used in step d2) of the manufacturing method, in the form of a solution such as an aqueous solution, include, but are not limited to, sodium fluoride, sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide, magnesium chloride, potassium chloride and mixtures thereof.

В дополнительном альтернативном варианте осуществления индукция агрегации наночастиц предусматривает стадию d3), а именно добавление водорастворимого растворителя к третьему коллоиду, полученному на стадии c). Водорастворимый растворитель предпочтительно выбран из перечня, включающего метанол, этанол, пропанол, изопропанол, тетрагидрофуран, N-метил-2-пирролидон (NMP), диметилсульфоксид (DMSO), N,N-диметилформамид (DMF), ацетон и ацетонитрил. In a further alternative embodiment, the induction of nanoparticle aggregation involves step d3), namely the addition of a water-soluble solvent to the third colloid obtained in step c). The water-soluble solvent is preferably selected from the list including methanol, ethanol, propanol, isopropanol, tetrahydrofuran, N -methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethyl sulfoxide (DMSO), N , N -dimethylformamide (DMF), acetone and acetonitrile.

Предпочтительный способ изготовления по настоящему изобретению предусматривает следующие стадии:The preferred manufacturing method of the present invention involves the following steps:

a) получение первого коллоида, фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц, и характеризующегося значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ;a) obtaining a first colloid essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size, dispersed in an aqueous solvent, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of said nanoparticles, and characterized by a ζ -potential value less than or equal to -25 mV;

b) получение второго коллоида, фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, активной репортерной молекулы рамановского рассеяния общей формулы (I), адсорбированной на поверхности указанных наночастиц, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц, и характеризующегося значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ;b) obtaining a second colloid essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and substantially the same size dispersed in an aqueous solvent, an active Raman reporter molecule of general formula (I) adsorbed on the surface of said nanoparticles, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of said nanoparticles , and characterized by a ζ -potential value below or equal to -25 mV;

c) объединение первого коллоида со вторым коллоидом таким образом, чтобы соотношение количества наночастиц первого коллоида и количества наночастиц второго коллоида составляло от приблизительно 25 : 1 до приблизительно 1 : 1, предпочтительно от приблизительно 5 : 1 до приблизительно 1 : 1, более предпочтительно от приблизительно 4 : 1 до приблизительно 3 : 1 с получением третьего коллоида;c) combining the first colloid with the second colloid such that the ratio of the number of nanoparticles of the first colloid to the number of nanoparticles of the second colloid is from about 25:1 to about 1:1, preferably from about 5:1 to about 1:1, more preferably from about 4:1 to approximately 3:1 to obtain the third colloid;

d) индукцию агрегации наночастиц с помощью любой из стадий d1) - d3) или их комбинации:d) inducing aggregation of nanoparticles using any of stages d1) - d3) or a combination thereof:

d1) смешивание третьего коллоида, полученного на стадии c), при pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до приблизительно 6,1, предпочтительно от приблизительно 2,6 до приблизительно 5,7;d1) mixing the third colloid obtained in step c) at a pH ranging from about 2.2 to about 6.1, preferably from about 2.6 to about 5.7;

d2) добавление раствора соли, предпочтительно раствора неорганической соли, к третьему коллоиду, полученному на стадии c);d2) adding a salt solution, preferably an inorganic salt solution, to the third colloid obtained in step c);

d3) добавление водорастворимого растворителя к третьему коллоиду, полученному на стадии c); иd3) adding a water-soluble solvent to the third colloid obtained in step c); And

e) остановку агрегации.e) stopping aggregation.

Предпочтительно, в описанных в настоящем документе способах изготовления стадия b) предусматривает следующие стадии, осуществляемые в порядке b1)-b3):Preferably, in the manufacturing methods described herein, step b) comprises the following steps, carried out in the order b1) to b3):

b1) получение коллоида, содержащего наночастицы с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированные в водном растворителе, и стабилизирующее средство, адсорбированное на поверхности указанных наночастиц, и характеризующегося значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ;b1) obtaining a colloid containing nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size, dispersed in an aqueous solvent, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of these nanoparticles, and characterized by a ζ -potential value less than or equal to -25 mV;

b2) доведение pH коллоида до значения, превышающего наиболее низкое значение pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния, которые должны адсорбироваться на поверхности наночастиц, не несут суммарный электрический заряд, при этом поддерживая значение ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ, предпочтительно ниже -40 мВ; иb2) bringing the pH of the colloid to a value greater than the lowest pH value at which the active Raman reporter molecules that are to be adsorbed on the surface of the nanoparticles carry no net electrical charge, while maintaining the ζ -potential value below or equal to -25 mV, preferably below -40 mV; And

b3) добавление раствора активных молекул рамановского рассеяния в растворителе к коллоиду, полученному на стадии b2), при этом поддерживая значение ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ.b3) adding a solution of Raman active molecules in a solvent to the colloid obtained in step b2), while maintaining the ζ -potential value below or equal to -25 mV.

Коллоид, полученный на стадии b1) заявляемого в настоящем документе способа изготовления, фактически состоит из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц. Первый коллоид, полученный на стадии а) заявляемого в настоящем документе способа изготовления, фактически состоит из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц. Второй коллоид, полученный на стадии b) заявляемого в настоящем документе способа изготовления, фактически состоит из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, активных репортерных молекул рамановского рассеяния, адсорбированных на поверхности указанных наночастиц, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц. Таким образом, наночастицы первого коллоида и наночастицы второго коллоида не несут на своей поверхности молекулы или организмы, обеспечивающие специфическое взаимодействие посредством механизма соответствия «ключ к замку» между наночастицами первого коллоида и наночастицами второго коллоида. Примеры таких молекул включают антитела, белки, антигены, комплементарные цепи ДНК и комплементарные цепи РНК. Примеры таких организмов включают бактерии, вирусы и споры. Таким образом, первый коллоид, второй коллоид, а также коллоид, полученный на стадии b1), помимо того, что они не содержат поверхностно-активных веществ и полимеров, они также не содержат таких молекул, как антитела, белки, антигены, комплементарные цепи ДНК и комплементарные цепи РНК, а также таких организмов, как бактерии, вирусы и споры.The colloid obtained in step b1) of the manufacturing method claimed herein actually consists of nanoparticles with a plasmonic surface and substantially the same size dispersed in an aqueous solvent, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of said nanoparticles. The first colloid obtained in step a) of the manufacturing method claimed herein actually consists of nanoparticles with a plasmonic surface and substantially the same size dispersed in an aqueous solvent, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of said nanoparticles. The second colloid obtained in step b) of the manufacturing method claimed herein essentially consists of nanoparticles with a plasmonic surface and substantially the same size dispersed in an aqueous solvent, active Raman reporter molecules adsorbed on the surface of said nanoparticles, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of these nanoparticles. Thus, the nanoparticles of the first colloid and the nanoparticles of the second colloid do not carry on their surface molecules or organisms that provide a specific interaction through a “key-to-lock” matching mechanism between the nanoparticles of the first colloid and the nanoparticles of the second colloid. Examples of such molecules include antibodies, proteins, antigens, complementary strands of DNA and complementary strands of RNA. Examples of such organisms include bacteria, viruses and spores. Thus, the first colloid, the second colloid, and the colloid obtained in step b1), in addition to being free of surfactants and polymers, are also free of molecules such as antibodies, proteins, antigens, complementary DNA strands and complementary strands of RNA, as well as organisms such as bacteria, viruses and spores.

На стадии b2) способа изготовления по настоящему изобретению pH коллоида доводят до значения, превышающего наиболее низкое значение pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния, которые должны адсорбироваться на поверхности наночастиц, не несут суммарный электрический заряд, при этом поддерживая значение ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ, предпочтительно ниже -40 мВ. Суммарный электрический заряд активной репортерной молекулы рамановского рассеяния и значение pH, соответствующее указанному суммарному электрическому заряду, можно спрогнозировать с помощью таких онлайн-инструментов, как Chemicalize.com (Chemicalize. ChemAxon. http://chemicalize.com/#/calculation).In step b2) of the manufacturing method of the present invention, the pH of the colloid is adjusted to a value greater than the lowest pH value at which the active Raman reporter molecules to be adsorbed on the surface of the nanoparticles carry no net electrical charge, while maintaining the ζ -potential value below or equal to -25 mV, preferably below -40 mV. The net electrical charge of the active Raman reporter molecule and the pH value corresponding to this net electrical charge can be predicted using online tools such as Chemicalize.com (Chemicalize. ChemAxon. http://chemicalize.com/#/calculation).

Предпочтительно, на стадии b2) pH коллоида доводят до диапазона от приблизительно 8,2 до приблизительно 12,1, при этом поддерживая значение ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ, предпочтительно ниже -40 мВ. В более предпочтительном варианте осуществления pH коллоида доводят на стадии b2) до значения приблизительно 11,0. Preferably, in step b2) the pH of the colloid is adjusted to a range of about 8.2 to about 12.1 while maintaining the ζ potential value below or equal to -25 mV, preferably below -40 mV. In a more preferred embodiment, the pH of the colloid is adjusted in step b2) to a value of approximately 11.0.

На стадии b3) по настоящему изобретению раствор активной репортерной молекулы рамановского рассеяния в растворителе добавляют в коллоид, полученный на стадии b2), при этом поддерживая значение ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ. Растворитель, применяемый для получения раствора активной репортерной молекулы рамановского рассеяния, охватывает любой водный растворитель и любой органический растворитель, подходящий для растворения активной репортерной молекулы рамановского рассеяния. Примеры органических растворителей включают без ограничения спирты, предпочтительно выбранные из метанола, этанола, пропанола и изопропанола, тетрагидрофурана, N-метил-2-пирролидона (NMP), диметилсульфоксида (DMSO), N,N-диметилформамида (DMF), ацетона и ацетонитрила. К водным растворителям относятся без ограничения вода и смеси воды и водорастворимых растворителей, таких как метанол, этанол, пропанол, изопропанол, тетрагидрофуран, N-метил-2-пирролидон (NMP), диметилсульфоксид (DMSO),
N,N-диметилформамид (DMF), ацетон и ацетонитрил.
In step b3) of the present invention, a solution of the active Raman reporter molecule in a solvent is added to the colloid obtained in step b2), while maintaining the ζ potential value below or equal to -25 mV. The solvent used to prepare the active Raman reporter molecule solution includes any aqueous solvent and any organic solvent suitable for dissolving the active Raman reporter molecule. Examples of organic solvents include, but are not limited to, alcohols, preferably selected from methanol, ethanol, propanol and isopropanol, tetrahydrofuran, N -methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethyl sulfoxide (DMSO), N , N -dimethylformamide (DMF), acetone and acetonitrile. Aqueous solvents include, but are not limited to, water and mixtures of water and water-soluble solvents such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, tetrahydrofuran, N -methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethyl sulfoxide (DMSO),
N , N -dimethylformamide (DMF), acetone and acetonitrile.

Предпочтительный способ изготовления по настоящему изобретению предусматривает следующие стадии:The preferred manufacturing method of the present invention involves the following steps:

a) получение первого коллоида, фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц, и характеризующегося значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ;a) obtaining a first colloid essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size, dispersed in an aqueous solvent, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of said nanoparticles, and characterized by a ζ -potential value less than or equal to -25 mV;

b) получение второго коллоида, фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, активной репортерной молекулы рамановского рассеяния общей формулы (I), адсорбированной на поверхности указанных наночастиц, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц, и характеризующегося значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ;b) obtaining a second colloid essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and substantially the same size dispersed in an aqueous solvent, an active Raman reporter molecule of general formula (I) adsorbed on the surface of said nanoparticles, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of said nanoparticles , and characterized by a ζ -potential value below or equal to -25 mV;

c) объединение первого коллоида со вторым коллоидом таким образом, чтобы соотношение количества наночастиц первого коллоида и количества наночастиц второго коллоида составляло от приблизительно 25 : 1 до приблизительно 1 : 1, предпочтительно от приблизительно 5 : 1 до приблизительно 1 : 1, более предпочтительно от 4 : 1 до приблизительно 3 : 1 с получением третьего коллоида;c) combining the first colloid with the second colloid such that the ratio of the number of nanoparticles of the first colloid to the number of nanoparticles of the second colloid is from about 25:1 to about 1:1, preferably from about 5:1 to about 1:1, more preferably from 4 : 1 to approximately 3 : 1 to obtain the third colloid;

d) индукцию агрегации наночастиц с помощью любой из стадий d1) - d3) или их комбинации:d) inducing aggregation of nanoparticles using any of stages d1) - d3) or a combination thereof:

d1) смешивание третьего коллоида, полученного на стадии c), при pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до приблизительно 6,1, предпочтительно от приблизительно 2,6 до приблизительно 5,7;d1) mixing the third colloid obtained in step c) at a pH ranging from about 2.2 to about 6.1, preferably from about 2.6 to about 5.7;

d2) добавление раствора соли, предпочтительно раствора неорганической соли, к третьему коллоиду, полученному на стадии c);d2) adding a salt solution, preferably an inorganic salt solution, to the third colloid obtained in step c);

d3) добавление водорастворимого растворителя к третьему коллоиду, полученному на стадии c); иd3) adding a water-soluble solvent to the third colloid obtained in step c); And

e) остановку агрегации,e) stopping aggregation,

при этом стадия b) предусматривает следующие стадии, осуществляемые в порядке b1)-b3):in this case, stage b) provides for the following stages, carried out in the order b1)-b3):

b1) получение коллоида, фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц, и характеризующегося значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ;b1) obtaining a colloid essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size, dispersed in an aqueous solvent, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of these nanoparticles, and characterized by a ζ -potential value less than or equal to -25 mV;

b2) доведение pH коллоида до значения у диапазоне от приблизительно 8,0 до приблизительно 12,1, предпочтительно от приблизительно 8,2 до 12,1, при этом поддерживая значение ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ, предпочтительно ниже -40 мВ; иb2) adjusting the pH of the colloid to a value in the range of from about 8.0 to about 12.1, preferably from about 8.2 to 12.1, while maintaining the ζ potential value below or equal to -25 mV, preferably below -40 mV ; And

b3) добавление раствора активной репортерной молекулы рамановского рассеяния общей формулы (I) в растворителе к коллоиду, полученному на стадии b2), при этом поддерживая значение ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ.b3) adding a solution of the active Raman reporter molecule of general formula (I) in a solvent to the colloid obtained in step b2), while maintaining the ζ -potential value below or equal to -25 mV.

Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что интенсивность сигнала SERS-меток, изготовленных в соответствии с настоящим изобретением, можно дополнительно увеличить путем обеспечения адсорбции субмонослоя или монослоя активных репортерных молекул рамановского рассеяния на поверхности наночастиц, содержащихся во втором коллоиде. Таким образом, дополнительный предпочтительный вариант осуществления по настоящему изобретению относится к способу изготовления SERS-меток, как заявлено в настоящем документе, при этом наночастицы второго коллоида имеют абсорбированный на их поверхности субмонослой или монослой активных репортерных молекул рамановского рассеяния. В контексте настоящего документа монослой активных репортерных молекул рамановского рассеяния, адсорбированных на поверхности наночастиц второго коллоида, относится к слою толщиной в одну активную репортерную молекулу рамановского рассеяния, адсорбированному на поверхности указанных наночастиц. В контексте настоящего документа субмонослой активных репортерных молекул рамановского рассеяния относится к неполному монослою активных репортерных молекул рамановского рассеяния. Для обеспечения того, что субмонослой или монослой активных репортерных молекул рамановского рассеяния адсорбируется на поверхности наночастиц второго коллоида, количество активных репортерных молекул рамановского рассеяния, добавляемых на стадии b3) к коллоиду, полученному на стадии b2), необходимо рассчитывать с помощью хорошо известных специалисту в настоящей области техники способов, учитывающих зависимость от формы и размера наночастиц второго коллоида.The present inventors have discovered that the signal intensity of SERS tags made in accordance with the present invention can be further increased by allowing a submonolayer or monolayer of active Raman reporter molecules to be adsorbed onto the surface of nanoparticles contained in a second colloid. Thus, a further preferred embodiment of the present invention relates to a method for making SERS tags as claimed herein, wherein the second colloid nanoparticles have a submonolayer or monolayer of active Raman reporter molecules absorbed on their surface. As used herein, a monolayer of active Raman reporter molecules adsorbed on the surface of nanoparticles of a second colloid refers to a layer of one active Raman reporter molecule thickness adsorbed on the surface of said nanoparticles. As used herein, a submonolayer of active Raman reporter molecules refers to an incomplete monolayer of active Raman reporter molecules. To ensure that a submonolayer or monolayer of active Raman reporter molecules is adsorbed onto the surface of the nanoparticles of the second colloid, the amount of active Raman reporter molecules added in step b3) to the colloid obtained in step b2) must be calculated using methods well known to one skilled in the art. the field of technology of methods that take into account the dependence on the shape and size of nanoparticles of the second colloid.

Заявляемый в настоящем документе способ изготовления позволяет также получать SERS-метки, содержащие смесь разных активных репортерных молекул рамановского рассеяния, т. е. смесь из двух или более разных активных репортерных молекул рамановского рассеяния. Это дает особое преимущество, поскольку обеспечивается доступ к ряду SERS-меток, при этом каждая из указанных SERS-меток характеризуется уникальным SERS-сигналом, путем комбинирования в различных соотношениях ограниченного числа различных активных репортерных молекул рамановского рассеяния. Для получения таких SERS-меток наночастицы второго коллоида, полученные на стадии b), подготавливают таким образом, чтобы на их поверхности была абсорбирована смесь различных активных репортерных молекул рамановского рассеяния (т. е. смесь из двух или более различных активных репортерных молекул рамановского рассеяния). Такой второй коллоид можно получить с помощью стадии b3) способа изготовления раствора активных молекул рамановского рассеяния в растворителе, содержащем две или более различных активных репортерных молекул рамановского рассеяния, или путем последовательного осуществления стадии b3) способа изготовления и с применением каждый раз другого раствора, содержащего другую активную репортерную молекулу рамановского рассеяния. Таким образом, дополнительный вариант осуществления по настоящему изобретению относится к способу изготовления, при котором на стадии b3) раствор активных репортерных молекул рамановского рассеяния в растворителе содержит смесь из двух или более различных активных репортерных молекул рамановского рассеяния. Другой дополнительный вариант осуществления по настоящему изобретению относится к способу изготовления, при котором стадию b3) последовательно осуществляют n раз, при этом n≥2, с применением каждый раз раствора, содержащего активную репортерную молекулу рамановского рассеяния, которая структурно отличается от активных репортерных молекул рамановского рассеяния, применяемых в остальных n-1 растворах, применяемых на оставшихся n-1 стадиях. В контексте настоящего документа различные активные репортерные молекулы рамановского рассеяния относятся к активным репортерным молекулам рамановского рассеяния, имеющим различную химическую структуру и обеспечивающим другой спектр SERS.The manufacturing method disclosed herein also allows for the production of SERS tags containing a mixture of different active Raman reporter molecules, ie, a mixture of two or more different active Raman reporter molecules. This is particularly advantageous in that it provides access to a range of SERS tags, each of which is characterized by a unique SERS signal, by combining in varying ratios a limited number of different active Raman reporter molecules. To obtain such SERS tags, the second colloid nanoparticles obtained in step b) are prepared so that a mixture of different active Raman reporter molecules (i.e., a mixture of two or more different active Raman reporter molecules) is absorbed on their surface. . Such a second colloid can be prepared by step b3) of the method of preparing a solution of active Raman molecules in a solvent containing two or more different active Raman reporter molecules, or by performing step b3) of the method sequentially and each time using a different solution containing a different active Raman reporter molecule. Thus, a further embodiment of the present invention relates to a manufacturing method in which, in step b3), a solution of active Raman reporter molecules in a solvent contains a mixture of two or more different active Raman reporter molecules. Another further embodiment of the present invention relates to a manufacturing method in which step b3) is carried out sequentially n times, with n≥2, each time using a solution containing an active Raman reporter molecule that is structurally different from the active Raman reporter molecules , used in the remaining n-1 solutions, used in the remaining n-1 stages. As used herein, different active Raman reporter molecules refer to active Raman reporter molecules having different chemical structures and providing a different SERS spectrum.

Для дополнительного увеличения количества агрегатов с малым числом и, как следствие, интенсивности SERS-сигнала, подаваемого SERS-метками, изготовленными с помощью заявляемого в настоящем документе способа изготовления, предпочтительно, чтобы на стадии c) соотношение количества наночастиц первого коллоида и количества наночастиц второго коллоида составляло от приблизительно 5 : 1 до приблизительно 1 : 1, предпочтительно от приблизительно 4 : 1 до приблизительно 3 : 1. Как продемонстрировано, например, с помощью примера 10 и фиг. 3b, соотношение количества наночастиц первого коллоида и количества наночастиц второго коллоида, составляющее от приблизительно 5 : 1 до приблизительно 1 : 1, обеспечивает доступ к SERS-меткам с высоким количеством агрегатов с малым числом, таких как димеры, тримеры и тетрамеры.To further increase the number of low-number aggregates and, consequently, the intensity of the SERS signal provided by SERS tags manufactured using the manufacturing method claimed herein, it is preferable that in step c) the ratio of the number of nanoparticles of the first colloid to the number of nanoparticles of the second colloid ranged from about 5:1 to about 1:1, preferably from about 4:1 to about 3:1. As demonstrated, for example, by Example 10 and FIG. 3b, a ratio of first colloid nanoparticles to second colloid nanoparticles of about 5:1 to about 1:1 provides access to SERS tags with a high number of low number aggregates such as dimers, trimers, and tetramers.

Для индукции агрегации с помощью способа, описанного для стадии d1), необходимо примешать третий коллоид, полученный на стадии c), при pH диапазоне от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3, что в случае активной репортерной молекулы рамановского рассеяния общей формулы (I) представляет собой pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до приблизительно 6,1, предпочтительно от приблизительно 2,6 до приблизительно 5,7. Этого можно достичь либо путем добавления кислого раствора к третьему коллоиду, полученному на стадии c), или путем доведения pH первого коллоида до такого значения, чтобы коллоид, полученный на стадии d1), имел необходимое значение pH. To induce aggregation using the method described for step d1), it is necessary to mix the third colloid obtained in step c) at a pH range from about 2.2 to the lowest pH value at which the active Raman reporter molecules have a net electrical charge of 0 to 0.3, which in the case of the active Raman reporter molecule of general formula (I) is a pH in the range of about 2.2 to about 6.1, preferably from about 2.6 to about 5.7. This can be achieved either by adding an acidic solution to the third colloid obtained in step c) or by adjusting the pH of the first colloid to such a value that the colloid obtained in step d1) has the required pH value.

Таким образом, один вариант осуществления по настоящему изобретению относится к способу изготовления, при котором стадия d1) дополнительно предусматривает добавление кислого раствора к третьему коллоиду, полученному на стадии c), при перемешивании, так чтобы pH полученного коллоида составлял в диапазоне от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3, что в случае активной репортерной молекулы рамановского рассеяния общей формулы (I) представляет собой pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до приблизительно 6,1, предпочтительно от приблизительно 2,6 до приблизительно 5,7. Подходящие кислые растворы включают без ограничения уксусную кислоту, соляную кислоту и азотную кислоту.Thus, one embodiment of the present invention relates to a manufacturing method in which step d1) further comprises adding an acidic solution to the third colloid obtained in step c), with stirring, so that the pH of the resulting colloid is in the range of about 2.2 to the lowest pH at which the active Raman reporter molecules have a net electrical charge of from 0 to 0.3, which in the case of the active Raman reporter molecule of general formula (I) is a pH in the range of about 2.2 to about 6 ,1, preferably from about 2.6 to about 5.7. Suitable acidic solutions include, but are not limited to, acetic acid, hydrochloric acid and nitric acid.

Во избежание дополнительной стадии изготовления удобно довести значение pH первого коллоида до такой величины, чтобы коллоид, полученный на стадии d1), имел pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3, что в случае активной репортерной молекулы рамановского рассеяния общей формулы (I) представляет собой pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до приблизительно 6,1, предпочтительно от приблизительно 2,6 до приблизительно 5,7. To avoid an additional manufacturing step, it is convenient to adjust the pH of the first colloid to such a value that the colloid produced in step d1) has a pH in the range of about 2.2 to the lowest pH at which the active Raman reporter molecules have a net electrical charge from 0 to 0.3, which in the case of the active Raman reporter molecule of general formula (I) is a pH in the range from about 2.2 to about 6.1, preferably from about 2.6 to about 5.7.

Заявляемый в настоящем документе способ изготовления также предусматривает стадию e) остановки агрегации. Предпочтительно, стадия e) предусматривает любую из следующих стадий e1) - e4):The manufacturing method claimed herein also includes the step e) of stopping aggregation. Preferably, step e) comprises any of the following steps e1) - e4):

e1) доведение pH коллоида, полученного на стадии d), до значения, превышающего наиболее низкое значение pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния, которые должны адсорбироваться на поверхности наночастиц, не несут суммарный электрический заряд; e1) adjusting the pH of the colloid obtained in step d) to a value greater than the lowest pH value at which the active Raman reporter molecules that are to be adsorbed on the surface of the nanoparticles carry no net electrical charge;

e2) разведение коллоида, полученного на стадии d), водой, предпочтительно так, чтобы концентрация наночастиц в коллоиде стала ниже 6*109 наночастиц/мл;e2) diluting the colloid obtained in step d) with water, preferably so that the concentration of nanoparticles in the colloid becomes below 6*10 9 nanoparticles/ml;

e3) добавление полимера к коллоиду, полученному на стадии d);e3) adding the polymer to the colloid obtained in step d);

e4) добавление предшественника диэлектрического материала к коллоиду, полученному на стадии d).e4) adding a dielectric material precursor to the colloid obtained in step d).

В заявляемом в настоящем документе способе изготовления по настоящему изобретению агрегацию можно остановить любым из способов e1) - e4).In the manufacturing method of the present invention as claimed herein, aggregation can be stopped by any of the methods e1) to e4).

Доведение pH коллоида, полученного на стадии d), до значения, превышающего наиболее низкое значение pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния, которые должны адсорбироваться на поверхности наночастиц, не несут суммарный электрический заряд, как описано на стадии e1), что приводит к увеличению количества электростатических отталкиваний между агрегатами наночастиц, приводя к остановке процесса агрегации. Суммарный электрический заряд активной репортерной молекулы рамановского рассеяния и значение pH, соответствующее указанному суммарному электрическому заряду, можно спрогнозировать с помощью таких онлайн-инструментов, как Chemicalize.com (Chemicalize. ChemAxon. http://chemicalize.com/#/calculation).Raising the pH of the colloid obtained in step d) to a value greater than the lowest pH value at which the active Raman reporter molecules that are to be adsorbed on the surface of the nanoparticles do not carry a net electrical charge, as described in step e1), resulting in an increase in the number of electrostatic repulsions between nanoparticle aggregates, leading to a stop in the aggregation process. The net electrical charge of the active Raman reporter molecule and the pH value corresponding to this net electrical charge can be predicted using online tools such as Chemicalize.com (Chemicalize. ChemAxon. http://chemicalize.com/#/calculation).

Добавление полимера к коллоиду, полученному на стадии d), как описано для стадии e3), приводит к увеличению количества стерических отталкиваний между агрегатами наночастиц и приводит к остановке процесса агрегации. Преимущественно, чтобы полимер, применяемый на стадии e3), не оказывал влияния на SERS-сигнал от SERS-метки. К подходящим полимерам относятся без ограничения поливинилпирролидон и полиэтиленгликоль. Addition of the polymer to the colloid obtained in step d) as described for step e3) increases the number of steric repulsions between the nanoparticle aggregates and causes the aggregation process to stop. It is advantageous that the polymer used in step e3) does not affect the SERS signal from the SERS tag. Suitable polymers include, but are not limited to, polyvinylpyrrolidone and polyethylene glycol.

Добавление предшественника диэлектрического материала к коллоиду, полученному на стадии d), как описано на стадии e4), приводит к инкапсуляции агрегатов наночастиц по меньшей мере с одним слоем диэлектрического материала, что стабилизирует SERS-метки и безоговорочно приводит к остановке процесса агрегации. Предпочтительно, предшественник диэлектрического материала представляет собой предшественник диоксида кремния. К предшественникам диоксида кремния относятся без ограничения растворы тетраэтилортосиликата и 3-аминопропилтриметоксисилана в этаноле, растворы тетраэтилортосиликата и (3-меркаптопропил)триметоксисилана в этаноле, растворы силиката натрия в воде и растворы (3-меркаптопропил)триметоксисилана в воде.Addition of a dielectric material precursor to the colloid obtained in step d) as described in step e4) results in encapsulation of nanoparticle aggregates with at least one layer of dielectric material, which stabilizes the SERS tags and ultimately stops the aggregation process. Preferably, the dielectric material precursor is a silica precursor. Silica precursors include, but are not limited to, solutions of tetraethylorthosilicate and 3-aminopropyltrimethoxysilane in ethanol, solutions of tetraethylorthosilicate and (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane in ethanol, solutions of sodium silicate in water, and solutions of (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane in water.

Альтернативно, процесс агрегации можно остановить путем разведения коллоида, полученного на стадии d), водой. Предпочтительно, агрегацию останавливают путем разведения коллоида, полученного на стадии d), водой так, чтобы достигалась концентрация материала наночастиц [мкг/мл], которая ниже или равна 12,5 мкг/мл (см., например: E1 - E8, E11 - E14). Альтернативно, агрегацию останавливают путем разведения коллоида, полученного на стадии d), водой так, чтобы концентрация наночастиц стала ниже 6*109 наночастиц/мл.Alternatively, the aggregation process can be stopped by diluting the colloid obtained in step d) with water. Preferably, aggregation is stopped by diluting the colloid obtained in step d) with water so that a concentration of nanoparticle material [μg/ml] is achieved that is less than or equal to 12.5 μg/ml (see, for example: E1 - E8, E11 - E14). Alternatively, aggregation is stopped by diluting the colloid obtained in step d) with water so that the concentration of nanoparticles falls below 6*10 9 nanoparticles/ml.

Дополнительный предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу изготовления SERS-меток, при котором стадия e) фактически состоит из стадии e3), и способ изготовления дополнительно предусматривает разведение коллоида, полученного на стадии e3), водой и/или нанесение на SERS-метки покрытия диэлектрического материала.A further preferred embodiment of the present invention relates to a method of manufacturing SERS tags, wherein step e) essentially consists of step e3), and the manufacturing method further comprises diluting the colloid obtained in step e3) with water and/or coating the SERS tags dielectric material.

В дополнительном предпочтительном варианте осуществления стадии c) и d) заявляемого в настоящем документе способа изготовления осуществляют одновременно в проточной системе непрерывного действия. В данном конкретном способе изготовления применяют проточный реактор непрерывного действия. Такой проточный реактор непрерывного действия схематически изображен на фиг. 1b и фиг. 1c и состоит из двух резервуаров (111b, 112b, 111c, 112c) под давлением, соединенных с помощью трубки с тройником (113b, 113c) и резервуаром (114b, 114c) для сбора. В резервуаре (111b, 111c) под давлением хранится второй коллоид, а в резервуаре (112b, 112c) под давлением хранится первый коллоид. Для сбора SERS-меток и, необязательно, для остановки агрегации (114c) применяют сообщающийся с атмосферой сосуд (114b, 114c). Трубку, соединяющую каждый из резервуаров (111b, 112b, 111c, 112c) под давлением с тройником (113b, 113c), применяют для транспортировки коллоидов. Дополнительную трубку, соединяющую тройник (113b, 113c) с резервуаром (114b, 114c) для сбора, применяют для осуществления агрегации. Агрегаты наночастиц, полученные в результате агрегации, собирают в сосуд (114b) для сбора, где останавливают агрегацию.In a further preferred embodiment, steps c) and d) of the manufacturing method claimed herein are carried out simultaneously in a continuous flow system. This particular manufacturing method uses a continuous flow reactor. Such a continuous flow reactor is shown schematically in FIG. 1b and fig. 1c and consists of two pressure reservoirs (111b, 112b, 111c, 112c) connected by a tube to a tee (113b, 113c) and a collection reservoir (114b, 114c). The reservoir (111b, 111c) stores the second colloid under pressure, and the reservoir (112b, 112c) stores the first colloid under pressure. An atmospheric vessel (114b, 114c) is used to collect SERS tags and optionally stop aggregation (114c). A tube connecting each of the pressure reservoirs (111b, 112b, 111c, 112c) to a tee (113b, 113c) is used to transport colloids. An additional tube connecting the tee (113b, 113c) to the collection reservoir (114b, 114c) is used to perform aggregation. The nanoparticle aggregates resulting from the aggregation are collected in a collection vessel (114b) where the aggregation is stopped.

При одновременном осуществлении стадий c) и d) способа изготовления в проточной системе непрерывного действия дополнительно предпочтительно, чтобы стадию e) также осуществляли в проточной системе непрерывного действия. When carrying out steps c) and d) of the manufacturing process simultaneously in a continuous flow system, it is further preferred that step e) is also carried out in a continuous flow system.

Как упомянуто выше, наночастицы, применяемые в способе изготовления SERS-меток, могут иметь любую форму, которую можно получить, такую как сфера, сфероид, стержень, диск, призма и куб. Предпочтительно, форма наночастиц с плазмонной поверхностью, применяемых в заявляемом в настоящем документе способе изготовления по настоящему изобретению, выбрана из сферы и сфероида. Еще более предпочтительно, указанные наночастицы имеют форму сфероида.As mentioned above, the nanoparticles used in the method of making SERS tags can have any shape that can be obtained, such as sphere, spheroid, rod, disk, prism and cube. Preferably, the shape of the plasmonic surface nanoparticles used in the manufacturing method of the present invention as claimed herein is selected from sphere and spheroid. Even more preferably, said nanoparticles have a spheroid shape.

В предпочтительном варианте осуществления наночастицы первого коллоида и наночастицы второго коллоида имеют одинаковый размер. Удобно, чтобы при таком способе изготовления SERS-меток коллоидом, применяемым для получения второго коллоида (т. е. коллоида, получаемого на стадии b1)), был первый коллоид.In a preferred embodiment, the nanoparticles of the first colloid and the nanoparticles of the second colloid are the same size. Conveniently, in this method of producing SERS tags, the colloid used to prepare the second colloid (ie, the colloid obtained in step b1)) is the first colloid.

В альтернативном варианте осуществления размер наночастиц первого коллоида отличается от размера наночастиц второго коллоида. Например, размер наночастиц в первом коллоиде может быть меньше размера наночастиц во втором коллоиде, в результате чего SERS-метки структуры, схожие с таковой у SERS-меток, изображенных на фиг. 3а, или размер наночастиц в первом коллоиде может превышать размер наночастиц во втором коллоиде, в результате чего SERS-метки имеют структуры, схожие с таковой SERS-меток, изображенных на фиг. 3b.In an alternative embodiment, the size of the nanoparticles of the first colloid is different from the size of the nanoparticles of the second colloid. For example, the size of the nanoparticles in the first colloid may be smaller than the size of the nanoparticles in the second colloid, resulting in SERS tag structures similar to those of the SERS tags depicted in FIG. 3a, or the size of the nanoparticles in the first colloid may exceed the size of the nanoparticles in the second colloid, resulting in the SERS tags having structures similar to those of the SERS tags depicted in FIG. 3b.

Заявляемый в настоящем документе способ изготовления предпочтительно осуществляют с коллоидами, при этом плазмонная поверхность наночастиц в первом коллоиде и/или плазмонная поверхность наночастиц во втором коллоиде состоит из золота, более предпочтительно с коллоидами, содержащими твердые наночастицы золота, и еще более предпочтительно с коллоидами золота, стабилизированными цитратом.The fabrication method reported herein is preferably carried out with colloids, wherein the plasmonic surface of the nanoparticles in the first colloid and/or the plasmonic surface of the nanoparticles in the second colloid consists of gold, more preferably with colloids containing solid gold nanoparticles, and even more preferably with gold colloids, stabilized with citrate.

ПримерыExamples

Настоящее изобретение далее будет описано более подробно в соответствии со следующими неограничивающими примерами.The present invention will now be described in more detail in accordance with the following non-limiting examples.

Общая частьa common part

Описанные далее реагенты получали от следующих поставщиков: The reagents described below were obtained from the following suppliers:

Тригидрат хлораурата золота (>99,9%; CAS № 16961-25-4), боргидрид натрия (99,99%; CAS № 16940-66-2), трехосновный дигидрат цитрата натрия (≥99,5%; CAS № 6132-04-3), (E)-1,2-ди(пиридин-4-ил)этен (97%; CAS № 13362-78-2), 5-(пиридин-4-ил)-1,3,4-оксадиазол-2-тиол (97%; CAS № 15264-63-8), гидроксид натрия (реагент ACS, ≥97%; CAS № 1310-73-2), гидрохлорид гидроксиламина (99,999%; CAS № 5470-11-1), терефталевый альдегид (ReagentPlus, 99%, CAS № 623-27-8), 4-метилпиридин (99%; CAS № 108-89-4), уксусный ангидрид (ReagentPlus, ≥99%; CAS № 108-24-7), дихлорметан (безводный, 99,8%; CAS № 75-09-2) и метанол (HPLC, ≥99,9%; CAS № 67-56-1) были приобретены у Sigma Aldrich. Соляная кислота (со следовым содержанием металлов, 34-37%; CAS № 7647-01-0) была приобретена у Fisher Scientific.Gold chloraurate trihydrate (>99.9%; CAS No. 16961-25-4), sodium borohydride (99.99%; CAS No. 16940-66-2), sodium citrate tribasic dihydrate (≥99.5%; CAS No. 6132 -04-3), ( E )-1,2-di(pyridin-4-yl)ethene (97%; CAS No. 13362-78-2), 5-(pyridin-4-yl)-1,3, 4-oxadiazole-2-thiol (97%; CAS No. 15264-63-8), sodium hydroxide (ACS reagent, ≥97%; CAS No. 1310-73-2), hydroxylamine hydrochloride (99.999%; CAS No. 5470-11 -1), terephthalic anhydride (ReagentPlus, 99%, CAS No. 623-27-8), 4-methylpyridine (99%; CAS No. 108-89-4), acetic anhydride (ReagentPlus, ≥99%; CAS No. 108- 24-7), dichloromethane (anhydrous, 99.8%; CAS No. 75-09-2), and methanol (HPLC, ≥99.9%; CAS No. 67-56-1) were purchased from Sigma Aldrich. Hydrochloric acid (trace metal, 34–37%; CAS No. 7647-01-0) was purchased from Fisher Scientific.

Значения ζ-потенциала измеряли с применением Malvern Zetasizer Nano-ZS с 1-мл изогнутыми капиллярными кюветами (DTS1060). Спектры оптического поглощения регистрировали на спектрофотометре Agilent 8453 и Perkin Elmer Lambda 650. ζ -potential values were measured using a Malvern Zetasizer Nano-ZS with 1-ml curved capillary cuvettes (DTS1060). Optical absorption spectra were recorded on an Agilent 8453 and Perkin Elmer Lambda 650 spectrophotometer.

Изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), фиксировали на Hitachi S-4500.Scanning electron microscope (SEM) images were captured on a Hitachi S-4500.

785-нм рамановские спектры получали на Ocean Optics QE 6500.785 nm Raman spectra were acquired on an Ocean Optics QE 6500.

Размер номинальных 140-нм золотых коллоидных частиц определяли путем отправки образца в EAG Laboratories для получения изображений трансмиссионной электронной микроскопии (ТЕМ). Изображения анализировали с помощью программного обеспечения ImageJ (https://imagej.nih.gov/ij/). Партия считалась номинально соответствующей 140 нм, если среднечисловой размер частиц находился в пределах ± 9 нм от номинального диаметра, при этом среднечисленный размер частиц определяли путем измерения 230 отдельных частиц на микрофотографиях TEM. Связанной с размером характеристикой, выбранной для описания отдельных частиц, был диаметр «эквивалентного круга» (CE), который соответствует диаметру круга, площадь которого равна площади ортогональной проекции частицы. The size of the nominal 140 nm gold colloidal particles was determined by sending the sample to EAG Laboratories for transmission electron microscopy (TEM) imaging. Images were analyzed using ImageJ software (https://imagej.nih.gov/ij/). A lot was considered nominally 140 nm if the number average particle size was within ± 9 nm of the nominal diameter, with the number average particle size determined by measuring 230 individual particles in TEM micrographs. The size-related characteristic chosen to describe individual particles was the diameter of the “equivalent circle” (CE), which corresponds to the diameter of a circle whose area is equal to the area of the orthogonal projection of the particle.

Диаметр наночастиц золота d (нм) для партий наночастиц размером 40, 60, 90 нм рассчитывали способом, описанным у Haiss и соавт. (Anal. Chem. 2007, 79, 4215-4221), с применением следующего уравнения:Diameter of gold nanoparticlesd (nm) for batches of nanoparticles with sizes 40, 60, 90 nm were calculated using the method described by Haiss et al. (Anal. Chem. 2007,79, 4215-4221), using the following equation:

где λ spr обозначает положение пика поверхностного плазмонного резонанса на графике экстинкции, полученном для образца коллоида на Perkin Elmer Lambda 650, работающем в УФ/видимом спектре. Партию считали номинально соответствующей 40 нм, 60 нм или 90 нм, если положение пика поверхностного плазмонного резонанса коррелировало с диаметром в пределах ± 9 нм от номинального диаметра.where λ spr denotes the position of the surface plasmon resonance peak in the extinction plot obtained from the colloid sample on a Perkin Elmer Lambda 650 operating in the UV/visible spectrum. A lot was considered nominally 40 nm, 60 nm, or 90 nm if the surface plasmon resonance peak position correlated with the diameter within ±9 nm of the nominal diameter.

Получение исходного раствора коллоидного Au (S1 - S4)Preparation of the initial solution of colloidal Au (S1 - S4)

Исходные растворы коллоидного золота (S1 - S4), характеризующиеся размером наночастиц Au (нм), концентрациями Au (мг/мл) и значениями pH, указанными в таблице 1, изготавливали так, как описано ниже.Colloidal gold stock solutions (S1 - S4), characterized by Au nanoparticle size (nm), Au concentrations (mg/mL) and pH values shown in Table 1, were prepared as described below.

I.1 Получение исходного раствора 40-нм коллоидного золота (S1)I.1 Preparation of 40 nm colloidal gold stock solution (S1)

В снабженном рубашкой и тщательно очищенном 100-л стеклянном реакторе (ChemGlass) 79,5 л воды с сопротивлением 17 МОм охлаждали до 3,5 ± 0,5oC. Добавляли тригидрат хлораурата золота (100 г) в виде 20 мас. % раствора в воде при перемешивании лопастной мешалкой на скорости 400 об/мин. Объединяли трехосновный дигидрат цитрата натрия (174,3 г) в виде 30 мас. % раствора в воде и гидрохлорид гидроксиламина (155,6 г) в виде 23,5 мас. % раствора в воде и добавляли в реактор. Спустя 10 с в реактор вносили 800 мкл боргидрида натрия в виде 0,063 мас. % раствора в 0,01 н. гидроксида натрия. Реагентам давали прореагировать в течение 2 минут, а затем выливали в чистый барабан с получением исходного раствора 40-нм коллоидного Au (S1) с концентрацией золота 0,25 мг Au/мл и значением pH приблизительно 2,4.In a jacketed and thoroughly cleaned 100 L glass reactor (ChemGlass), 79.5 L of 17 MΩ water were cooled to 3.5 ± 0.5 o C. Gold chloroaurate trihydrate (100 g) was added as 20 wt. % solution in water while stirring with a paddle mixer at a speed of 400 rpm. Tribasic sodium citrate dihydrate (174.3 g) was combined as 30 wt. % solution in water and hydroxylamine hydrochloride (155.6 g) in the form of 23.5 wt. % solution in water and added to the reactor. After 10 s, 800 μl of sodium borohydride was added to the reactor in the form of 0.063 wt. % solution in 0.01 N. sodium hydroxide. The reagents were allowed to react for 2 minutes and then poured into a clean drum to obtain a stock solution of 40 nm colloidal Au (S1) with a gold concentration of 0.25 mg Au/mL and a pH value of approximately 2.4.

I.2 Получение исходного раствора 60-нм коллоидного золота (S2)I.2 Preparation of 60 nm colloidal gold stock solution (S2)

В снабженном рубашкой и тщательно очищенном 100-л стеклянном реакторе (ChemGlass) 79,5 л воды с сопротивлением 17 МОм охлаждали до 3,5 ± 0,5oC. Добавляли тригидрат хлораурата золота (200 г) в виде 20 мас. % раствора в воде при перемешивании лопастной мешалкой на скорости 400 об/мин. Объединяли трехосновный дигидрат цитрата натрия (173,3 г) в виде 30 мас. % раствора в воде и гидрохлорид гидроксиламина (217,1 г) в виде 17,5 мас. % раствора в воде и добавляли в реактор. Спустя 10 с в реактор вносили 800 мкл боргидрида натрия в виде 0,052 мас. % раствора в 0,01 н. гидроксида натрия. Реагентам давали прореагировать в течение 2 минут, а затем выливали в чистый барабан. Партию разводили водой с сопротивлением 17 МОм до 160 л с получением исходного раствора 60-нм коллоидного Au (S2) с концентрацией золота 0,25 мг Au/мл и pH приблизительно 2,4.In a jacketed and thoroughly cleaned 100 L glass reactor (ChemGlass), 79.5 L of 17 MΩ water were cooled to 3.5 ± 0.5 o C. Gold chloroaurate trihydrate (200 g) was added as 20 wt. % solution in water while stirring with a paddle mixer at a speed of 400 rpm. Tribasic sodium citrate dihydrate (173.3 g) was combined as 30 wt. % solution in water and hydroxylamine hydrochloride (217.1 g) in the form of 17.5 wt. % solution in water and added to the reactor. After 10 s, 800 μl of sodium borohydride was added to the reactor in the form of 0.052 wt. % solution in 0.01 N. sodium hydroxide. The reagents were allowed to react for 2 minutes and then poured into a clean drum. The batch was diluted with 17 MΩ water to 160 L to obtain a stock solution of 60 nm colloidal Au (S2) with a gold concentration of 0.25 mg Au/mL and a pH of approximately 2.4.

I.3 Получение исходного раствора 90-нм коллоидного золота (S3)I.3 Preparation of 90 nm colloidal gold stock solution (S3)

В снабженном рубашкой и тщательно очищенном 100-л стеклянном реакторе (ChemGlass) 79,5 л воды с сопротивлением 17 МОм охлаждали до 3,5 ± 0,5oC. Добавляли тригидрат хлораурата золота (200 г) в виде 20 мас. % раствора в воде при перемешивании лопастной мешалкой на скорости 400 об/мин. Объединяли трехосновный дигидрат цитрата натрия (173,3 г) в виде 30 мас. % раствора в воде и гидрохлорид гидроксиламина (217,1 г) в виде 17,5 мас. % раствора в воде и добавляли в реактор. Спустя 10 с в реактор вносили 900 мкл боргидрида натрия в виде 0,01 мас. % раствора в 0,01 н. гидроксида натрия. Реагентам давали прореагировать в течение 2 минут, а затем выливали в чистый барабан. Партию разводили водой с сопротивлением 17 MОм до 160 л с получением исходного раствора 90-нм коллоидного Au (S3) с концентрацией золота 0,25 мг Au/мл и pH приблизительно 2,4.In a jacketed and thoroughly cleaned 100 L glass reactor (ChemGlass), 79.5 L of 17 MΩ water were cooled to 3.5 ± 0.5 o C. Gold chloroaurate trihydrate (200 g) was added as 20 wt. % solution in water while stirring with a paddle mixer at a speed of 400 rpm. Tribasic sodium citrate dihydrate (173.3 g) was combined as 30 wt. % solution in water and hydroxylamine hydrochloride (217.1 g) in the form of 17.5 wt. % solution in water and added to the reactor. After 10 s, 900 μl of sodium borohydride was added to the reactor in the form of 0.01 wt. % solution in 0.01 N. sodium hydroxide. The reagents were allowed to react for 2 minutes and then poured into a clean drum. The batch was diluted with 17 MΩ water to 160 L to obtain a stock solution of 90 nm colloidal Au (S3) with a gold concentration of 0.25 mg Au/mL and a pH of approximately 2.4.

I.4 Получение исходного раствора 140-нм коллоидного золота (S4)I.4 Preparation of a stock solution of 140 nm colloidal gold (S4)

В 2-л стеклянном бутыле перемешивали 1,5 л воды с сопротивлением 17 МОм при комнатной температуре. Добавляли тригидрат хлораурата золота (2,5 г) в виде 20 мас. % раствора в воде при перемешивании. Объединяли трехосновный дигидрат цитрата натрия (15,37 г) в виде 30,7 мас. % раствора в воде и гидрохлорид гидроксиламина (8,37 г) в виде 16,7 мас. % раствора в воде и добавляли в реактор. Спустя 5 с в реактор вносили 25 мкл боргидрида натрия в виде 0,01 мас. % раствора в 0,01 н. гидроксида натрия. Дополнительное перемешивание в течение 15 минут давало исходный раствор 140-нм коллоидного Au (S4) с концентрацией золота 0,25 мг Au/мл и pH приблизительно 2,4.In a 2-liter glass bottle, 1.5 liters of water with a resistance of 17 MΩ were mixed at room temperature. Gold chloraurate trihydrate (2.5 g) was added as 20 wt. % solution in water with stirring. Tribasic sodium citrate dihydrate (15.37 g) was combined as 30.7 wt. % solution in water and hydroxylamine hydrochloride (8.37 g) in the form of 16.7 wt. % solution in water and added to the reactor. After 5 s, 25 μl of sodium borohydride was added to the reactor in the form of 0.01 wt. % solution in 0.01 N. sodium hydroxide. An additional stirring for 15 minutes yielded a stock solution of 140 nm colloidal Au (S4) with a gold concentration of 0.25 mg Au/mL and a pH of approximately 2.4.

Таблица 1. Результаты изучения характеристик исходных растворов коллоидного Au (S1 - S4)Table 1. Results of studying the characteristics of initial solutions of colloidal Au (S1 - S4)

Получение первого коллоида (A1 - A9) (стадия a) способа изготовления)Preparation of the first colloid (A1 - A9) (step a) of the manufacturing method)

Первые коллоиды (A1 - A9) получали из растворов коллоидного Au S1, S2 и S4. При необходимости (в случае, например, коллоидов Au A1 и A7) исходные растворы коллоидного Au разводили деионизированной водой так, чтобы получалась концентрация Au (мг/мл), указанная в таблице 2. Дополнительно, при необходимости (в случае, например, коллоидов Au A3, A4, A5, A6, A8, A9) исходные растворы коллоидного Au сами по себе или после разведения обрабатывали водным 0,1 мМ раствором NaOH или водным 0,1 мМ раствором HCl с тем, чтобы довести значение pH первых коллоидов до значения pH, указанного в таблице 2. The first colloids (A1 - A9) were obtained from colloidal Au solutions S1, S2 and S4. If necessary (in the case of, for example, Au colloids A1 and A7), the stock solutions of colloidal Au were diluted with deionized water to obtain the Au concentration (mg/ml) indicated in Table 2. Additionally, if necessary (in the case of, for example, Au colloids A3, A4, A5, A6, A8, A9) the initial solutions of colloidal Au alone or after dilution were treated with an aqueous 0.1 mM NaOH solution or an aqueous 0.1 mM HCl solution in order to bring the pH value of the first colloids to the pH value , indicated in table 2.

Таблица 2. Результаты изучения характеристик первых коллоидов (A1 - A9)Table 2. Results of studying the characteristics of the first colloids (A1 - A9)

Для применения в способе изготовления по настоящему изобретению подходили только стабильные первые коллоиды, т. е. коллоиды, в которых не было агрегации. Первые коллоиды A1 - A9 были стабильными, т. е. в них нельзя было выявить агрегацию наночастиц Au путем визуального обнаружения изменения цвета с розового на пурпурный. Кроме того, как видно на фиг. 4, стабильным был ряд коллоидов Au, характеризовавшихся значением дзета-потенциала, который был ниже или равным -25 мВ, по результатам измерения, описанного ниже в разделе IV. Следовательно, такие коллоиды Au также были пригодны к применению в качестве первых коллоидов в способе изготовления по настоящему изобретению.Only stable first colloids, ie colloids in which there was no aggregation, were suitable for use in the production method of the present invention. The first colloids A1 - A9 were stable, i.e., the aggregation of Au nanoparticles in them could not be detected by visually detecting a color change from pink to purple. Moreover, as can be seen in FIG. 4, a number of Au colloids were stable and exhibited a zeta potential value that was less than or equal to -25 mV, as measured in Section IV below. Therefore, such Au colloids were also suitable for use as first colloids in the production method of the present invention.

Получение второго коллоида, содержащего наночастицы Au и активные репортерные молекулы рамановского рассеяния, адсорбированные на поверхности наночастиц Au (D1 - D11) (стадия b) способа изготовления)Preparation of a second colloid containing Au nanoparticles and active Raman reporter molecules adsorbed on the surface of Au nanoparticles (D1 - D11) (step b) of the manufacturing method)

Коллоиды Au (B1 - B8), характеризующиеся концентрациями Au (мг/мл) и значениями pH, указанными в таблице 3, получали из исходных растворов коллоидного Au S1 - S3. Получение предусматривало, при необходимости (в случае, например, коллоидов Au B1 и B5), разведение исходных растворов коллоидного Au деионизированной водой так, чтобы получалась указанная концентрация Au (мг/мл), и доведение значения pH путем добавления водного 1 M раствора NaOH в исходные растворы коллоидного Au как есть или после разведения.Au colloids (B1 - B8), characterized by Au concentrations (mg/ml) and pH values indicated in Table 3, were prepared from Au colloidal stock solutions S1 - S3. The preparation involved, if necessary (in the case of, for example, Au colloids B1 and B5), diluting the initial solutions of colloidal Au with deionized water so as to obtain the indicated concentration of Au (mg/ml), and adjusting the pH value by adding an aqueous 1 M NaOH solution in initial solutions of colloidal Au as is or after dilution.

Таблица 3. Результаты изучения характеристик коллоидов Au B1 - B9Table 3. Results of studying the characteristics of Au B1 - B9 colloids

Активную репортерную молекулу рамановского рассеяния 1,4-бис((E)-2-(пиридин-4-ил)винил)бензол синтезировали так, как описано ниже.The active Raman reporter molecule 1,4-bis(( E )-2-(pyridin-4-yl)vinyl)benzene was synthesized as described below.

В 50-мл круглодонную колбу с мешалкой загружали терефталевый альдегид (3,44 г, 25,7 ммоля), 4-метилпиридин (9,57 г, 103 ммоля) и уксусный ангидрид (25 мл). Смесь кипятили в колбе с обратным холодильником до полного удаления альдегида (4 ч, проверяли с помощью TLC). Реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и гасили путем выливания ее в 100 мл ледяной воды. Холодную смесь нейтрализовали до pH 7 с помощью водного 6 н. раствора NaOH, а образовавшийся бурый осадок фильтровали, промывали водой и сушили на воздухе. Экстракция дихлорметаном с последующим концентрированием растворителя досуха давала неочищенный продукт, который очищали с помощью колоночной флэш-хроматографии на силикагеле (метанол/дихлорметан: 5/95) с получением 0,875 г целевой активной репортерной молекулы рамановского рассеяния в виде желтого твердого вещества (12%). A 50 mL round bottom flask with a stirrer was charged with terephthalic anhydride (3.44 g, 25.7 mmol), 4-methylpyridine (9.57 g, 103 mmol) and acetic anhydride (25 mL). The mixture was refluxed until the aldehyde was completely removed (4 hours, checked by TLC). The reaction mixture was cooled to room temperature and quenched by pouring it into 100 ml of ice water. The cold mixture was neutralized to pH 7 with aqueous 6N. NaOH solution, and the resulting brown precipitate was filtered, washed with water and dried in air. Extraction with dichloromethane followed by concentration of the solvent to dryness provided a crude product, which was purified by silica gel flash column chromatography (methanol/dichloromethane: 5/95) to yield 0.875 g of the target active Raman reporter molecule as a yellow solid (12%).

Второй коллоид (D1 - D11), содержащий наночастицы Au с адсорбированными на их поверхности активными репортерными молекулами рамановского рассеяния, получали путем добавления некоторого объема 0,1 мМ раствора активных репортерных молекул рамановского рассеяния в этаноле к 20 мл коллоида Au (B1 - B5, B9) или 3 л коллоида Au (B8) с последующим перемешиванием полученной смеси в течение 30 мин (в случае второго коллоида D1 - D7, D9 - D11)/1 ч (в случае второго коллоида D8) при комнатной температуре. В таблице 4 приведено краткое описание активных репортерных молекул рамановского рассеяния и объемы раствора активных репортерных молекул рамановского рассеяния в этаноле, которые применяли для получения второго коллоида D1 - D11.The second colloid (D1 - D11), containing Au nanoparticles with active Raman reporter molecules adsorbed on their surface, was prepared by adding a certain volume of 0.1 mM solution of active Raman reporter molecules in ethanol to 20 ml of Au colloid (B1 - B5, B9 ) or 3 liters of Au colloid (B8), followed by stirring the resulting mixture for 30 minutes (in the case of the second colloid D1 - D7, D9 - D11)/1 hour (in the case of the second colloid D8) at room temperature. Table 4 provides a brief description of the active Raman reporter molecules and the volumes of the active Raman reporter molecule solution in ethanol that were used to prepare the second colloid D1 - D11.

Таблица 4. Получение вторых коллоидов D1 - D11Table 4. Preparation of second colloids D1 - D11

Обработка 20 мл коллоидов Au B6 и B7 со значением pH ниже наиболее низкого значения pH, при котором (E)-1,2-ди(пиридин-4-ил)этен не нес суммарного электрического заряда, по результатам прогнозирования Chemicalize.com, посредством 750 мкл 0,1 мМ раствора (E)-1,2-ди(пиридин-4-ил)этена в этаноле с последующим перемешиванием полученной смеси в течение 30 мин при комнатной температуре приводила к получению нестабильных коллоидов, о чем свидетельствовало визуальное обнаружение изменения цвета смеси с розового на пурпурный при перемешивании. Нестабильные коллоиды нельзя было применять в способе изготовления по настоящему изобретению. Для обеспечения стабильности второго коллоида, т. е. во избежание агрегации наночастиц Au, содержащихся в указанном коллоиде, было важно, чтобы в процессе получения и хранения указанного коллоида значение ζ-потенциала было ниже или равным -25 мВ, а значение pH было выше наиболее низкого значения pH, при котором активная репортерная молекула рамановского рассеяния, адсорбируемая на наночастицах Au, не несет суммарного электрического заряда, при этом указанное значение можно было спрогнозировать, например, с помощью Chemicalize.com. В этом смысле значение pH коллоида Au (B1 - B5, B8, B9), применяемого для получения второго коллоида, перед обработкой активной репортерной молекулой рамановского рассеяния доводили до значения, которое было выше наиболее низкого значения pH, при котором активная репортерная молекула рамановского рассеяния, адсорбируемая на наночастицах Au, содержащихся в коллоиде Au (B1 - B5, B8, B9), не несет суммарный электрический заряд, при этом указанное значение можно было спрогнозировать, например, с помощью Chemicalize.com. Treatment of 20 ml of Au colloids B6 and B7 with a pH value below the lowest pH value at which ( E )-1,2-di(pyridin-4-yl)ethene carried no net electrical charge, as predicted by Chemicalize.com, by 750 μl of a 0.1 mM solution of ( E )-1,2-di(pyridin-4-yl)ethene in ethanol followed by stirring the resulting mixture for 30 min at room temperature resulted in the formation of unstable colloids, as evidenced by visual detection of the change The color of the mixture changes from pink to purple when stirred. Unstable colloids could not be used in the manufacturing method of the present invention. To ensure the stability of the second colloid, i.e. to avoid aggregation of Au nanoparticles contained in the said colloid, it was important that during the production and storage of the said colloid, the ζ -potential value was less than or equal to -25 mV, and the pH value was above the most low pH value at which the active Raman reporter molecule adsorbed on Au nanoparticles carries no net electrical charge, and this value could be predicted, for example, using Chemicalize.com. In this sense, the pH value of the Au colloid (B1 - B5, B8, B9) used to prepare the second colloid was adjusted to a value that was higher than the lowest pH value at which the active Raman reporter molecule was treated with the active Raman reporter molecule before being treated with it. adsorbed on Au nanoparticles contained in the Au colloid (B1 - B5, B8, B9), does not carry a total electrical charge, and the indicated value could be predicted, for example, using Chemicalize.com.

Стабильность первого и второго коллоидов. Для того, чтобы их можно было применять в способе изготовления по настоящему изобретению, дающему SERS-метки с высоким количеством агрегатов малого размера, первый и второй коллоиды должны были быть стабильными, т. е. во время получения и хранения указанных коллоидов необходимо было избежать агрегации наночастиц. Это можно было обеспечить поддержанием значения ζ-потенциала указанных коллоидов на уровне ниже или равном -25 мВ. Как видно на фиг. 4 и в таблице 5, в качестве первого и второго коллоидов в способе изготовления SERS-меток по настоящему изобретению можно было применять ряд коллоидов Au. Stability of the first and second colloids. In order to be used in the manufacturing method of the present invention, which produces SERS tags with a high number of small aggregates, the first and second colloids had to be stable, i.e., aggregation had to be avoided during the production and storage of said colloids nanoparticles This could be ensured by maintaining the ζ -potential value of these colloids at a level below or equal to -25 mV. As can be seen in FIG. 4 and Table 5, a number of Au colloids could be used as the first and second colloids in the method for making SERS tags of the present invention.

ζ-потенциал первого коллоида A2 и вторых коллоидов D2, D5 и D6 измеряли в зависимости от pH при концентрации 0,05 мг Au/мл при комнатной температуре. Результаты представлены в таблице 5 и графически изображены на фиг. 4.The ζ-potential of the first colloid A2 and the second colloids D2, D5 and D6 was measured as a function of pH at a concentration of 0.05 mg Au/mL at room temperature. The results are presented in Table 5 and graphically depicted in FIG. 4.

Измерения ζ-потенциала осуществляли на Malvern Zetasizer Nano-ZS с 1-мл изогнутыми капиллярными кюветами. Физические свойства воды при 25°C и золота были предварительно загруженными в устройство. Каждый из первого коллоида A2 и вторых коллоидов D2, D5 и D6 разводили деионизированной водой до концентрации 0,05 мг Au/мл.ζ-potential measurements were performed on a Malvern Zetasizer Nano-ZS with 1-ml curved capillary cuvettes. The physical properties of water at 25°C and gold were preloaded into the device. The first colloid A2 and the second colloids D2, D5 and D6 were each diluted with deionized water to a concentration of 0.05 mg Au/mL.

Значения ζ-потенциала первого коллоида A2 и второго коллоида D2, D5 и D6 при приблизительно pH, применяемом для синтеза SERS-меток по настоящему изобретению, представлены во 2-м столбце таблицы 5. Значения ζ-потенциала первого коллоида A2 и второго коллоида D2, D5 и D6 при pH, при котором коллоиды становятся нестабильными, представлены в 3-м столбце таблицы 5. Нестабильность коллоида определяли путем визуального обнаружения изменения цвета коллоида с розового на пурпурный.The ζ-potential values of the first colloid A2 and the second colloid D2, D5 and D6 at approximately the pH used for the synthesis of the SERS tags of the present invention are presented in the 2nd column of Table 5. The ζ-potential values of the first colloid A2 and the second colloid D2, D5 and D6 at the pH at which colloids become unstable are presented in the 3rd column of Table 5. Colloid instability was determined by visually detecting a change in color of the colloid from pink to purple.

Таблица 5. Результаты измерения ζ-потенциала первого и второго коллоидовTable 5. Results of measuring the ζ-potential of the first and second colloids

V. Объединение первого коллоида и вторых коллоидов, индукция агрегации и остановка агрегации (стадия c), d) и e) способа изготовления)V. Combining the first colloid and the second colloids, inducing aggregation and stopping aggregation (step c), d) and e) of the manufacturing method)

V.1 SERS-метки, содержащие наночастицы Au одинакового размера (примеры E1 - E8, E12 - E14)V.1 SERS tags containing Au nanoparticles of the same size (examples E1 - E8, E12 - E14)

V.1.a Порционная агрегация (примеры E1 - E7, E12 - E14)V.1.a Batch aggregation (examples E1 - E7, E12 - E14)

Второй коллоид (D1 - D6, D9 - D11, 20 мл) быстро выливали в 80 мл первого коллоида (A1 - A5, A9) и смесь перемешивали в резервуаре для смешивания при помощи магнитной мешалки. Через 30 секунд после объединения коллоидов отбирали аликвоту объемом 125 мкл и разводили ее водой до 1 мл, тем самым останавливая агрегацию. При таком разведении (12,5 мкг Au/мл, что соответствовало приблизительно 5,72*109 наночастиц Au/мл) агрегация прекращалась, и с помощью лазерного возбуждения на уровне 785 нм и спектрометра QE65000, приобретенного у Ocean Optics Inc., установленного на время для аккумулирования заряда светодиодом в одну секунду, измеряли SERS-сигнал. Результаты измерений SERS-сигнала, осуществляемых на SERS-метках, изготовленных так, как описано выше, показаны в таблице 6.The second colloid (D1 - D6, D9 - D11, 20 ml) was quickly poured into 80 ml of the first colloid (A1 - A5, A9) and the mixture was stirred in the mixing tank using a magnetic stirrer. 30 seconds after combining the colloids, an aliquot of 125 μl was taken and diluted with water to 1 ml, thereby stopping aggregation. At this dilution (12.5 μg Au/ml, which corresponded to approximately 5.72*10 9 Au nanoparticles/ml), aggregation ceased, and with the help of laser excitation at 785 nm and a QE65000 spectrometer purchased from Ocean Optics Inc., for the time required to accumulate charge by the LED in one second, the SERS signal was measured. The results of SERS signal measurements carried out on SERS tags manufactured as described above are shown in Table 6.

Как представлено в примерах E1 - E7 и E12 - E14 согласно заявляемому в настоящем документе способу по настоящему изобретению и в сравнительных примерах C1 - C3, избирательная агрегация частиц первого коллоида и частиц второго коллоида не происходила при низких значениях pH, таких как 1,8, и при значениях pH, которые были выше наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имели суммарный электрический заряд от 0 до 0,3, по результатам прогнозирования Chemicalize.com.As presented in Examples E1 - E7 and E12 - E14 according to the method of the present invention as claimed herein and in Comparative Examples C1 - C3, selective aggregation of the first colloid particles and the second colloid particles did not occur at low pH values such as 1.8. and at pH values that were higher than the lowest pH at which active Raman reporter molecules had a net electrical charge of 0 to 0.3, as predicted by Chemicalize.com.

V.1.b Агрегация в проточной системе непрерывного действия (пример E8)V.1.b Aggregation in a continuous flow system (example E8)

Схема проточного реактора непрерывного действия, применяемого в способе изготовления по настоящему изобретению, представлена на фиг. 1b. Резервуар (111b) под давлением содержал второй коллоид, а второй резервуар (112b) под давлением содержал первый коллоид. Для сбора SERS-меток использовали сообщающийся с атмосферой сосуд (114b), который содержал концентрированный раствор полимера для остановки реакции агрегации. Для транспорта коллоида применяли трубки из прозрачного фторированного этиленпропилена (FEP) от Cole Parmer® Scientific Experts с номинальным внутренним диаметром 8 мм. Для соединения резервуара (111b) под давлением с Т-образным коннектором (113b) использовали 30 см трубки из FEP. Для соединения резервуара (112b) под давлением с Т-образным коннектором (113b) использовали 30 см трубки из FEP. Для соединения Т-образного коннектора (113b) с сосудом (114b) для сбора использовали 7 м трубки из FEP. Данная секция трубки между Т-образным коннектором (113b) и сосудом (114b) для сбора была секцией, в которой происходила агрегация.A schematic diagram of a continuous flow reactor used in the manufacturing method of the present invention is shown in FIG. 1b. The pressurized reservoir (111b) contained the second colloid, and the second pressurized reservoir (112b) contained the first colloid. To collect SERS tags, a vessel (114b) open to the atmosphere was used, which contained a concentrated polymer solution to stop the aggregation reaction. Clear fluorinated ethylene propylene (FEP) tubing from Cole Parmer® Scientific Experts with a nominal internal diameter of 8 mm was used for colloid transport. 30 cm of FEP tubing was used to connect the pressure reservoir (111b) to the T-connector (113b). 30 cm of FEP tubing was used to connect the pressure reservoir (112b) to the T-connector (113b). 7 m of FEP tubing was used to connect the T-connector (113b) to the collection vessel (114b). This section of tubing between the T-connector (113b) and the collection vessel (114b) was the section where aggregation occurred.

Описанные выше коллоиды A8 (12 л) и D8 (3 л) размещались в резервуарах 112b и 111b соответственно. В резервуар (111b), содержащий второй коллоид (D8), подавали давление так, чтобы скорость потока коллоида составляла 0,66 л/мин. В резервуар (112b), содержащий первый коллоид (A8), подавали давление так, чтобы скорость потока коллоида составляла 2,65 л/мин. После объединения в Т-образном коннекторе объединенный коллоид, характеризующийся соотношением количества наночастиц первого коллоида A8 и количества наночастиц второго коллоида D8, составлявшим ≈4:1, имел значение pH приблизительно 4,8 и скорость потока в трубке для агрегации, составлявшую 3,31 л/мин, что давало линейную скорость 1,1 м/с. Измерения SERS проводили через прозрачную трубку из FEP на отметке 1 м по длине трубки для агрегации с помощью зонда, соединенного оптоволоконным кабелем со спектрометром Ocean Optics QE65000 с возбуждением на уровне 785 нм. Время для аккумулирования заряда светодиодом сокращали так, чтобы результат измерения на отметке на конце трубки был равен значению, полученному у аликвоты объемом 50 мкл, отобранной из отверстия трубки и разведенной до 1 мл водой (12,5 мкг Au/мл), т. е. значению у образца, в котором агрегация была остановлена разведением водой, и измеряли с помощью лазерного возбуждения на уровне 785 нм и спектрометра Ocean Optics QE65000 с установленным временем для аккумулирования заряда светодиодом в одну секунду. Результаты измерений SERS представлены графически на фиг. 5 в виде ромбов, соединенных сплошной линией. Интенсивность сигнала SERS от образца, взятого на конце трубки и имевшего результат измерений 12,5 мкг Au/мл, составляла 11044 импульса в секунду [± 500].The colloids A8 (12 L) and D8 (3 L) described above were placed in reservoirs 112b and 111b, respectively. The reservoir (111b) containing the second colloid (D8) was pressurized so that the flow rate of the colloid was 0.66 L/min. The reservoir (112b) containing the first colloid (A8) was pressurized so that the flow rate of the colloid was 2.65 L/min. After combining in the T-connector, the combined colloid, characterized by a nanoparticle ratio of the first colloid A8 to the nanoparticles of the second colloid D8 of ≈4:1, had a pH value of approximately 4.8 and a flow rate in the aggregation tube of 3.31 L /min, which gave a linear speed of 1.1 m/s. SERS measurements were performed through a clear FEP tube at 1 m along the length of the aggregation tube using a probe connected by fiber optic cable to an Ocean Optics QE65000 spectrometer with excitation at 785 nm. The time for LED charge accumulation was reduced so that the measurement result at the mark at the end of the tube was equal to the value obtained from a 50 μl aliquot taken from the tube opening and diluted to 1 ml with water (12.5 μg Au/ml), i.e. value for a sample in which aggregation was stopped by dilution with water, and measured using laser excitation at 785 nm and an Ocean Optics QE65000 spectrometer with the LED charge storage time set to one second. The results of SERS measurements are presented graphically in Fig. 5 in the form of diamonds connected by a solid line. The SERS signal intensity from the end-of-tube sample measuring 12.5 μg Au/mL was 11,044 pps [±500].

V.2 Первый коллоид и второй коллоид содержали наночастицы Au различного размера (примеры E9 - E11)V.2 The first colloid and the second colloid contained Au nanoparticles of different sizes (examples E9 - E11)

V.2.a Порционная агрегация (примеры E9 и E10)V.2.a Batch aggregation (examples E9 and E10)

Пример E9Example E9

Второй коллоид (D7, 30 мл) быстро выливали в первый коллоид (A1, 55 мл) и смесь перемешивали в резервуаре для смешивания при помощи магнитной мешалки. Соотношение количества наночастиц первого коллоида и количества наночастиц второго коллоида составляло ≈6,3:1. После 30 секунд перемешивания при pH, равном примерно 2,9, агрегацию останавливали добавлением раствора полимера, и полученные агрегаты дополнительно покрывали диоксидом кремния согласно способу, описанному в US8497131B2, с получением целевых SERS-меток. На пластинки диоксида кремния каплями наносили ~2-мкл аликвоты SERS-меток и высушивали их. Образец визуализировали на автоэмиссионном сканирующем электронном микроскопе Hitachi S-4500, полученное изображение представлено на фиг. 3a. SERS-сигнал измеряли с использованием лазерного возбуждения на уровне 785 нм и спектрометра QE65000, приобретенного у Ocean Optics Inc., с установленным временем для аккумулирования заряда светодиодом в одну секунду. Интенсивность SERS-сигнала, измеренная для 12,5 мкг Au/мл, составляла 18377 импульсов в секунду [± 500].The second colloid (D7, 30 ml) was quickly poured into the first colloid (A1, 55 ml) and the mixture was stirred in the mixing tank using a magnetic stirrer. The ratio of the number of nanoparticles of the first colloid to the number of nanoparticles of the second colloid was ≈6.3:1. After 30 seconds of stirring at a pH of approximately 2.9, aggregation was stopped by adding a polymer solution, and the resulting aggregates were further coated with silica according to the method described in US8497131B2 to obtain the target SERS tags. ~2-μL aliquots of SERS tags were dropped onto silica plates and dried. The sample was visualized on a Hitachi S-4500 field emission scanning electron microscope; the resulting image is shown in Fig. 3a. The SERS signal was measured using laser excitation at 785 nm and a QE65000 spectrometer purchased from Ocean Optics Inc., with the LED charge storage time set to one second. The SERS signal intensity measured for 12.5 μg Au/mL was 18,377 pps [±500].

Пример E10Example E10

Второй коллоид (D7, 20 мл) быстро выливали в первый коллоид (A7, 200 мл) и смесь перемешивали в резервуаре для смешивания при помощи магнитной мешалки. Соотношение количества наночастиц первого коллоида и количества наночастиц второго коллоида составляло ≈2,65:1.The second colloid (D7, 20 ml) was quickly poured into the first colloid (A7, 200 ml) and the mixture was stirred in the mixing tank using a magnetic stirrer. The ratio of the number of nanoparticles of the first colloid to the number of nanoparticles of the second colloid was ≈2.65:1.

После 30 секунд перемешивания при pH, равном примерно 2,9, агрегацию останавливали добавлением раствора полимера, и полученные агрегаты покрывали диоксидом кремния согласно способу, описанному в US8497131B2, с получением целевых SERS-меток. На пластинки диоксида кремния каплями наносили ~2-мкл аликвоты SERS-меток и высушивали их. Образец визуализировали на автоэмиссионном сканирующем электронном микроскопе Hitachi S-4500, полученное изображение представлено на фиг. 3b.After 30 seconds of stirring at a pH of about 2.9, aggregation was stopped by adding a polymer solution, and the resulting aggregates were coated with silica according to the method described in US8497131B2 to obtain the target SERS tags. ~2-μL aliquots of SERS tags were dropped onto silica plates and dried. The sample was visualized on a Hitachi S-4500 field emission scanning electron microscope; the resulting image is shown in Fig. 3b.

V.2.b Агрегация в проточной системе (пример E11)V.2.b Aggregation in a flow system (example E11)

Схема проточного реактора непрерывного действия, применяемого в способе изготовления по настоящему изобретению, представлена на фиг. 1b. Резервуар (111b) под давлением содержал второй коллоид, а второй резервуар (112b) под давлением содержал первый коллоид. Для сбора SERS-меток и для остановки агрегации применяли сообщающийся с атмосферой сосуд (резервуар для сбора, 114b). Для транспорта коллоида применяли трубки из фторированного этиленпропилена (FEP) от Cole Parmer® Scientific Experts с номинальным внутренним диаметром 8 мм. Для соединения резервуара (111b) под давлением с Т-образным коннектором (113b) использовали 30 см трубки из прозрачного FEP. Для соединения резервуара (112b) под давлением с Т-образным коннектором (113b) использовали 30 см трубки из FEP. Для соединения Т-образного коннектора (113b) с сосудом (114b) для сбора использовали 7 м трубки из FEP. Данная секция трубки между Т-образным коннектором (113b) и сосудом (114b) для сбора была секцией, в которой происходила агрегация.A schematic diagram of a continuous flow reactor used in the manufacturing method of the present invention is shown in FIG. 1b. The pressurized reservoir (111b) contained the second colloid, and the second pressurized reservoir (112b) contained the first colloid. An open vessel (collection vessel, 114b) was used to collect SERS tags and stop aggregation. Fluorinated ethylene propylene (FEP) tubing from Cole Parmer® Scientific Experts with a nominal internal diameter of 8 mm was used for colloid transport. 30 cm of clear FEP tubing was used to connect the pressure reservoir (111b) to the T-connector (113b). 30 cm of FEP tubing was used to connect the pressure reservoir (112b) to the T-connector (113b). 7 m of FEP tubing was used to connect the T-connector (113b) to the collection vessel (114b). This section of tubing between the T-connector (113b) and the collection vessel (114b) was the section where aggregation occurred.

Описанные выше коллоиды A6 (12 л) и D8 (3 л) размещались в резервуарах 112b и 111b соответственно. В резервуар (111b), содержащий второй коллоид (D8), подавали давление так, чтобы скорость потока коллоида составляла 0,66 л/мин. В резервуар (112b), содержащий первый коллоид (A6), подавали давление так, чтобы скорость потока активированного коллоида составляла 2,65 л/мин. После объединения в Т-образном коннекторе объединенный коллоид, характеризующийся соотношением количества наночастиц первого коллоида A6 и количества наночастиц второго коллоида D8, составлявшим ≈1,2 : 1, имел pH приблизительно 4,8 и скорость потока в трубке для агрегации, составлявшую 3,31 л/мин, что давало линейную скорость 1,1 м/с. Измерения SERS проводили через прозрачную трубку из FEP на отметке 1 м по длине трубки для агрегации с помощью зонда, соединенного оптоволоконным кабелем со спектрометром Ocean Optics QE65000 с возбуждением на уровне 785 нм. Время для аккумулирования заряда светодиодом сокращали так, чтобы результат измерения на отметке на конце трубки был равен значению, полученному у аликвоты объемом 50 мкл, отобранной из отверстия трубки и разведенной до 1 мл водой (12,5 мкг Au/мл), (стадия e2), и измеряли с помощью лазерного возбуждения на уровне 785 нм и спектрометра Ocean Optics QE65000 с установленным временем для аккумулирования заряда светодиодом в одну секунду. Результаты данных измерений графически представлены на фиг. 5 в виде кружков, соединенных пунктирной линией. Интенсивность сигнала SERS от образца, взятого на конце трубки и имевшего результат измерений 12,5 мкг Au/мл, составляла 28303 импульса в секунду [± 500].The colloids A6 (12 L) and D8 (3 L) described above were placed in reservoirs 112b and 111b, respectively. The reservoir (111b) containing the second colloid (D8) was pressurized so that the flow rate of the colloid was 0.66 L/min. The reservoir (112b) containing the first colloid (A6) was pressurized so that the flow rate of the activated colloid was 2.65 L/min. After combining in the T-connector, the combined colloid, characterized by a nanoparticle ratio of the first colloid A6 to the nanoparticles of the second colloid D8 of ≈1.2:1, had a pH of approximately 4.8 and a flow rate in the aggregation tube of 3.31 l/min, which gave a linear speed of 1.1 m/s. SERS measurements were performed through a clear FEP tube at 1 m along the length of the aggregation tube using a probe connected by fiber optic cable to an Ocean Optics QE65000 spectrometer with excitation at 785 nm. The time for the LED to accumulate charge was reduced so that the measurement result at the mark on the end of the tube was equal to the value obtained from a 50 μl aliquot taken from the tube opening and diluted to 1 ml with water (12.5 μg Au/ml), (step e2 ), and measured using laser excitation at 785 nm and an Ocean Optics QE65000 spectrometer with the LED charge storage time set to one second. The results of these measurements are graphically presented in Fig. 5 in the form of circles connected by a dotted line. The SERS signal intensity from the end-of-tube sample measuring 12.5 μg Au/mL was 28,303 pps [±500].

Claims (30)

1. Способ изготовления меток для поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (SERS), предусматривающий следующие стадии:1. A method for producing tags for surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS), comprising the following steps: a) получение первого коллоида, фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц, и характеризующегося значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ;a) obtaining a first colloid essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size, dispersed in an aqueous solvent, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of said nanoparticles, and characterized by a ζ-potential value less than or equal to -25 mV; b) получение второго коллоида, фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, активных репортерных молекул рамановского рассеяния, адсорбированных на поверхности указанных наночастиц, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц, и характеризующегося значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ;b) obtaining a second colloid essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size, dispersed in an aqueous solvent, active Raman reporter molecules adsorbed on the surface of said nanoparticles, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of said nanoparticles, and characterized by a ζ value -potential less than or equal to -25 mV; c) объединение первого коллоида со вторым коллоидом таким образом, чтобы соотношение количества наночастиц первого коллоида и количества наночастиц второго коллоида составляло от приблизительно 25:1 до приблизительно 1:1, предпочтительно от приблизительно 5:1 до приблизительно 1:1 с получением третьего коллоида;c) combining the first colloid with the second colloid such that the ratio of the number of nanoparticles of the first colloid to the number of nanoparticles of the second colloid is from about 25:1 to about 1:1, preferably from about 5:1 to about 1:1, to obtain a third colloid; d) индукцию агрегации наночастиц с помощью любой из стадий d1)–d3) или их комбинации:d) induction of nanoparticle aggregation using any of stages d1)–d3) or a combination thereof: d1) смешивание третьего коллоида, полученного на стадии c), при pH в диапазоне от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3;d1) mixing the third colloid obtained in step c) at a pH ranging from about 2.2 to the lowest pH at which the active Raman reporter molecules have a net electrical charge of from 0 to 0.3; d2) добавление раствора соли, предпочтительно раствора неорганической соли, к третьему коллоиду, полученному на стадии c);d2) adding a salt solution, preferably an inorganic salt solution, to the third colloid obtained in step c); d3) добавление водорастворимого растворителя к третьему коллоиду, полученному на стадии c); и d3) adding a water-soluble solvent to the third colloid obtained in step c); And e) остановку агрегации.e) stopping aggregation. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия b) предусматривает следующие стадии, осуществляемые в порядке b1)-b3):2. The method according to claim 1, characterized in that stage b) involves the following stages, carried out in the order b1)-b3): b1) получение коллоида, фактически состоящего из наночастиц с плазмонной поверхностью и по существу одинаковым размером, диспергированных в водном растворителе, и стабилизирующего средства, адсорбированного на поверхности указанных наночастиц, и характеризующегося значением ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ;b1) obtaining a colloid essentially consisting of nanoparticles with a plasmonic surface and essentially the same size, dispersed in an aqueous solvent, and a stabilizing agent adsorbed on the surface of these nanoparticles, and characterized by a ζ-potential value less than or equal to -25 mV; b2) доведение pH коллоида до значения, превышающего наиболее низкое значение pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния, которые должны адсорбироваться на поверхности наночастиц, не несут суммарный электрический заряд, при этом поддерживая значение ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ, предпочтительно ниже -40 мВ; иb2) adjusting the pH of the colloid to a value greater than the lowest pH value at which the active Raman reporter molecules to be adsorbed to the surface of the nanoparticles carry no net electrical charge, while maintaining a ζ-potential value less than or equal to -25 mV, preferably below -40 mV; And b3) добавление раствора активных репортерных молекул рамановского рассеяния в растворителе к коллоиду, полученному на стадии b2), при этом поддерживая значение ζ-потенциала ниже или равным -25 мВ.b3) adding a solution of active Raman reporter molecules in a solvent to the colloid obtained in step b2), while maintaining the ζ-potential value below or equal to -25 mV. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что стабилизирующее средство выбрано из карбоновых кислот, солей карбоновых кислот, фосфорных кислот, солей фосфорных кислот, аскорбиновой кислоты, солей аскорбиновой кислоты и их смесей.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the stabilizing agent is selected from carboxylic acids, salts of carboxylic acids, phosphoric acids, salts of phosphoric acids, ascorbic acid, salts of ascorbic acid and mixtures thereof. 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что наночастицы второго коллоида имеют абсорбированный на их поверхности субмонослой или монослой активных репортерных молекул рамановского рассеяния.4. Method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the nanoparticles of the second colloid have a submonolayer or monolayer of active Raman scattering reporter molecules absorbed on their surface. 5. Способ по любому из пп. 2-4, отличающийся тем, что на стадии b3) раствор активных репортерных молекул рамановского рассеяния в растворителе содержит смесь из двух или более различных активных репортерных молекул рамановского рассеяния.5. Method according to any one of paragraphs. 2-4, characterized in that in step b3) the solution of active Raman reporter molecules in a solvent contains a mixture of two or more different active Raman reporter molecules. 6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что на стадии c) соотношение количества наночастиц первого коллоида и количества наночастиц второго коллоида составляет от приблизительно 4:1 до приблизительно 3:1.6. Method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that in step c) the ratio of the number of nanoparticles of the first colloid to the number of nanoparticles of the second colloid is from about 4:1 to about 3:1. 7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что стадия d1) дополнительно предусматривает добавление кислого раствора к третьему коллоиду, полученному на стадии c), при перемешивании, так чтобы значение pH у полученного коллоида составляло в диапазоне от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3.7. Method according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that step d1) further involves adding an acidic solution to the third colloid obtained in step c) with stirring, so that the pH value of the resulting colloid is in the range from about 2.2 to the lowest pH value, in which active Raman reporter molecules have a net electrical charge of 0 to 0.3. 8. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что pH первого коллоида доводят так, чтобы pH третьего коллоида, полученного на стадии d1), составлял от приблизительно 2,2 до наиболее низкого значения pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния имеют суммарный электрический заряд от 0 до 0,3.8. Method according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the pH of the first colloid is adjusted such that the pH of the third colloid obtained in step d1) is from about 2.2 to the lowest pH value at which the active Raman reporter molecules have a net electrical charge of 0 up to 0.3. 9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что стадия e) предусматривает любую из следующих стадий e1)–e4):9. Method according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that stage e) includes any of the following stages e1)–e4): e1) доведение pH коллоида, полученного на стадии d), до значения, превышающего наиболее низкое значение pH, при котором активные репортерные молекулы рамановского рассеяния, которые должны адсорбироваться на поверхности наночастиц, не несут суммарный электрический заряд; e1) adjusting the pH of the colloid obtained in step d) to a value greater than the lowest pH value at which the active Raman reporter molecules that are to be adsorbed on the surface of the nanoparticles carry no net electrical charge; e2) разведение коллоида, полученного на стадии d), водой;e2) diluting the colloid obtained in step d) with water; e3) добавление полимера к коллоиду, полученному на стадии d);e3) adding the polymer to the colloid obtained in step d); e4) добавление предшественника диэлектрического материала к коллоиду, полученному на стадии d).e4) adding a dielectric material precursor to the colloid obtained in step d). 10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что стадия e) фактически состоит из стадии e3), и способ изготовления дополнительно предусматривает разведение коллоида, полученного на стадии e3), водой и/или нанесение на SERS-метки покрытия диэлектрического материала.10. Method according to any one of paragraphs. 1-9, characterized in that step e) actually consists of step e3), and the manufacturing method additionally involves diluting the colloid obtained in step e3) with water and/or coating the SERS tags with a dielectric material. 11. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что стадии c) и d) осуществляют одновременно в проточной системе непрерывного действия. 11. Method according to any one of paragraphs. 1-10, characterized in that stages c) and d) are carried out simultaneously in a continuous flow system. 12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что стадию e) осуществляют в проточной системе непрерывного действия.12. The method according to claim 11, characterized in that step e) is carried out in a continuous flow system. 13. Способ по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что наночастицы первого коллоида и наночастицы второго коллоида имеют одинаковый размер. 13. Method according to any one of paragraphs. 1-12, characterized in that the nanoparticles of the first colloid and the nanoparticles of the second colloid have the same size. 14. Способ по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что размер наночастиц первого коллоида отличается от размера наночастиц второго коллоида.14. Method according to any one of paragraphs. 1-12, characterized in that the size of the nanoparticles of the first colloid differs from the size of the nanoparticles of the second colloid. 15. Способ по любому из пп. 1-14, отличающийся тем, что плазмонная поверхность наночастиц в первом коллоиде и/или плазмонная поверхность наночастиц во втором коллоиде выполнены из золота. 15. Method according to any one of paragraphs. 1-14, characterized in that the plasmonic surface of nanoparticles in the first colloid and/or the plasmonic surface of nanoparticles in the second colloid are made of gold.
RU2022103611A 2019-07-15 2020-07-13 Method for manufacturing surface-enhanced raman spectroscopy tags RU2804303C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/874,158 2019-07-15
EP19192040.4 2019-08-16
EP20163879.8 2020-03-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2022103611A RU2022103611A (en) 2023-08-15
RU2804303C2 true RU2804303C2 (en) 2023-09-27

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007502716A (en) * 2003-08-18 2007-02-15 エモリー ユニバーシティー Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) active composite nanoparticles, methods of manufacture and methods of use
US20080003576A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Jingwu Zhang Assay platforms and detection methodology using surface enhanced Raman scattering (SERS) upon specific biochemical interactions
US20080081340A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-03 Anil Patwardhan Enzymatic and chemical method for increased peptide detection sensitivity using surface enhanced raman scattering (SERS)
US20080118986A1 (en) * 2006-11-21 2008-05-22 Michael Burrell Methods for amplifying the Raman signal of surface enhanced Raman scattering nanoparticles
WO2016059429A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 Johnson Matthey Public Limited Company Analytical method using surface enhanced raman spectroscopy and composition for the method
US9546958B2 (en) * 2014-04-29 2017-01-17 University Of Houston System Method of stamping surface-enhance Raman spectroscopy for label-free, multiplexed, molecular sensing and imaging

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007502716A (en) * 2003-08-18 2007-02-15 エモリー ユニバーシティー Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) active composite nanoparticles, methods of manufacture and methods of use
US20080003576A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Jingwu Zhang Assay platforms and detection methodology using surface enhanced Raman scattering (SERS) upon specific biochemical interactions
US20080081340A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-03 Anil Patwardhan Enzymatic and chemical method for increased peptide detection sensitivity using surface enhanced raman scattering (SERS)
US20080118986A1 (en) * 2006-11-21 2008-05-22 Michael Burrell Methods for amplifying the Raman signal of surface enhanced Raman scattering nanoparticles
US9546958B2 (en) * 2014-04-29 2017-01-17 University Of Houston System Method of stamping surface-enhance Raman spectroscopy for label-free, multiplexed, molecular sensing and imaging
WO2016059429A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 Johnson Matthey Public Limited Company Analytical method using surface enhanced raman spectroscopy and composition for the method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jia et al. Polymeric micro-reactors mediated synthesis and assembly of Ag nanoparticles into cube-like superparticles for SERS application
Wang et al. Highly selective fluorescent chemosensor for Zn 2+ derived from inorganic-organic hybrid magnetic core/shell Fe 3 O 4@ SiO 2 nanoparticles
Krpetić et al. Importance of nanoparticle size in colorimetric and SERS‐based multimodal trace detection of Ni (II) ions with functional gold nanoparticles
Muhammed et al. Bright, NIR‐emitting Au23 from Au25: characterization and applications including biolabeling
EP3227037B1 (en) Universal one-pot and up-scalable synthesis of sers encoded nanoparticles
Guerrini et al. Importance of metal–adsorbate interactions for the surface-enhanced Raman scattering of molecules adsorbed on plasmonic nanoparticles
Bilgic et al. Two novel BODIPY-functional magnetite fluorescent nano-sensors for detecting of Cr (VI) Ions in aqueous solutions
Bhatti et al. One-pot synthesis of Fe3O4@ Chitosan-pSDCalix hybrid nanomaterial for the detection and removal of Hg2+ ion from aqueous media
Shah et al. Pyranine functionalized Fe3O4 nanoparticles for the sensitive fluorescence detection of Cu2+ ions
Tim et al. Optimizing SERS performance through aggregation of gold nanorods in Langmuir-Blodgett films
Zhang et al. A versatile synthesis route for metal@ SiO 2 core–shell nanoparticles using 11-mercaptoundecanoic acid as primer
Ganguly et al. Intriguing fluorescence behavior of diiminic Schiff bases in the presence of in situ produced noble metal nanoparticles
RU2804303C2 (en) Method for manufacturing surface-enhanced raman spectroscopy tags
Zhao et al. Covalent dispersion of surfactant-encapsulated polyoxometalates and in situ incorporation of metal nanoparticles in silica spheres
Fernández-Lodeiro et al. 1D chain fluorescein-functionalized gold and silver nanoparticles as new optical mercury chemosensor in aqueous media
US20220268705A1 (en) Method for manufacturing surface enhanced raman spectroscopy tags
JP2008260724A (en) Ferromagnetic nanoparticles having organic molecule immobilized thereon, method for producing the same and method for separating the same
de Oliveira et al. Iron Oxide Nanoparticles Labeled with an Excited‐State Intramolecular Proton Transfer Dye
Bhunia et al. Dependence of ultrafast dynamics in gold–silver alloy nanoclusters on the proportion of the metal content
Arroyos et al. Insights on Luminescent Micro‐and Nanospheres of Infinite Coordination Polymers
OA20528A (en) Method for manufacturing surface enhanced raman spectroscopy tags
Cao et al. One‐Pot Synthesis of Highly Fluorescent Poly (methacrylic acid)‐Capped Silver Nanoclusters for the Specific Detection of Iron (II)
CN117460948A (en) Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) compositions comprising agglomerates of metal Nanoparticles (NPs)
Zhao et al. Factors affecting the metal-enhanced luminescence of lanthanide complexes by Ag@ SiO2 nanoparticles
Lux et al. Gold hollow spheres obtained using an innovative emulsion process: towards multifunctional Au nanoshells