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Excellent Trace Detection of Proteins on TiO2 Nanotube Substrates through Novel Topography Optimization
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2020-12-04 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c08793 Yihui Dong 1, 2 , Na Wu 1 , Xiaoyan Ji 3 , Aatto Laaksonen 1, 3, 4, 5 , Xiaohua Lu 1 , Suojiang Zhang 2
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2020-12-04 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c08793 Yihui Dong 1, 2 , Na Wu 1 , Xiaoyan Ji 3 , Aatto Laaksonen 1, 3, 4, 5 , Xiaohua Lu 1 , Suojiang Zhang 2
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For improving the surface-enhanced Raman scattering (SERS) performance of nanomaterials to achieve trace detection of proteins and complex biological systems, structural and topographical control is one of the important strategies. In this work, a facial and effective method to optimize the topography of TiO2 nanotube arrays (TNAs) is demonstrated, together with a significant enhancement of the SERS performance of cytochrome C (Cyt C) on TNAs. An enhancement factor (EF) up to 104, which is obtained with the newly developed method on the basis of the quantification of atomic force microscopy (AFM)-measured interaction force, is achieved, corresponding to a superior detection limit of Cyt C down to 10–7 M. The main reason is that adjusting the fluoride contents in an electrolyte (from 0.4 to 0.1 wt %) can reduce the content and sizes of cracks, as well as the tube ruptures of TNAs, where the fluoride content at 0.2 wt % can successfully provide the excellent and optimized topography of TNAs. The TNAs with the optimized topography, especially those with larger tube diameters, demonstrated the importance of structural integrity on a remarkably excellent SERS performance in the trace detection of proteins. The proposed method will stimulate the development and optimization of the active substrate on the SERS applications in biology, bioanalysis, and nanoscience.
中文翻译：
通过新的拓扑优化对TiO 2纳米管基板上的蛋白质进行出色的痕量检测
为了提高纳米材料的表面增强拉曼散射（SERS）性能以实现蛋白质和复杂生物系统的痕量检测，结构和形貌控制是重要的策略之一。在这项工作中，展示了一种面部和有效方法来优化TiO 2纳米管阵列（TNA）的形貌，并显着增强了TNA上细胞色素C（Cyt C）的SERS性能。通过基于原子力显微镜（AFM）测量的相互作用力定量的新开发方法获得的增强因子（EF）达到10 4，对应于Cyt C down的优越检测极限至10 –7M.主要原因是调整电解质中的氟化物含量（从0.4到0.1 wt％）可以减少裂纹的含量和尺寸以及TNA的管破裂，其中0.2 wt％的氟化物可以成功地提供了出色且优化的TNA拓扑。具有优化形貌的TNA，特别是具有较大管径的TNA，在蛋白质的痕量检测中表现出非常出色的SERS性能的结构完整性非常重要。所提出的方法将刺激SERS在生物学，生物分析和纳米科学领域的应用中活性底物的开发和优化。
更新日期：2020-12-17
中文翻译：
通过新的拓扑优化对TiO 2纳米管基板上的蛋白质进行出色的痕量检测
为了提高纳米材料的表面增强拉曼散射（SERS）性能以实现蛋白质和复杂生物系统的痕量检测，结构和形貌控制是重要的策略之一。在这项工作中，展示了一种面部和有效方法来优化TiO 2纳米管阵列（TNA）的形貌，并显着增强了TNA上细胞色素C（Cyt C）的SERS性能。通过基于原子力显微镜（AFM）测量的相互作用力定量的新开发方法获得的增强因子（EF）达到10 4，对应于Cyt C down的优越检测极限至10 –7M.主要原因是调整电解质中的氟化物含量（从0.4到0.1 wt％）可以减少裂纹的含量和尺寸以及TNA的管破裂，其中0.2 wt％的氟化物可以成功地提供了出色且优化的TNA拓扑。具有优化形貌的TNA，特别是具有较大管径的TNA，在蛋白质的痕量检测中表现出非常出色的SERS性能的结构完整性非常重要。所提出的方法将刺激SERS在生物学，生物分析和纳米科学领域的应用中活性底物的开发和优化。
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