Un electrodo Nanopore inalámbricas cerradas para el análisis de las nanopartículas individuales

Las nanopartículas han atraído gran atención debido a diversas características como su capacidad catalítica, características ópticas, electroactivity y alta relación superficie a volumen^{1,2,3, 4}. análisis electroquímico de nanopartículas individuales es un método directo para la comprensión de los procesos químicos y electroquímicos intrínsecos a nivel de nanoescala. Para lograr mediciones altamente sensibles de nanopartículas individuales, dos métodos electroquímicos se han aplicado anteriormente para leer información de nanopartículas de actual respuestas^5,6,7. Uno de estos enfoques consiste en inmovilizar o capturando un nanopartículas individuales de la interfaz de la nanoelectrode para el estudio de Electrocatálisis^8,9. La otra estrategia es impulsada por nanopartículas única colisión con la superficie de un electrodo, que genera una fluctuación corriente transitoria del proceso dinámico redox.

Ambos de estos métodos requieren una interfaz detección ultrasensible de nanoescala que coincide con el diámetro de las nanopartículas individuales. Sin embargo, la tradicional fabricación de nanoelectrodos principalmente ha incorporado los sistemas micro electromecánicos (MEMS) o láser tirando de técnicas, que son tediosas y undisciplinable^{10,11,12, 13}. Por ejemplo, fabricación basados en MEMS de nanoelectrodos es costoso y requiere el uso de una sala limpia, restringiendo la producción masiva y la popularización de nanoelectrodos. Por otra parte, láser tirando fabricación de nanoelectrodos depende en gran medida la experiencia de los operadores durante el cierre y tirando de un alambre de metal dentro del tubo capilar. Si el alambre de metal no está bien sellado en el capilar, el espacio entre la pared interna de la nanopipette y alambre dramáticamente puede presentar exceso ruido actual y ampliar electroactivos área de detección. Estos inconvenientes disminuyen en gran medida la sensibilidad de la nanoelectrode. Por otro lado, la existencia de una brecha puede agrandar el área del electrodo y reducir la sensibilidad de la nanoelectrode. En consecuencia, es difícil garantizar un desempeño reproducible debido a la morfología del electrodo incontrolable en cada proceso de fabricación^14,15. Por lo tanto, un método de fabricación general de nanoelectrodos con excelente reproducibilidad es urgente para facilitar la exploración electroquímica de las características intrínsecas de las nanopartículas individuales.

Recientemente, la técnica nanopore se ha desarrollado como un enfoque elegante y libre de etiqueta para la sola molécula análisis^{16,17,18,19,20}. Debido a su fabricación controlable, el nanopipette proporciona un aislamiento de la nanoescala, con diámetro uniforme de 30-200 nm de un láser capilar tirador^21,22,23,24 . Por otra parte, este procedimiento simple y reproducible de fabricación asegura la generalización de la nanopipette. Recientemente, hemos propuesto un electrodo nanopore inalámbrica (vino), que no requiere el lacre de un alambre de metal dentro de la nanopipette. A través de un proceso de fabricación fácil y reproducible, el vino posee una deposición metal de nanoescala en lo nanopipette para formar un electroactivos interfaz^25,26,27,28 . Puesto que el vino posee una estructura bien definida y morfología uniforme de sus confinamientos, logra alta resolución actual así como la constante de tiempo de baja resistencia-capacitancia (RC) para la realización de alta resolución temporal. Divulgamos previamente dos tipos de WNEs, tipo abierto y cerrado-tipo, para la realización de análisis de la entidad. El vino tipo abierto emplea una capa de nanometal depositada sobre la pared interna de un nanopipette, que convierte la corriente farádica de una sola entidad al corriente iónica de respuesta²⁶. Generalmente, el diámetro de un vino de tipo abierto es alrededor de 100 nm. Para disminuir aún más el diámetro del vino, nos presenta el vino cerradas, en la que un nanotip de metal sólido ocupa completamente la punta de nanopipette a través de un enfoque químico-electroquímica. Este método puede generar rápidamente un 30 nanotip nm oro dentro de un confinamiento nanopore. La interfaz bien definida en la zona de la punta de un vino de tipo cerrado asegura un alto cociente signal-to-noise para medidas electroquímicas de nanopartículas individuales. Como una nanopartícula de oro cargada choca con el cerrado-tipo vino, un proceso ultrarrápido de carga-descarga en el interfaz de punta induce una respuesta de la realimentación capacitiva (CFR) en el rastro corriente iónica. En comparación con un anterior sola nanopartícula colisión estudio a través de un nanoelectrode con el metal del alambre dentro de²⁹, el cerrado-tipo vino mostraron una mayor resolución actual del pA del 0,6 ± 0.1 pA (RMS) y una resolución temporal más alta de 0,01 ms.

Adjunto, describimos un procedimiento de fabricación detallado para un vino de tipo cerrado que ha controlado muy excelente reproducibilidad y dimensiones. En este protocolo, una simple reacción entre AuCl₄^– y BH₄^– está diseñado para generar un nanotip de oro que bloquea completamente el orificio de un nanopipette. Electroquímica bipolar es adoptado para el crecimiento continuo de un nanotip de oro que llega a la longitud de varios micrómetros en el nanopipette. Este procedimiento simple permite la implementación de esta fabricación de nanoelectrode, que puede realizarse en cualquier laboratorio de química general sin un equipo caro y limpio. Para determinar el tamaño, morfología y estructura interna de un vino de tipo cerrado, este protocolo proporciona un procedimiento de caracterización detallada con el uso de un microscopio electrónico de barrido (MEB) y espectroscopia de fluorescencia. Un ejemplo reciente se destaca, que mide directamente las interacciones intrínsecas y dinámicas de nanopartículas de oro (AuNPs) chocar hacia la nanointerface de un vino de tipo cerrado. Creemos que el cerrado-tipo vino puede allanar un nuevo camino para futuros estudios electroquímicos de las células vivas, nanomateriales y sensores de nivel de entidad individual.