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Label-Free Detection of DNA Base Mutation and Hybridized DNA by an Electrostatically Modified 3D Plasmonic Array
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2024-07-23 , DOI: 10.1021/acssensors.4c01060 Xiaolu Xing 1 , Yuhao Zhao 2 , Haiyan Zhao 2 , Ying Zhang 1 , Ziqiu Chen 1 , Bowen Liu 1 , Bin Ren 3
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2024-07-23 , DOI: 10.1021/acssensors.4c01060 Xiaolu Xing 1 , Yuhao Zhao 2 , Haiyan Zhao 2 , Ying Zhang 1 , Ziqiu Chen 1 , Bowen Liu 1 , Bin Ren 3
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Surface-enhanced Raman scattering (SERS) represents a promising avenue for DNA detection as it offers intrinsic chemical insights with high sensitivity compared to conventional methods. However, label-free and quantitative detection of unmodified DNA by SERS remains a major challenge in DNA analysis. To overcome this challenge, we propose a positively charged plasmonic nanosurface for DNA capture and quantitative analysis. Highly sensitive and uniform SERS enhancement was realized by a three-dimensional plasmonic array supporting well-designed hybrid plasmonic modes. Subsequently, the plasmonic array was modified with an electrostatically functionalized PDDA (poly(diene-dimethylammonium-chloride)) self-assembled monolayer in a single step. The effectiveness of the resulting PDDA-SERS substrate was demonstrated by the label-free and quantitative detection of base content and base mutation in hybridized DNA. The PDDA-SERS substrate provides a robust platform for SERS analysis not only of DNA but also of other electronegative analytes.
中文翻译：
通过静电改性 3D 等离子体阵列无标记检测 DNA 碱基突变和杂交 DNA
表面增强拉曼散射 (SERS) 代表了 DNA 检测的一种有前景的途径，因为与传统方法相比，它提供了高灵敏度的内在化学见解。然而，通过 SERS 对未修饰 DNA 进行无标记定量检测仍然是 DNA 分析中的主要挑战。为了克服这一挑战，我们提出了一种带正电荷的等离子体纳米表面，用于 DNA 捕获和定量分析。通过支持精心设计的混合等离子体模式的三维等离子体阵列实现了高灵敏度和均匀的 SERS 增强。随后，用静电功能化的 PDDA（聚二烯二甲基氯化铵）自组装单层一步对等离子体阵列进行了修饰。通过对杂交 DNA 中碱基含量和碱基突变的无标记定量检测，证明了所得 PDDA-SERS 底物的有效性。 PDDA-SERS 基板为 DNA 和其他电负性分析物的 SERS 分析提供了强大的平台。
更新日期：2024-07-23
中文翻译：
通过静电改性 3D 等离子体阵列无标记检测 DNA 碱基突变和杂交 DNA
表面增强拉曼散射 (SERS) 代表了 DNA 检测的一种有前景的途径，因为与传统方法相比，它提供了高灵敏度的内在化学见解。然而，通过 SERS 对未修饰 DNA 进行无标记定量检测仍然是 DNA 分析中的主要挑战。为了克服这一挑战，我们提出了一种带正电荷的等离子体纳米表面，用于 DNA 捕获和定量分析。通过支持精心设计的混合等离子体模式的三维等离子体阵列实现了高灵敏度和均匀的 SERS 增强。随后，用静电功能化的 PDDA（聚二烯二甲基氯化铵）自组装单层一步对等离子体阵列进行了修饰。通过对杂交 DNA 中碱基含量和碱基突变的无标记定量检测，证明了所得 PDDA-SERS 底物的有效性。 PDDA-SERS 基板为 DNA 和其他电负性分析物的 SERS 分析提供了强大的平台。
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