پوشش‌دهی نانوذرات نقره به روش اسپاترینگ (کندوپاش) برروی بسترهای شیشه‌ای به‌ عنوان حسگر زیستی رامان بهبود‌یافته سطحی (sers) ‌در‌ جهت شناسایی پروتئین وی (whey protein)

مقدمه: پروتئین وی نیز یکی از پرمصرف‌ترین مواد پروتئینی کلوئیدی در صنایع غذایی، دارویی و پزشکی است و یک مکمل غذایی محبوب برای بهبود قدرت عضلانی بدن و جهت پیشگیری از انواع بیماری‌های قلبی، دیابت و پوکی استخوان مصرف می‌شود. پراکندگی رامان بهبود‌یافته سطحی (sers) یکی از ابزارهای تحلیلی بسیار حساسِ شناخته‌شده در‌حال‌حاضر است؛ در برخی موارد، می‌توان طیف sers با کیفیت بالا که حتی یک‌ تک مولکول در آن سهیم است را ثبت کرد. که در این مقاله، برای شناسایی پروتئین وی از بسترهای پلاسمونیکی نقره که سیگنال رامان را افزایش داده‌اند؛ استفاده شده است.روش بررسی: در این مطالعه تجربی، به هدف ساخت حسگر زیستی sers، نانوذرات نقره به روش اسپاترینگ (کندوپاش) بروی شیشه لایه‌نشانی شدند و با استفاده از طیف‌سنجی رامان که تکنیکی غیرمخرب است، آشکارسازی پروتئین وی انجام شد.یافته ‏ها: مشاهده ساختار fcc در مشخصه‌یابی xrd آن‌، تشکیل نانوذرات نقره را تایید کرد. قله پلاسمونی طیف خاموشی بسترهای پلاسمونیکی نقره حدود 439 نانومتر مشاهده شد. تصویر میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (fe-sem) بسترهای پلاسمونیکی نقره نشان می‌دهد که تعداد زیادی از ذرات نقره اندازه بین 20 تا 40 نانومتر دارند. زبری بسترهای پلاسمونیکی که حاصل از یکنواخت‌نبودن پوشش نقره است منجر‌به پراکندگی نور از نقاط مشاهده‌شده در تصویر میکروسکوپ الکترونی می‌شود. زبری که برای بسترهای پلاسمونیکی در تصویر میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) مشاهده می‌شود به پراکندگی نور از نقاط زبر کمک می‌کند. با حکاکی مولکول پروتئین وی روی بسترهای پلاسمونیکی، ارتعاشات مولکولی آن شناسایی شدند. در ادامه نمودار کالیبراسیون غلظت‌های مختلف پروتئین وی، اندازه‌گیری شد.نتیجه ‏گیری: طیف‌سنجی رامان روشی مهم جهت شناسایی مولکول‌ها است که کاربرد زیادی در تعیین ویژگی‌های شیمیایی و ساختاری مواد مختلف دارد. بسیاری از مواد دارای طیف رامان ویژه‌ای می‌باشند به‌طوری‌که این پدیده دستگاه رامان را به ابزار کارآمدی برای مطالعه ویژگی‌های ساختاری و شیمیایی مولکول‌ها تبدیل نموده است. با استفاده از این بسترهای پلاسمونیکی نقره‌ و پدیده‌ sers شناسایی، آشکارسازی سریع و راحت پروتئین وی تا غلظت‌ 7-10 مولار قابل انجام است. در‌ضمن، با کالیبراسیون، استفاده از بسترهای پلاسمونیکی نقره، و طیف‌سنجی رامان، می‌وان غلظت پروتئین وی، را به‌دست آورد. 

coating of silver nanoparticles by sputtering method on glass substrates as surface-enhanced raman spectroscopy (sers) biosensor for detection of whey protein

introduction: whey protein is one of the most widely used colloidal proteins in the food, pharmaceutical, and medical industries and is also a popular dietary supplement to improve muscle strength and prevent various heart diseases, diabetes and osteoporosis. in addition, surface-enhanced raman scattering (sers) is one of the most sensitive analytical tools presently known. in some cases, it is possible to record a high-quality sers spectrum in which even a single molecule is involved. in this paper, plasmonic silver substrates that have increased the raman signal have been used to identify whey protein.methods: in this experimental study, in order to make a sers biosensor, silver nanoparticles were coated on the glass by the sputtering method, and the whey protein was detected using raman spectroscopy as a non-destructive technique.results: the formation of silver nanoparticles was confirmed by observing the fcc structure in its xrd characterization. the plasmonic peak of the extinction spectrum of silver plasmonic substrates was observed around 439 nm. moreover, the field emission scanning electron microscope (fe-sem) images of silver plasmonic substrates show that a large number of silver particles are between 20 and 40 nm in size. the roughness of the plasmonic substrates resulted from the non-uniformity of the silver coating leads to light scattering from the spots observed in the electron microscope image. the roughness observed for plasmonic substrates in the atomic force microscope (afm) image contributes to the scattering of light from the rough spots. by depositing the whey protein molecule on plasmonic substrates, its molecular vibrations were detected. in the following, the calibration chart of different concentrations of whey protein was measured.conclusion: raman spectroscopy is an important method to identify molecules and is extensively used in determining the chemical and structural characteristics of various substances. many materials have special raman spectra; therefore, this phenomenon has turned the raman device into an efficient tool for studying molecules’ structural and chemical characteristics. by employing these plasmonic silver substrates and the sers phenomenon, rapid and straightforward detection of whey protein can be performed up to a concentration of 10-7 m. meanwhile, the concentration of whey protein can be obtained by calibration, using silver plasmonic substrates, and employing raman spectroscopy.