Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > q-bio > arXiv:2501.06759

帮助 | 高级搜索

定量生物学 > 细胞行为

arXiv:2501.06759 (q-bio)
[提交于 2025年1月12日 ]

标题: 细菌与金表面之间的静电相互作用和空间排斥的相互作用影响拉曼增强

标题: Interplay of Electrostatic Interaction and Steric Repulsion between Bacteria and Gold Surface Influences Raman Enhancement

Authors:Jia Dong, Jeong Hee Kim, Isaac Pincus, Sujan Manna, Jennifer M. Podgorski, Yanmin Zhu, Loza F. Tadesse
摘要: 等离激元纳米结构在光子学中有广泛的应用,包括通过表面增强拉曼光谱(SERS)进行病原体检测和诊断。尽管等离激元在信号增强中起着重要作用,但SERS中的静电作用仍未被完全理解并加以利用。在这里,我们对设计用于携带+29、+16、0和-9 mVζ电位的785 nm共振金纳米棒之间的静电相互作用进行了系统研究,覆盖了正电、中性和负电域。SERS活性在代表性革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性表皮葡萄球菌上进行测试,这两种细菌在水中的ζ电位分别为-30和-23 mV。拉曼光谱和冷冻电子显微镜显示,+29、+16、0和-9 mV纳米棒对表皮葡萄球菌的SERS增强分别为7.2倍、3.6倍、4.2倍、1.3倍,对大肠杆菌的SERS增强分别为3.9倍、2.8倍、2.9倍、1.1倍。理论结果表明,静电作用是在所有相互作用力中决定细胞-纳米棒接近度和信号增强的主要因素。我们确定由于细胞突起引起的立体排斥是关键的对抗力。最后,提出了一种设计原则来估计SERS中的静电强度。我们的工作为细菌-纳米棒相互作用的原理提供了新见解,实现了可重复和精确的生物分子读数,这对下一代现场诊断和智能医疗应用至关重要。
摘要: Plasmonic nanostructures have wide applications in photonics including pathogen detection and diagnosis via Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS). Despite major role plasmonics play in signal enhancement, electrostatics in SERS is yet to be fully understood and harnessed. Here, we perform a systematic study of electrostatic interactions between 785 nm resonant gold nanorods designed to harbor zeta potentials of +29, +16, 0 and -9 mV spanning positive neutral and negative domains. SERS activity is tested on representative Gram-negative Escherichia coli and Gram-positive Staphylococcus epidermidis bacteria with zeta potentials of -30 and -23 mV respectively in water. Raman spectroscopy and Cryo-Electron microscopy reveal that +29, +16, 0 and -9 mV nanorods give SERS enhancement of 7.2X, 3.6X, 4.2X, 1.3X to Staphylococcus epidermidis and 3.9X, 2.8X, 2.9X, 1.1X to Escherichia coli. Theoretical results show that electrostatics play the major role among all interaction forces in determining cell-nanorod proximity and signal enhancement. We identify steric repulsion due to cell protrusions to be the critical opposing force. Finally, a design principle is proposed to estimate the electrostatic strength in SERS. Our work provides new insights into the principle of bacteria-nanorod interactions, enabling reproducible and precise biomolecular readouts, critical for next-generation point-of-care diagnostics and smart healthcare applications.
主题: 细胞行为 (q-bio.CB) ; 生物物理 (physics.bio-ph); 光学 (physics.optics); 定量方法 (q-bio.QM)
引用方式: arXiv:2501.06759 [q-bio.CB]
  (或者 arXiv:2501.06759v1 [q-bio.CB] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.06759
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Jia Dong [查看电子邮件]
[v1] 星期日, 2025 年 1 月 12 日 09:46:13 UTC (3,836 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
q-bio.CB
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-01
切换浏览方式为:
physics
physics.bio-ph
physics.optics
q-bio
q-bio.QM

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号