The study of individual cell processes that occur both on their surface and inside is highly interesting for the development of new medical drugs, cytology and cell technologies. This work presents an original technique for fabricating the silver-coated pipette and its use for the cell analysis by combination with surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) and scanning ion-conducting microscopy (SICM). Unlike the majority of other designs, the pipette opening in our case remains uncovered, which is important for SICM. SERS-active Ag nanoparticles on the pipette surface are formed by vacuum–thermal evaporation followed by annealing. An array of nanoparticles had a diameter on the order of 36 nm and spacing of 12 nm. A two-particle model based on Laplace equations is used to calculate a theoretical enhancement factor (EF). The surface morphology of the samples is investigated by scanning electron microscopy while SICM is used to reveal the surface topography, to evaluate Young’s modulus of living cells and to control an injection of the SERS-active pipettes into them. A Raman microscope–spectrometer was used to collect characteristic SERS spectra of cells and cell components. Local Raman spectra were obtained from the cytoplasm and nucleus of the same HEK-293 cancer cell. The EF of the SERS-active pipette was 7 × 10⁵. As a result, we demonstrate utilizing the silver-coated pipette for both the SICM study and the molecular composition analysis of cytoplasm and the nucleus of living cells by SERS. The probe localization in cells is successfully achieved.

Данная работа посвящена разработке нового подхода к формированию массива плазмонных наночастиц Ag на поверхности нанокапилляра. Для формирования массива наночастиц использовался метод вакуум термического испарения с последующим отжигом. Для применения новой методики формирования частиц была разработана специальная платформа, состоящая из подложкодеражтеля изготовленного на 3D принтере и электродвигателя. Морфология поверхности модифицированных пипеток была исследована с помощью растрового электронной микроскопии. На основе полученных РЭМ изображений была установленно, что разработанная методик позволяет достигнуть равномерный массив наночастиц. Полученные модифицированные нанопипетки исследовались с помощью рамановской спектроскопии. В ходе получения спектров использовался лазер с длинной волны 532 нм. В качестве аналитического вещества использовался родамин в модификации R6G. Был проведен расчёт коэффициента усиления модифицированной пипетки путём сравнения с чистым стеклом при одинаковых значения мощности лазера и концентрации аналитического вещества родамин R6G. Разработанный подход к модифицированию поверхности нанопипеток позволяет достигнуть высокой воспроизводимости метода и равномерности наночастиц для последующего изготовления SERS-пипеток для мониторинга различных внутриклеточных биомаркеров.