多模态近场耦合光场激励SERS——表面分析的新方法

原位探测表/界面上的分子水平信息是认识表/界面上各种物理化学过程的关键。表/界面具有复杂性、多样性、高活性和各向异性。因此,对发生于表/界面二维高能态空间的原子/分子水平动态过程研究面临着巨大挑战。研究将探索一类用于表/界面拉曼光谱分析的多共振模式耦合的新型拉曼光谱激励和探测技术。针对表面/界面体系表征的苛刻要求,建立多模态近场耦合的新概念增强模式。从SERS电磁机理出发实现入射光场/散射光场的高效调控,用于表/界面拉曼光谱高品质激励和探测,满足表/界面研究的灵敏度、空间分辨率、能量分辨率、时间分辨率、无损等要求。

基于棱镜型消逝场耦合增强拉曼/荧光原位光谱检测系统

为解决单一技术在表界面过程研究中的局限性,发展多技术协同配合的综合探测装置具有重要意义。该研究使用Kretschmann棱镜激发银膜表面等离激元极化子(SPP),并在银膜表面修饰具有拉曼及荧光活性的目标分子。利用分子对表面电磁场的散射和吸收,将近场的能量重新发射到远场,实现探测。基于该技术,搭建了一套原位融合表面等离激元共振(SPR)光谱、表面增强拉曼散射(SERS)、表面等离激元增强荧光的检测系统,用于实现高灵敏的表界面事件监控及光谱分析功能,并以Cy5.5@SiO_(2)@AuNP@4MBA荧光拉曼双探针为标准样品对仪器功能进行验证。该装置在动态调控等离激元器件,生物传感与检测,界面光电催化等领域均有很多潜在应用。

利用CRISPR/Cas12a与SERS技术对HPV核酸的快速检测

为了有效预防宫颈癌的发生以及更好的术后跟踪治疗,实现对HPV病毒DNA快速可靠的检测是至关重要的。与传统方法相比,通过缩短检测时间和减少劳动力来进一步简化HPV病毒DNA检测仍然是一个挑战。该研究提出了一种基于CRISPR/Cas12a对基因的SERS检测方法。主要利用目标病毒核酸与Cas12a、crRNA形成三元复合体,开启切割体系中的底物单链DNA(ssDNA)。ssDNA可以连接探针1(AuNPs@MBN@DNA1)和探针2(AuNPs@MBN@DNA2)。探针1和探针2是否被桥连可引起SERS信号的变化,即可知待检样品中是否含有目标核酸。利用特异性的crRNA可以实现对病毒核酸的准确快速检测。该传感方法可在40 min内实现对HPV基因的高灵敏度检测。由于DNA探针和crRNA设计的灵活性,该CRISPR/Cas-SERS传感系统可以扩展成一种通用的基因检测工具,有望在体外诊断领域和检测中具有广阔的应用前景。

等离激元增强四波混频成像及其在抗体药物体内代谢的应用初探

基于双输出皮秒脉冲激光器和激光扫描显微镜平台,构建了一套可实现双光子和多种四波混频(FWM)效应的多模式成像系统,可实现光谱采集和良好的成像功能。等离激元材料可以提高FWM信号,在FWM成像下具有超高的成像对比度。以5 nm金纳米粒子作为成像探针,利用等离激元增强FWM成像追踪了其在小鼠肝脏和肾脏组织内的代谢残留。该研究为体内蛋白类药物的代谢评价应用提供可能。