柠檬汁还原法制备AgNPs用于果蔬农药残留的SERS快速检测

[目的/意义]为满足目前市场上对农产品农药残留的快速灵敏检测需求,报道一种基于柠檬汁还原制备银纳米粒子(AgNPs)的方法。[方法]首先将新鲜柠檬汁经滤纸过滤,稀释成2%的柠檬汁水溶液,再配制一定浓度的AgNO3溶液、50 mM的NaOH溶液,放置室温保存。然后在室温下,将10 mL的ddH2O、2mL的NaOH、2mL的2%柠檬汁和5 mL的AgNO3溶液混合,待溶液颜色变为澄清的黄色时,溶液离心即可获得AgNPs。[结果和讨论]该方法制备的AgNPs,其颗粒形貌大小基本均一,约为20 nm,具有很好的表面增强拉曼散射(Surface Enhancement of Raman Scattering,SERS)增强效应,即良好的SERS信号稳定性,较强的SERS增强性能。该胶体中AgNPs分散较均匀,并且具有较长时间储存的稳定性,因此可用于微量农残检测。柠檬汁中主要还原成分抗坏血酸、葡萄糖和果糖,其含量分别为395.76μg/mL、5.95 mg/mL和5.90 mg/mL。将柠檬汁还原法制备的AgNPs用于果蔬表面农残检测,对于百草枯、多菌灵的检出限分别最低至3.90 ng/kg及0.22μg/kg。[结论]这项工作为果蔬农残快检提供了一种绿色、便捷的SERS材料制备方法,为实现农产品农药残留的快速、灵敏检测提供一种新的途径。

液相剥离自组装法制备AgNPs/MoS_(2)复合SERS基底及其性能

二维纳米材料因其原子级厚度、可调的带隙以及高比表面积等特点,在表面增强拉曼散射(SERS)领域展现出巨大的应用潜力。当二维材料与金属纳米颗粒结合时,其SERS性能显著增强。本工作提出一种简便的复合基底制备方法,结合银纳米颗粒(AgNPs)优异的导电性能,良好的透光性和弯曲柔韧性,采用天然二硫化钼粉末作为原料,通过一步法实现二维材料直接液相剥离与AgNPs原位合成。通过单因素分析法确定硝酸银与二硫化钼的质量比、机械搅拌转速、超声时间的影响范围,再利用响应面分析法设计优化实验条件。当硝酸银和二硫化钼的质量比为5∶1、机械搅拌转速为1000 r/min、超声时间为3 h时,所制备的SERS基底在检测低浓度孔雀石绿时表现出高的灵敏度和良好的线性关系,增强因子达到四个数量级。

基于SERS的苹果树腐烂病原菌早期侵染检测

为了早期诊断由黑腐皮壳真菌(Valsa mali Miyabe et Yamada)引起的苹果树腐烂病,该研究基于表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术,以腐烂病菌丝、病原菌丝侵染的苹果树和健康的苹果树枝作为研究对象,结合S-G平滑和迭代自适应加权惩罚最小二乘法进行拉曼光谱预处理,经解析发现病原菌丝与染菌样本在1 598、1 595 cm^(-1)和2 930、2 925 cm^(-1)附近敏感谱峰明显区别于健康样本。重复试验分析发现,病原菌侵染可致寄主特征谱峰偏移以及谱峰强度改变:健康样本在1 286 cm^(-1)附近的特征峰随病原菌的侵染偏移至1 365 cm^(-1)附近;健康样本在1 286与1 587 cm^(-1)附近的谱峰强度比值小于0.5,染菌样本在1 365与1 595 cm^(-1)附近的谱峰强度比值大于0.5,而菌丝在1 327与1 598 cm^(-1)附近的谱峰强度比值大于1.0;1 595 cm^(-1)附近谱峰强度因染病而增强。构建BP神经网络模型进行早期染病样本的快速判别,识别率达90%以上。研究表明SERS技术结合BP神经网络可以准确识别苹果树腐烂病原菌丝,从而进行苹果树枝腐烂病的早期诊断,为植物病害的早期快速诊断和病害发生预警提供了研究思路和有效手段。

AgNPs@PDMS纳米碗阵列SERS基底的制备及其性能研究

构建了一种具有纳米碗阵列结构的柔性表面增强拉曼散射(SERS)基底,并对罗丹明6G和福美双进行了检测分析。首先利用气-液自组装法在玻璃片上制备单层聚苯乙烯(PS)微球薄膜,然后将液-液界面自组装法得到的单层银纳米颗粒转移至PS微球薄膜上,再把聚二甲基硅氧烷(PDMS)涂敷于银纳米颗粒上,经烘干和剥离得到AgNPs@PDMS纳米碗阵列基底。使用便携式拉曼光谱仪对该基底进行测试,以罗丹明6G作为探针分子,测试得到的检测限为1×10^(-8)mol/L,增强因子为4.32×10^(5),测试结果也显示该基底具有较高的均匀性和可重复使用性。以福美双为探针分子,测试得到的检测限为1×10^(-6)mol/L,并对福美双的拉曼峰强与其浓度关系进行了研究,结果显示该基底能够实现对福美双的定量检测。

金纳米向日葵用于免标记SERS检测电刺激细胞凋亡过程中DNA损伤

精准的诊断以及分析癌细胞死亡过程中复杂基因组DNA损伤,对肿瘤的治疗至关重要,但是仍然面临着重要的挑战。本研究设计了尺寸均一的等离子体金纳米向日葵,该纳米结构主要是通过修饰多肽的金纳米粒子静电组装的方法制备,形成热点结构丰富的SERS基底,用于捕获基因组DNA,实现高灵敏度基因组中DNA的SERS检测。我们的研究发现在恒压1.2 V刺激5 min的条件下,癌细胞比正常细胞更容易死亡。通过SERS光谱分析,我们可以看出,在电刺激癌细胞凋亡过程中,基因组中DNA的双链断裂,且腺嘌呤的缺失,这些加速了癌细胞的死亡过程,进而影响DNA的复制和转录。我们开发的传感平台对研究基因相关的疾病提供了重要的应用价值。

Application of Monodisperse Thermo-Responsive Composite Microgels with Core-Shell Structure Based on Au@Ag Bimetallic Nanorod as Core in Surface Enhanced Raman Spectroscopy Substrate

The monodisperse Au@Ag bimetallic nanorod is encapsulated by crosslinked poly( N-isopropylacrylamide)( PNIPAM) to produce thermo-responsive composite microgel with well-defined core-shell structure( Au@ Ag NR@ PNIPAM microgel)by seed-precipitation polymerization method using butenoic acid modified Au @ Ag NRs as seeds. When the temperature of the aqueous medium increases from 20℃ to 50℃,the localized surface plasmon resonance( LSPR) band of the entrapped Au @ Ag NR is pronouncedly red-shifted because of the decreased spatial distances between them as a result of shrinkage of the microgels,leading to their plasmonic coupling. The temperature tunable plasmonic coupling is demonstrated by temperature dependence of the surface enhanced Raman spectroscopy( SERS) signal of 1-naphthol in aqueous solution. Different from static plasmonic coupling modes from nanostructured assembly or array system of noble metals,the proposed plasmonic coupling can be dynamically controlled by environmental temperature. Therefore, the thermo responsive hybrid microgels have potential applications in mobile LSPR or SERS microsensors for living tissues or cells.

基于SERS标记免疫分析技术苹果中多菌灵的检测方法

多菌灵(Carbendazim,甲基-1H-2-苯并咪唑氨基甲酸酯)是一种内吸性广谱杀菌剂,广泛应用于苹果种植过程中的轮纹病和褐斑防治,若不合理使用会在苹果中残留危害消费者身体健康。采用表面增强拉曼光谱免疫分析技术(surface-enhance Raman spectroscopy combined immunoassay,SERSIA),以SERS高灵敏度和分子“指纹”图谱特性为基础,结合免疫特异选择性,实现苹果中多菌灵的微/痕量检测。制备核-分子-壳“三明治式”结构的Au@M@Ag纳米SERS材料和结合抗原的SERS免疫探针,在包被抗体的Fe3O4磁性纳米材料可分离功能下,实现多菌灵的特异性检测。采用透射电镜(transmission electron microscope, TEM)、紫外-可见光谱和拉曼光谱等方法对制备的材料进行表征并优化了实验参数。研究表明多菌灵浓度与标记分子4-巯基苯甲腈的2 227 cm^(-1)处特征峰强度值在0.5~300 nmol·L^(-1)范围内具有良好的线性关系,同时该免疫探针信号具有良好的稳定性和重现性。对不同加标浓度的苹果实际样本进行检测,得到的平均回收率为95.6%~98.3%,相对标准偏差(relative standard deviation, RSD)为0.15%~0.99%。该方法操作简单,检测灵敏度高、选择性强、稳定性好,为苹果中痕量多菌灵的检测提供了新的方法。

SERS标记纳米粒子用于免疫识别

激光拉曼光谱技术近年来已成为研究生物分子结构常用的光谱手段. 尤其在研究水溶液中蛋白质的结构和构象方面发挥了重要作用. 然而, 常规拉曼光谱的信号强度很低, 限制了其在各个领域中的应用. 表面增强拉曼光谱(SERS)[1]和表面增强共振拉曼光谱(SERRS)技术可使信号增强6～10个数量级[2], 尤其是SERS技术已发展到检测单分子的水平[3～5], 更为其在生物方面的应用开拓了新的局面. 目前, 蛋白、抗体、 DNA和RNA等生物分子的标记方法种类繁多, 其中染料分子、同位素和酶等标记方法较为成熟. 随着纳米粒子合成技术的发展, 纳米粒子用于生物分子标记已成为研究的热点. Nie等[6]和Alivisatos等[7]用CdSe和CdS等半导体纳米晶实现在动物细胞核膜和肌动蛋白纤维的荧光标记. 但纳米晶的荧光谱带较宽, 多组标记难度较大. Porter等[8]将纳米粒子标记与SERS谱相结合应用于免疫反应.

应用TLC-FT-SERS对萝芙木中利血平成分的研究

本文报道了应用薄层色谱（ＴＬＣ） 与傅里叶变换表面增强拉曼光谱（ＦＴ－ＳＥＲＳ） 联用技术， 获得了中草药萝芙木有效成分利血平光谱研究的新方法。研究表明：在薄层原位约２ μｇ 的样品即可获得利血平分子的特征振动谱带，并阐述了样品分子在表面增强基底银微粒表面的吸附模式。

标记免疫双组分的SERS检测研究

以金膜为免疫检测的基底,采用自组装技术（Self-assembled monolayer,SAM）将ω-巯基十六酸（16-MHA）修饰于金膜后与抗体结合成固相抗体,在此基础上组装“固相抗体-待测抗原-标记免疫金溶胶”三明治复合体系.采用不同标记分子苯硫酚（Thiophenol）和4,4′-联吡啶（4,4′-Bipyridine）分别标记不同的免疫金溶胶,利用表面增强拉曼光谱（SERS）谱峰较窄且具有较强的分辨率及高灵敏度的特点,通过对两种标记分子特征谱峰的判断识别所加入的两种抗原.通过选择合适的标记分子和一定尺度的免疫溶胶,标记免疫SERS检测的检测限可达到飞克级（1～100 fg/mL）.

SERS检测牛奶中磺胺二甲嘧啶

目的建立磺胺二甲嘧啶水溶液的表面增强拉曼光谱(SERS)检测方法。方法利用便携式拉曼光谱仪测量磺胺二甲嘧啶水溶液的拉曼特征峰,并对峰位进行了归属和指认。结果磺胺二甲嘧啶的拉曼特征峰主要位于638,685,719,828,996,1089,1142,1343,1508,1592,1636 cm-1处,水溶液中磺胺二甲嘧啶的检测限为0.5 ppm,牛奶中磺胺二甲嘧啶的检测限为5 ppm。建立了牛奶溶液中磺胺二甲嘧啶SERS特征峰强与浓度的函数关系,通过非线性拟合,得到曲线方程y=142.23x-229.12,R2=0.996,进而为牛奶中磺胺二甲嘧啶的半定量分析奠定基础。结论 SERS具有快速、简便、准确等优点,有望在磺胺二甲嘧啶的鉴定和检测中使用。

SERS标记免疫检测研究进展

表面增强拉曼光谱(SERS)用于标记免疫检测是标记免疫学与SERS相结合的一门新型的研究技术。20世纪70年代,SERS现象的发现与证实给拉曼光谱技术的研究注入了新的活力。SERS因具有高灵敏度、较高选择性以及适合水溶液物质结构研究等特点,近年来已在生物医学研究领域中显示出独特的潜在应用前景。在标记免疫领域,SERS标记免疫研究更是得到了迅速的发展,成为了国内外的研究热点。文章从SERS标记免疫检测灵敏度的提高、非特异性吸附的降低、多组分检测等三方面叙述了SERS标记免疫检测的原理、特点、存在问题及最新发展。归纳了目前提高SERS标记免疫检测灵敏度的研究技术,阐述了研究中非特异性吸附带来的负面影响,简介了实验室的多组分研究工作。同时,对SERS标记免疫技术未来的研究方向与发展前景进行了展望。

N-甲基咪唑与2,2’-联吡啶在铜表面共吸附的SERS研究

采用电化学现场表面增强拉曼光谱(SERS)分别研究了非水体系中N-甲基咪唑(NMIM),2,2’-联吡啶(2,2-’bipy)在铜电极表面的吸附行为以及两者的共吸附行为。结果表明在非水体系中,NMIM可在很宽的电位区间内稳定地吸附在金属表面,而2,2-’bipy在一个相对较窄的电位区间内能稳定地吸附在金属表面。当两者共存时存在竞争吸附和共吸附行为,较负的电位下主要以NMIM吸附为主,在略偏负的电位区间内以2,2-’bipy吸附为主,而正电位区间两者在金属表面共吸附,NMIM倾斜吸附在金属表面,而2,2’-bipy以顺式结构垂直吸附在金属表面。

银纳米颗粒@二氧化硅微球SERS基底的制备

采用溶胶-凝胶技术制备富含巯基的二氧化硅微球,在其表面原位合成银纳米颗粒,将其作为表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)的活性基底材料,重点讨论了银纳米颗粒作为"热点"对SERS性能的影响。银纳米颗粒的原位生成导致微球表面粗糙化,致密的纳米颗粒能够形成更多的热点,分别采用透射电镜、扫描电镜、X射线光电子能谱、Raman等对银纳米颗粒在微球表面生长状况进行了表征。结果表明,微球表面的巯基直接导致银纳米颗粒的生长,并为银纳米颗粒的稳定性提供了还原性环境。

利用SERS表面增强拉曼光谱技术对维生素M在银胶颗粒表面吸附行为的研究

利用傅里叶变换表面增强拉曼光谱(FT-SERS)研究了维生素M(Vm)在银溶胶体系中吸附状态和相互作用的特性,并结合pH值变化探讨了Vm吸附作用特点.实验结果表明,Vm是通过羧基中的一个氧原子和氨基氮原子与银原子配位实现的,以羧基在银表面的化学吸附模式为主.

不同介质中甲醛在Aucore@Ptshell／Pt电极上氧化的原位SERS研究

应用化学还原法合成了Aucore@Ptshell纳米粒子,并用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散光谱(EDS)对其进行了表征;采用电化学原位表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术研究了不同介质中甲醛在Aucore@Ptshell/Pt电极上的电催化氧化行为,获得了不同介质中甲醛在Aucore@Ptshell/Pt电极上电催化氧化行为的原位SERS谱.研究结果表明,不论在酸性、中性还是碱性介质中,甲醛均能在Aucore@Ptshell/Pt电极上自发氧化解离出强吸附中间体CO,只是在碱性介质中桥式吸附CO的比例明显增大,且桥式吸附比线形吸附CO更易被氧化,使CO在碱性介质中基本氧化完毕的电位比在中性及酸性介质中提前了约950 mV.分子水平的研究结果表明,CO和甲醛在碱性介质中比在中性和酸性介质中更易被氧化.

Ag核Au壳复合纳米粒子为标记溶胶免疫检测的SERS研究

以种子生长法合成Ag核Au壳复合纳米粒子,苯硫酚分子(TP)在其表面的SERS增强随Au摩尔比例的增加呈现先增强后减弱的趋势,其最大增强为相应Ag纳米粒子的10倍。将标记分子TP,羊抗小鼠抗体固定在Ag核Au壳复合纳米粒子表面形成标记免疫溶胶,其与被基底捕获抗原分子发生免疫识别,通过TP分子的SERS信号进行免疫检测。

金溶胶基底的SERS增强效果的实验研究

本文以结晶紫作为探针分子,研究了以金溶胶膜、p H=6以及p H=13的金溶胶溶液为活性基底的表面增强拉曼光谱的增强效果。采用化学还原法制备金溶胶,加入氢氧化钠改变其p H值,并以自组装法制备金溶胶膜。通过比较金溶胶膜、p H=6及p H=13时金溶胶溶液的增强因子以及在这三种金溶胶基底上结晶紫的检测限,分析不同活性基底增强效果的差异。三种活性基底的增强因子分别可达到5.9×103、1.5×105、2.3×107,p H=13的金溶胶溶液有最佳的增强效果。以这三种金溶胶为基底对结晶紫进行表面增强拉曼光谱探测,可得到检测限为70.7 nmol/L、9.6 nmol/L、1.8 nmol/L。结果表明,金溶胶溶液的增强效果明显优于金溶胶膜,而通过改变金溶胶体系的p H值可以改变金纳米颗粒的聚合程度及对探测物的吸附特性从而获得更高灵敏度的活性基底。

应用SERS滤纸基底快速检测朱砂中违禁染料的研究

本文通过将银纳米颗粒组装于滤纸作为SERS信号增强基底,对朱砂中违禁染料808猩红进行了快速检测。利用密度泛函理论计算了808猩红的理论拉曼光谱,并结合实测拉曼光谱,对808猩红的拉曼特征峰进行谱峰归属。通过将银纳米颗粒利用液-液界面自组装技术组装于滤纸上,制备得到SERS滤纸基底,并测试了基底的信号重复性。利用SERS滤纸基底对朱砂中808猩红进行检测,实验结果显示808猩红的最低检测限为0.05μg/mL,在0.05~1μg/mL浓度范围内,808猩红的浓度与其SERS强度呈线性关系,线性相关系数为R^2=0.98673。该方法简便、快速,可用于对药材中违禁染料的现场检测。

C_(60)掺杂酞菁铜的光电特性及其SERS研究

研究了C60 掺杂酞菁铜 (CuPc)双层光导体的光电特性 ,实验结果表明C60 掺杂后 ,可提高其光电性能。对C60 掺杂酞菁铜的表面增强拉曼光谱 (SERS)研究显示 ,C60 与酞菁铜之间生成了电荷转移较小、结构比较松散的分子间电荷转移复合物。