基于海绵状纳米多孔金盘的G-四链体表面增强拉曼散射传感器

G-四链体是由富G序列的DNA折叠构成,在转录调节、DNA复制和基因组稳定性方面都发挥着重要作用.然而,很多G-四链体的识别技术都局限于荧光检测技术.由于目前荧光技术灵敏度不足,而没有被广泛应用.针对这一问题,实验制备了一种海绵状纳米多孔金盘(Spongy nanoporous disks,SNPD),将其作为表面增强拉曼散射传感器(Surface enhanced Raman scattering sensor,SERS)的基底,以孔雀石绿(Malachite green,MG)作为信号分子,建立了一种高灵敏G-四链体SERS识别技术.SNPD直径约为360 nm,高度约为75 nm,内部孔径大小约为15 nm.其具有独特的海绵状结构,高密度的韧带和孔径结构,为表面等离子体共振提供了大量增强热点和结合位点,大大增强了MG信号分子的Raman振动峰,有力地提高了G-四链体的检测灵敏度,其检测限低至100 pmol/L.此外,研究发现G-四链体无需通过复杂的标记过程,能够特异性捕获MG至SNPD表面,而捕获作用并没有在ssDNA和dsDNA中发现,表明传感技术具有良好的选择性.

基于无标记核酸适配体的凝血酶表面增强拉曼散射传感器

本文设计了一种基于无标记核酸适配体(Aptamer)的表面增强拉曼散射(SERS)传感器用于检测凝血酶。方法直接检测核酸适配体中腺嘌呤(A碱基)的环呼吸振动产生的SERS信号,并通过引入拉曼染料对巯基苯甲酸(MBA)作为内标来克服SERS光谱重现性不高的缺陷。Aptamer的热预处理、金纳米粒子溶液浓度、Aptamer和MBA在AuNPs上修饰顺序,以及探针制备过程中Aptamer和MBA加入量等实验条件进行了考察和优化。通过检测探针与凝血酶结合前后MBA和核酸适配体内源SERS信号的相对强度,及其与凝血酶浓度之间的变化关系实现了对凝血酶的定量检测。凝血酶检测浓度范围为100~2 000nmol·L^(-1),最低检测浓度为100nmol·L^(-1)。

高灵敏性表面增强拉曼散射传感器的构建及其用于人体尿液中痕量甲醛的快速检测

目的:构建响应快速、灵敏度高的表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)传感器,实现对人体尿液中痕量甲醛的快速检测。方法:以对-氨基苯硫酚(p-ATP)为探针分子,通过表面自组装技术在银纳米粒子表面修饰具有SERS信号响应的单分子层,滴加甲醛后,甲醛通过醛基与p-ATP发生特异性缩合反应,p-ATP原有拉曼信号强度猝灭,进而实现对甲醛的间接检测。结果:甲醛在1.0×10^(-8)~1.0×10^(-7) mol/L范围内呈现良好的线性,相关系数为0.991 7,检测限为6.5×10^(-9) mol/L,回收率为97.5%~106.0%。结论:本方法可用于人体尿液中痕量甲醛的检测,具有耗时少、简便和灵敏度高等优点。

基于金属有机框架的表面增强拉曼散射传感器及其在食品安全检测中的应用

基于表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)的传感体系是分析化学领域强有力的技术手段,在医药、食品、环境等领域均得到了良好的应用。拉曼活性基底是SERS传感体系的关键,开发性质优良的新型SERS基底是当前的研究热点。近年来,金属有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs)材料以其孔隙率高、结构可调、功能丰富等特性而备受关注,结合MOFs和SERS的分析检测技术表现出了选择性广、灵敏度高和稳定性强等优势。本文阐述了MOFs作为SERS基底在SERS传感器中的不同功能,以及MOFs-SERS传感器在食品安全检测中的应用,提出了MOFs-SERS传感器存在的问题和挑战,并对其未来发展前景进行了展望。

超快激光制造表面增强拉曼散射传感器

表面增强拉曼散射(SERS)传感器在诸多领域拥有重要的应用潜力。为实现高精度SERS检测,增加热点密度和热点区域中分析物分子数量成为当前研究的重点。超快激光可快速在材料表面构筑大面积的微纳米结构,对于高性能SERS基底的商业化制备具有重要的意义。本文从热点密度和检测区域中分析物分子浓度两个方面,总结了近年来超快激光制造高性能SERS基底的工艺方法。超快激光既能“自下而上”,也能“自上而下”加工出具有局域场增强效应的微纳米结构。其中,超快激光制备的超疏水表面是目前实现待测分子富集的有效方法之一。最后展望了激光制备SERS基底的应用前景。

分子印迹表面增强拉曼散射传感器的构建与应用

分子印迹表面增强拉曼散射(MI-SERS)传感器,将具有构效预定性、识别特异性和应用普遍性的分子印迹聚合物(MIPs)作为识别元件,结合表面增强拉曼散射(SERS)光谱检测技术的指纹识别、无损、高灵敏和快速的优良特性,提高了传感器的分析性能,为复杂基质痕量分析提供了新方法.MI-SERS传感器凭借高效、精确、无损等成为新兴的研究热点,在环境监测、食品安全、生物医药等领域显示了广阔的发展前景.本文综述了MI-SERS传感器构建与应用的新进展.首先,介绍了基本的传感机理,以及根据使用场景、操作过程和检测模式进行的结构分类.然后,从MIPs制备策略和SERS基底改良入手,阐述了提高传感器性能的印迹策略和条件优化方法,并探讨了传感器的即时检验应用.最后,提出了MI-SERS传感器在稳定性、增强机理、普适性、绿色可持续性方面可能面临的挑战,展望了其构建和应用前景.

基于表面增强拉曼散射的光子晶体光纤传感器(英文)

基于表面增强拉曼散射(SERS)的光纤传感器结合了光纤与表面增强拉曼散射效应,具有普通传感器无法比拟的优点。但是,应用普通光纤将带来诸如背景干扰与吸收、光纤自身的荧光效应及拉曼散射等缺点。为解决这一问题,将光子晶体光纤与表面增强拉曼散射效应相结合,称为基于表面增强拉曼散射的光子晶体光纤(PCFs)传感器,具有高灵敏度、抗干扰、结构简单、光路可弯曲及对待测物影响极小等优点。介绍了表面增强拉曼散射效应、光子晶体光纤和基于表面增强拉曼散射的光子晶体光纤传感器的发展现状,主要包括原理、几何结构和在生物传感中的独特应用,总结了此新型传感器的发展趋势,讨论了下一步亟需解决的问题。

表面增强拉曼散射技术应用于基因分析的研究进展

基因是生物体中传递遗传信息的基本单位,对从分子水平上理解生命现象具有重要意义。近年来针对基因的高效检测及基因相关领域的研究备受关注,基因检测的常用方法是分子生物学方法,主要集中在实验室内开展。相对而言表面增强拉曼散射(SERS)实时表征技术在基因分析中具有很好的应用前景,在基因的检测与鉴别的一些领域逐渐发挥出明显的优势。SERS是一种重要的光谱分析技术,是基于光化学技术的生物活性分子传感器。20世纪70年代,SERS现象的发现给光谱技术的研究注入了新的活力。由于SERS技术不受水分子干扰,因此具有灵敏度高、选择性高、信息量大以及适合水溶液物质研究等优点,能够快速、准确地为生物提供丰富的结构信息,即分子的“指纹”信息。在生命科学领域,SERS技术越来越多地应用于目标样本的原位无损探测。通过对拉曼光谱技术的特点,结合基因的结构特征进行分析,简要介绍了拉曼光谱的原理,围绕SERS散射的原理综述了拉曼光谱信号放大的增强模式和增强介质材料,解决了其含量低检测难、灵敏度低、信号复杂、选择性和特异性差以及信号重现性和稳定性不佳等难点,因此在基因分析领域中得到迅速发展,成为国内外研究的热点,显示出独特的价值和作用;重点阐述了SERS在DNA分子结构、DNA作用机制等方面的探索;并且针对SERS技术结合最新生物技术用于基因分析进行分类综述,讨论了SERS基因分析技术在疾病诊断、病原检测、药物分析、转基因鉴定等方面的最新进展,总结了SERS技术在实际应用中面临的机遇与挑战,简要分析其存在的问题以及在生命科学领域发展的方向和潜力,并对SERS技术广阔的应用前景进行了展望。

基于Au@4-ATP@Au凸多面纳米颗粒的多菌灵表面增强拉曼散射检测

表面增强拉曼散射(SERS)技术在农药残留的检测方面具有很大的潜力,但在痕量和定量分析方面仍存在局限性。提出了一种基于Au@4-ATP@Au凸多面纳米颗粒(NCPs-Au@4-ATP@Au)为增强基底的农药检测方法。XRD结果表明,由于探针分子对金前驱的选择性和诱导性,NCPs-Au@4-ATP@Au纳米颗粒与球形金纳米颗粒晶面结构信息有明显差异,具体体现在(200)处的强反射峰。结合扫描电镜与吸收光谱可以确定,NCPs-Au@4-ATP@Au同时具备球形与多面体结构特征。吸收峰较球形金纳米颗粒有明显红移,更加接近激发光波长,这在理论上更有利于SERS信号的增强。实验证明,以表面包覆高指数晶面,同时内嵌4-ATP作为探针分子的NCPs-Au@4-ATP@Au为增强基底,农药多菌灵(CBZ)的检测限(LODs)达到0.66 nmol·L^(-1)。通过对CBZ分子的拉曼与SERS光谱位移分析可以初步确定,CBZ分子是通过NH键和CO键吸附于金纳米颗粒上。Au@4-ATP@Au利用多凸面结构体提高灵敏度的同时,以4-ATP作为定标信号,归一后光谱稳定性和时效性也得到改善。内标峰强度矫正后光谱稳定性的相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)低至7.03%,半个月内信号强度仅降低5.87%,RSD为2.94%。结果表明,NCPs-Au@4-ATP@Au提高了SERS在农药检测方面的痕量和定量检测能力,该基底有望推动SERS在实际中的应用。

大孔柚子型微结构光纤探针的表面增强拉曼散射性能研究

随着光纤制备工艺以及纳米材料制备技术的发展,光纤探针已成为一种新型的表面增强拉曼散射(SERS)基底,通过在普通单模光纤或多模光纤上制备不同的结构并修饰相应的纳米材料,可以得到多种类型的光纤表面增强拉曼散射探针,并实现较好的检测效果。但受限于光纤本身的结构,普通光纤仅能利用端面或侧表面提供拉曼检测的“热点”区域,限制了其SERS性能的进一步提高。因此制备了大孔柚子型微结构光纤(MSF)表面增强拉曼散射(SERS)探针,其中大孔柚子型MSF SERS探针结构通过一段阶跃多模光纤与柚子型微结构光纤熔接制得。实验分别对自制的纳米银溶胶基底以及大孔柚子型MSF SERS探针的SERS性能进行检测。采用溶胶自组装法制备负载银纳米颗粒的MSF SERS探针,通过控制自组装时间制备不同光纤SERS探针(Ag/MSF-x,其中x为自组装时间,分别为15、30、45、60 min)。采用溶液检测方法,利用Ag/MSF-x探针对10^(-3) mol·L^(-1)的亚甲基蓝(MB)探针分子进行检测,通过比较相同条件下的增强效果筛选得到Ag/MSF-45探针。为进一步检测Ag/MSF-45探针的SERS性能,制备不同浓度的MB溶液,分别利用纳米银溶胶基底和Ag/MSF-45探针对其进行检测。实验结果表明,纳米银溶胶基底对MB的检测限(LOD)为10^(-6) mol·L^(-1),Ag/MSF-45探针对MB的检测限(LOD)为10^(-7) mol·L^(-1);拉曼信号的再现性结果表明纳米银溶胶基底以及Ag/MSF-45探针在各个特征峰处的RSD值均在合理范围内;在1619 cm^(-1)拉曼位移处对纳米银溶胶基底以及Ag/MSF-45探针检测MB的拉曼强度和浓度进行对数转换拟合,纳米银溶胶基底的拟合优度R2达0.91628,Ag/MSF-45探针的拟合优度R2达0.98848;纳米银溶胶基底和Ag/MSF-45探针的再现性结果表明,其在各个特征峰处的RSD值均处于合理范围,但Ag/MSF-45探针的各特征峰RSD值均小于纳米银溶胶基底,最大为13.89%;利用10^(-6) mol·L^(-1)的MB对Ag/MSF-45探针的增强因子(AEF)进行计算,Ag/MSF-45探针的AEF达到6.09×10^(6),表现出良好的增强效果。因此,基于大孔柚子型MSF SERS探针凭借独特的空气孔结构使其具有较高的灵敏度以及良好的再现性,且其SERS性能均优于纳米银溶胶基底,在农业、化学分析、生物检测等领域及大分子物质检测等方面应用前景广泛。

表面增强拉曼散射纳米传感器设计及农残检测应用研究

伴随着经济步入高质量发展时代,科学技术在生产生活中发挥着越来越重要的作用。科技融入我们的生活方式并给我们的生活带来革命性的进步。例如传感器的应用在许多领域已经不可或缺,并且对其性能的要求也愈来愈高。伴随着科学技术的发展,科研人员对表界面的研究工作做了大量的实验和分析,人们还对于超痕量待检测物的检测限度以及检测的实时性提出了更高的要求,因此这就使得超灵敏、高稳定和普适性的传感器在科研人员的努力下得以快速发展。

液相自组装在表面增强拉曼散射生物传感器中的研究进展

研究发现在不混溶两相界面自组装的纳米粒子可以用于构建液相表面增强拉曼散射(SERS)基底,与传统的固相SERS生物传感器相比,基于此技术发展起来的液相SERS生物传感器具有界面无损、组装快速、自愈合、可以进行原位检测等优势。由此衍生出了一系列在液相自组装SERS活性材料构建生物传感器的方法,该文重点讨论了将液相自组装SERS技术用于对一类重要的疾病标志物microRNAs(miRNAs)的检测中,以扩展基于液相自组装界面作为SERS基底的生物传感器更广阔的应用。

水凝胶表面增强拉曼散射基底的研究进展

水凝胶作为表面增强拉曼散射(SERS)基底具有检测灵敏度高、均匀性好、重现性好、长期稳定、抗干扰性强、操作便捷等优势;与其他柔性SERS基底相比,水凝胶的分子筛作用可避免复杂样品中的大分子干扰,简化甚至无需样品前处理过程。本文综述了水凝胶SERS基底的研究进展,重点介绍了水凝胶SERS基底的几种常见制备方法,包括原位合成法、包埋/嵌入法、沉积法、吸附法等,以及水凝胶SERS基底在环境监测、食品安全和生物医学等方面的应用现状,为SERS技术的发展和应用提供参考。

表面增强拉曼散射光谱在miRNAs检测中的研究进展

表面增强拉曼散射(SERS)因其灵敏度高、非侵入性、多路检测等特点,已广泛应用于生物医学检测。研究发现微小核糖核酸(miRNAs)的异常表达与多种疾病有关,miRNAs已成为一种新型的生物标志物。开发简单、灵敏、可靠的miRNAs检测方法,对miRNAs的生物学功能研究、医学诊断、疾病治疗和靶向药物研究具有重要意义。目前,与核酸信号放大策略相结合的纳米SERS探针,用于miRNAs检测表现出较高的灵敏度。然而实际样本中成分复杂,易产生背景信号,干扰检测结果;分离纯化过程繁琐,增加了检测时间。近年来,研究者们通过结合其他技术来优化检测,提高样本检测通量、简化操作、减少分析时间、提高分辨率。该论文主要介绍了基于SERS技术的miRNAs检测方法的最新进展,讨论了技术融合的优势与必要性,并总结了基于SERS技术的miRNAs检测用于临床检测还存在的问题,旨在为设计新型快速灵敏可靠的miRNAs SERS检测平台提供参考。

调控金纳米花表面凸起的策略及其表面增强拉曼散射活性

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与十二烷基硫酸钠(SDS)通过阳离子架桥形成的拟聚阴离子为软模板,通过改变PVP、SDS和纳米材料前驱体氯金酸(HAu Cl_(4))浓度以及反应时间等因素,调控还原产物金纳米花形貌及粒径。表面张力、电导率、毛细管电泳及Zeta电位等实验结果表明PVP-SDS-HAu Cl_(4)形成新的拟聚阴离子,透射电子显微镜和X射线衍射结果表明SDS、PVP和HAu Cl_(4)的较低浓度组合更易获得表面凸起丰富的金纳米花。PVP-SDS拟聚阴离子发挥了二级软模板作用,在PVP(50 g·L^(-1))-SDS(2 mmol·L^(-1))-HAu Cl_(4)(0.25 mmol·L^(-1))溶液中调控合成的金纳米花为{111}晶面为主的面心立方结构,其平均等效粒径为108 nm,且表面上密集分布约16.5 nm的凸起。该金纳米花有较强的表面增强拉曼散射(SERS)活性,探针分子罗丹明6G的SERS信号强度依赖于金纳米花的表面凸起形貌。该研究中金纳米花的SERS增强因子最高达6.71×10^(7),优于同类金纳米花的文献报道水平(106);尽管低于石墨负载的金纳米粒子(1×108)或阳离子软模板合成的金纳米棒(5×109),但成功避免了基质干扰或阳离子强吸附使应用受限。

用于检测果蔬中农药残留的柔性表面增强拉曼散射基底的设计策略和应用进展

随着人口增长和生活水平的提高,果蔬中的农药残留已成为关注焦点。表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术因其快速、无损和指纹识别特性,被认为是食品安全检测的有效方法之一。引入柔性SERS基底为非平面果蔬表面的原位检测带来了新机遇,相比于传统的刚性基底,柔性基底通过“粘贴-剥离”或拭子取样方法,提供了更大的灵活性和适应性。尽管柔性基底在农药残留检测中显示出巨大潜力,但设计和制备高灵敏度、高稳定性且信号重现性好的柔性基底仍是一个挑战。本文深入探讨了柔性基底的构建策略,包括柔性基底材料的选择和柔性基底的制备方法。此外,文章还总结了柔性基底在果蔬农药残留检测中的应用实例,展示了其在实际应用中的效果。文章最后提出了针对这些挑战的可能解决方案,并对未来的研究方向进行了展望。这些解决方案和展望旨在推动柔性SERS基底的进一步研究和应用,为提高果蔬农药残留检测的准确性和效率提供支持。

利用激光辐照AgCl纳米立方体制备表面增强拉曼散射基底的方法

利用激光辐照AgCl纳米立方体,通过析出Ag纳米颗粒制备了表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)基底。利用水热法合成AgCl纳米立方体,随后利用波长为633 nm的激光进行辐照,AgCl纳米立方体表面会析出Ag纳米颗粒。利用场发射扫描电子显微镜对辐照后的样品进行形貌表征,同时采用对氨基硫酚(PATP)探索Ag@AgCl样品的SERS灵敏度。结果发现,随着辐照功率增大或者辐照时间增加,析出的Ag颗粒数量增多并且尺寸增大,因此获得的SERS基底的灵敏度得到增强。研究结果为制备SERS基底提供了一种比较简便的方法。

表面增强拉曼散射传感技术在食品生物胺快速检测中的应用研究进展

生物胺主要由微生物氨基酸脱羧酶作用于氨基酸脱羧而生成,广泛存在于食品中。生物胺摄入过量可能会引起直接或间接的毒性作用,因此开展食品中生物胺的快速筛查至关重要。表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)技术作为一种高灵敏、无损检测、快速响应的光谱分析技术,在食品生物胺快速、高灵敏检测中得到了广泛的应用。本文简述了SERS的原理和机制,概述了SERS不同的检测模式以及相应的增敏基底构建,总结了近年来SERS传感技术在食品生物胺检测中的应用,提出了SERS技术在食品生物胺快速检测中存在的问题和不足,并对未来的研究发展方向和应用前景进行了展望。

金-银复合微纳结构制备及高灵敏度表面增强拉曼散射检测

表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)是一种快速且灵敏度高的分子检测技术。拥有高灵敏的、均匀的拉曼信号是光谱技术的必要因素,同时拉曼衬底结构通常也面临复杂的工艺和高昂的成本。为了实现高性能SERS,本文采用多层金-银(Au-Ag)交替沉积、退火和脱合金技术制备多孔Au-Ag复合纳米结构,该方法能用于大面积制备,且制备工艺简便。通过在合适的温度下退火,可以在Au-Ag复合纳米结构表面形成大量纳米孔。这些纳米孔可以牢固地分布在表面形成热点。利用时域有限差分(Finite-difference Time-domain,FDTD)法模拟电场分布,结果表明在Au-Ag复合纳米结构表面可以产生极大的局域场增强效果。实验结果表明SERS检测具有良好的均匀性和高灵敏度。SERS基底检测罗丹明6G(Rhodamine 6G,R6G)分子的增强因子达到2.4×10~5,相对标准偏差(Relative Standard Deviation,RSD)低至6.9%,对R6G分子的最低检测浓度可达10^(-11) mol/L。所提出的Au-Ag复合纳米结构及其制备工艺在制备高灵敏度的、高均匀性的SERS基底方面具有很大的潜力。

等离激元纳腔的构建及其在表面增强拉曼散射中的应用

表面增强拉曼光谱(SERS)技术由于其高灵敏度、指纹特性和非破坏性等特点,在各领域引起了广泛的关注和应用。金属纳米结构形成的纳米尺寸的间隙(纳腔)作为SERS技术的重要组成部分,其形貌、组成和间距决定了SERS光谱的灵敏性和稳定性。因此,构建高质量的等离激元纳腔备受关注。本文旨在综述纳腔的构建方法及其在SERS中的应用。首先,介绍SERS增强的基本原理;其次,分类讨论制备高灵敏、可调控及均匀纳腔的方法,包括疏水衬底自收缩法、两步光还原法、模板法、自组装法和应变诱导开裂法等;再次,介绍SERS技术在食品安全、环境卫生以及生物医学等领域中的应用;最后,对SERS技术的前景进行展望,指出其在不同领域中的潜在应用价值和挑战。