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。

NONAQUEOUS SERS:IMIDAZOLE IN METHANOL SOLUTION AT A SILVER ELECTRODE

This paper emphasizes the observation of SERS spectra of imidazole /LiCl in methanol solution at a silver electrode and a qualitative explaina- tion of the relationship between HERS spectra and molecular vibrational modes, and the relationship between SERS spectrum in aqueous and that in nonaqueous system.

SERS光谱技术在结直肠癌诊断中的应用效果

选取扬州大学附属江都人民医院收集的50例结直肠癌组血清和50例健康组血清。以金纳米星(AuNS)为基底,利用Renishaw inVia Reflex激光共焦Raman光谱仪,对血清样本的表面增强Raman散射(SERS)光谱进行测定。借助Origin 2021对Min-Max归一化后平均光谱的特征峰分析,并用主成分分析(PCA)-K最邻近(KNN)模型对关键特征提取、分类。结果表明AuNS基底具有良好的均匀性、灵敏度和洁净性。结直肠癌患者在572、633、873、1065、1314、1417和1655 cm^(-1)特征峰处强度明显高于健康组,在1000和1536 cm^(-1)特征峰处强度低于健康组。PCA-KNN模型的准确率达到95%,灵敏度、特异性和曲线下的面积(AUC)分别达到90.0%、96.7%和0.933。结合PCA-KNN模型和SERS光谱技术可实现对结直肠癌快速、准确的识别,为诊断结肠癌提供了一种探索性的新方法。

柔性可循环使用复合SERS基底检测有机污染物的研究进展

为了从根本上控制有机污染物对环境的危害,必须重视环境有机污染物的检测技术。表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术具有灵敏度高、活性高、普适性强等优点,广泛应用于各领域。活性基底的性质决定了SERS技术的普适性和检测效果。相较传统的刚性基底,柔性SERS基底的应用更为广泛,检测更加便捷快速。本文介绍了可重复使用的柔性SERS基底的研究现状,以及它们在有机污染物检测中的应用情况,同时分析了目前存在的问题以及未来可能的发展方向。

基于Ni纳米颗粒的SERS基底制备及其性能

以Ni纳米材料为研究对象,提出了一种新的基于超声辅助的表面增强Raman散射(SERS)基底的制备方法,以实现对生物分子罗丹明6G(R6G)的高灵敏检测。首先,通过超声辅助法制备Ni纳米溶液,然后,采用旋涂法制备SERS基底,以R6G为探针分子,研究了基底的SERS活性、重复性以及在基底制备过程中加入表面活性剂甲基丙烯酸甲酯(MMA)对基底SERS活性的影响。结果表明,在加入MMA的实验条件下,基底表面的纳米颗粒分散更加均匀,能提供的SERS热点更多,有助于增强基底的SERS强度。该SERS基底对R6G的最低检测限(LOD)为1×10^(-6)mol/L,增强因子约为2.56×10^(4),重复性测试的相对标准偏差为10.19%(R6G浓度为1×10^(4)mol/L)。该方法经济、简单、快速、有效,可以作为未来生物传感应用的候选方法。

金纳米星的可控制备及其SERS性能研究

金纳米星(Au Nano-stars,AuNSs)由于表面具有众多尖角结构,能显著提高SERS信号强度,已在农药、生物、医药等检测领域展现出潜在应用优势,其可控制备是近年来的研究热点。本文采用种子生长法来制备AuNSs,通过调节反应体系中氯金酸(HA_(u)Cl_(4))的体积实现AuNSs粒径调控,然后讨论其SERS性能。形貌表征采用扫描电镜SEM,拉曼性能测试采用共聚焦显微拉曼光谱仪,激发波长633 nm。结果表明,控制反应过程中的HA_(u)Cl_(4)的体积可以有效实现粒径从约80 nm到800 nm有效调控,制备的AuNSs形貌均一,对四种常见探针分子(R_(6)G、MB、MG、CV)均有很强光谱响应,是一种有效的调控手段。同时简要讨论了AuNSs粒径对SERS光谱的影响规律,可为实际样品检测时SERS基底的选型提供参考。

基于双核酸适配体的磁珠-SERS标签三明治结构用于SARS-CoV-2病毒表面S蛋白的快速检测

面对新型冠状病毒2019(COVID-19)传播速度极快的情况,发展快速、准确和低成本的诊断方法以检测SARS-CoV-2病毒的特定抗原非常必要。基于逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)的COVID-19检测需要特定的实验室,耗时较长。本文针对SARS-CoV-2刺突蛋白,提出了一种基于核酸适配体特异性识别的一步捕获底物和检测探针的表面增强拉曼光谱(SERS)检测平台。利用模拟病毒(PSV)进行实验,不经预处理,在5 min内用便携式拉曼光谱仪检测SARS-CoV-2病毒及其变异株。实验结果表明,针对模拟病毒的检出限为200 TU/mL。此外,该方法可以检测另外5种SARS-CoV-2的变异病毒株,咽拭子体系中的极限检测限可以达到5000 TU/mL。实际大批量咽拭子的实验结果可以达到特异性为100%的效果。因此,该平台在SARS-CoV-2的医护点快速诊断中具有很大的应用潜力。

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。

雪花状Fe_(2)O_(3)-AgNPs SERS基底在大豆基天然酯绝缘油-糠醛检测中的应用

本文通过一步水热合成了雪花状三氧化二铁(α-Fe_(2)O_(3))纳米材料,并通过化学还原法在其表面原位生长银纳米颗粒(AgNPs),并将其作为表面增强拉曼散射基底用于检测大豆基天然酯油中的糠醛浓度。根据扫面电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射仪(XRD),电化学工作站以及拉曼光谱仪(Raman)分别进行表征。结果表明,以RhB作为探针分子,最低检测限为10-11 mol/L(M),而且相较于单一AgNPs基底,α-Fe_(2)O_(3)-AgNPs的SERS性能更优异。将α-Fe_(2)O_(3)-AgNPs基底进行功能化处理,使其表面修饰4-ATP分子,并用于检测大豆基天然酯绝缘油中的糠醛,最低检测限能达到0.05 mg/L。检测结果完全满足电力行业绝缘油的老化标准(重度老化,4mg/L;中度老化,0.5 mg/L;轻度老化,0.1 mg/L)。

构筑AuNRs/MoS_(2)/Silica gel薄层色谱板结合SERS技术对复杂水体中苯并芘的点阵列式检测

苯并芘(Bap)是环境中典型的有机污染物,通过生物循环途径在人体内富集,会对机体造成慢性损伤。为了快速痕量分析复杂环境中的苯并芘,本工作将薄层色谱板(TLC)与表面增强拉曼散射(SERS)技术相结合,构建了一种新型AuNRs/MoS_(2)/Silica gel薄层色谱板,并将其应用于Bap的痕量检测。该方法具有灵敏度高、操作简便等优点,可以完成对毒物的现场快速分析检测,有效克服了目前苯并芘检测方法中检出限高、仪器设备昂贵等问题,具有一定的实际意义。

纳米Ag修饰TiO_(2)SERS基底的性能研究及草甘膦检测

SERS技术是一项可以检测到单个分子水平的高灵敏度快速检测技术,其核心是SERS基底表面具有SERS活性的分子对拉曼信号的增强。草甘膦是全球商业化和历史使用水平最高的除草剂,对人体健康存在慢性危害。本文在单晶硅片上构建Ag纳米花修饰TiO_(2)异质结构(Ag/TiO_(2))作为SERS基底,研究其性能和在草甘膦检测中的应用。结果表明,以R6G为探针分子,该基底在EM机制和CT机制双重增强下具有很好的灵敏度、再现性和稳定性,EF可达到3.96×10^(5),RSD约为2.09%。此外,利用该基底检测不同浓度的草甘膦,即使浓度低至0.1μg/L的下也能清晰地识别出草甘膦特征峰,为SERS技术在农药残留检测应用上提供了草甘膦判别依据,且检测浓度远低于国家规定的食品中最大农药残留限量,具有很好的应用前景和现实意义,为SERS技术在其他领域的应用提供了参考意义。

PC-SERS联用技术分析纳米银修饰纸质基底上的混合染料

纸质基底色谱技术与表面增强拉曼光谱技术的结合(PC-SERS)不仅具备纸色谱的分离能力,而且具备SERS技术的指纹式识别性能,在混合物分析检测研究中具有重要意义。本研究采用静电沉积的方法在滤纸表面沉积银纳米颗粒(Ag nanoparticles,Ag NPs),通过调控滤纸表面修饰的银纳米粒子的数量和密度,优化了复合滤纸SERS传感性能,结合比移值、SERS光谱分析可用于日落黄和颜料红57混合染料的分离检测。结果表明,所制备出的浓缩10倍银溶胶复合滤纸基底显示出了较好的灵敏度,最佳展开剂体系为V正丁醇∶V乙醇∶V氨水=3∶1∶1,展开后SERS检测限可低至10^(-6)mol/L,在口红样品检测中取得满意效果。

油中溶解丙酮的银纳米线-金纳米星SERS检测

油纸绝缘设备是电力系统中的关键设备之一,准确掌握电气设备油纸绝缘老化状态,是保证电网安全生产的重要因素之一。丙酮是绝缘纸老化的重要指标,快速、灵敏、准确地测定绝缘油中溶解丙酮含量,对评估油-纸绝缘系统的老化具有重要意义。通过离子溅射法成功在硅-金(Si-Au)膜表面制备了银纳米线(AgNWs)-金纳米星(AuNSts)表面增强拉曼散射(SERS)基底,并将其用于快速评估绝缘油中丙酮的含量。根据扫描电子显微镜显示的基底进行形貌表征表明:在比表面积较大的AgNWs表面溅射小尺寸的金纳米颗粒,形成的双金属星环绕结构既可以有效提高表面等离激元共振,又可以为AgNWs提供了一层保护屏障,使得基底整体的抗氧化性能显著增加。SERS检测结果表明:相较于Si-Au,Si-Au-AgNWs,Si-AgNWs-AuNSts基底,Si-Au-AgNWs-AuNSts的SERS性能更优异,采用水(H2O)萃取后,绝缘油中溶解丙酮的最低检测限为40 mg·L^(-1)。且基底具有较高的一致性和稳定性,RSD值为4.87%,30 d后目标峰信号仅仅衰减了6.14%。该方法为实现油中溶解丙酮高可靠现场检测提供了一种有效途径。

刺激响应型SERS探针在分子医学领域的应用

在众多分子医学工具中,刺激响应型光学探针可根据特定的外部刺激改变其光学特性,提高检测的选择性和分辨率,为疾病的诊断、治疗、愈后监测提供了有力的支持。表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术基于表面等离子共振原理,能够在纳米尺度上增强吸附在SERS基底上的分子的拉曼信号,显示出分子的结构信息,具有高准确度、多待测物同时检测的优点。大量研究表明,设计构建刺激响应型SERS(SR-SERS)探针,能够进一步提高检测的选择性和成像分辨率,同时利用靶向修饰和微创提取可获得检测对象有价值的实时信息,从而使该技术能够被广泛应用于分子医学领域。该文介绍了不同种类SR-SERS探针的基本原理和构建方法,就其近五年在分子医学领域的应用进展进行了概述,并对其在分子医学领域的发展趋势进行了讨论。

基于金纳米粒子液膜SERS基底的多环芳烃检测方法

基于表面增强拉曼散射(SERS)开发了金纳米粒子液体状薄膜SERS基底,探讨了加入顺序、促进剂浓度、加热温度和卤素离子修饰对SERS基底活性的影响。结果表明:金纳米粒子液膜SERS基底组装的关键是界面上的纳米颗粒和油相中带相反电荷的离子之间的相互作用,将金纳米粒子(Au NPs)与油相(己烷)先混合再加入促进剂(四丁基硝酸铵)的顺序制得的SERS基底活性最好;促进剂浓度为10mmol/L时所得到的SERS信号最强;在不影响SERS信号的情况下,将加热温度从室温提升至80℃,可将制备时间从12 h缩短至40 min;加入20mmol/LKBr修饰有利于提升SERS信号。在以上优化条件下,建立了菲(Phe)、芘(Pyr)和蒽(Ant)三种多环芳烃定量检测方法。

基于木质素-有机黏土复合水凝胶的固相萃取-SERS联用技术用于变压器油中微量1,2,3-苯并三氮唑的现场分析

该文以脱碱木质素(DAL)和硅藻土(DE)为原料,通过加入2.5%丙烯酸(AA)、0.75%过硫酸铵(APS)和0.25%N’N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA),基于自由基聚合法制备了DAL/DE水凝胶。利用高效液相色谱法考察了水凝胶对变压器油中1,2,3-苯并三氮唑(BTA)的吸附性能,随后使用表面增强拉曼散射(SERS)辅以固相萃取技术现场检测了变压器油中的BTA。研究结果表明,在0.6 g DAL/DE水凝胶为固相萃取填料,水为活化剂,BTA变压器油样稀释1倍,洗脱剂为1 mL乙酸的条件下,BTA在776 cm^(-1)处的峰强于1~500 mg/kg范围内与其含量呈良好的线性关系,检出限低至0.28 mg/kg。

纳米孔结构的SERS基底用于分子检测

拉曼散射在分子检测过程中面临获取分子信号弱、检测灵敏度有限等问题。为了实现更高的检测灵敏度、甚至单分子检测,近年来科研人员利用等离子体纳米孔表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS)技术,检测分子通过或聚集在等离子体纳米孔时的拉曼信号。本文从拉曼光谱技术出发,综述了具有固态纳米孔结构的SERS基底传感器的基本原理、制备方法,以及实现不同分子(如DNA、多肽、神经递质等)的检测,并讨论纳米孔SERS技术在未来的发展趋势。

硅表面沉积均匀的银纳米粒子阵列制备及其在非食用色素SERS特征图谱中的应用研究

提出一种乙醇辅助的化学镀银技术,在单晶硅片表面制备出分布均匀、平均粒径为39 nm的银纳米粒子阵列。与传统的化学镀银技术相比,在化学镀银溶液中引入高浓度的乙醇,使形成银纳米粒子的粒径相对标准偏差从60%减小至28%。均匀的银纳米粒子阵列呈现出表面等离激元效应和表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)活性。以罗丹明6G为探测分子,银纳米粒子阵列SERS基底表现出较好的重现性,最强特征峰强度的相对标准偏差为13.1%。进一步,基于该基底材料建立了苏丹红Ⅰ、碱性橙Ⅱ、酸性橙Ⅱ、玫瑰红B、碱性嫩黄O、孔雀石绿、结晶紫等7种非食用色素的SERS特征图谱,并测试了不同食品基质对其SERS图谱的影响,为食品中非食用色素的快速识别提供了新途径。

应用SERS滤纸基底检测饮料中违禁色素的研究

利用液/液界面自组装技术制备得到灵敏度高、均匀性好、价格低廉的表面增强拉曼光谱(SERS)滤纸基底,并使用该基底检测了饮料中可能掺杂的罗丹明B、日落黄和柯衣定等三种色素。首先分析了罗丹明B、日落黄和柯衣定的分子结构并对其进行了拉曼特征峰峰位归属;然后检测了罗丹明B、日落黄和柯衣定不同浓度水溶液的SERS光谱;最后在无任何预处理条件下,检测了饮料中的罗丹明B、日落黄和柯衣定含量。在一定浓度范围内,饮料中三种色素的浓度与其SERS特征峰强度分别满足一定的函数关系,其中罗丹明B和日落黄的浓度与拉曼特征峰强度之间呈非线性关系,而柯衣定的浓度与拉曼特征峰强度之间呈线性关系。评估了本方法检测饮料中的罗丹明B、日落黄、柯衣定的信号重复性及检测回收率,结果表明SERS方法可用来对饮料中罗丹明B、日落黄、柯衣定的浓度进行半定量分析。为饮料中添加色素的现场实时检测提供了一种简便快速高效的检测方式,可用于饮料的质量控制及市场监控。

银纳米线SERS快速高灵敏检测水中痕量Hg2+研究

水中痕量重金属汞离子(Hg^(2+))对人类健康会构成严重威胁,因此快速高灵敏检测水中痕量Hg^(2+)具有重要科学意义和实际应用价值。为实现这一目标,研究运用银纳米线(silver nanowires, AgNWs)作为表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS)基底来快速高灵敏检测水中痕量Hg^(2+)。用旋涂法制备了均匀分布的AgNWs基SERS基底,并用罗丹明6G(Rhodamine 6G,R6G)作为拉曼信标分子,以间接检测水中痕量Hg^(2+)。通过研究SERS活性、稳定性、重现性、选择性、AgNWs直径及pH值对其SERS活性的影响,用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain, FDTD)模拟了AgNWs表面电场分布情况。结果显示,AgNWs基SERS基底具有良好的活性、优异的信号再现性、稳定性和选择性,SERS活性随着直径的增大而增强,对Hg^(2+)的检测限(Detection Of Limit, LOD)达10-11mol/L,远低于美国环境保护署(The U.S. Environmental Protection Agency, EPA)的饮用水Hg^(2+)浓度标准(10-8mol/L)。在低浓度范围内,SERS特征峰强度(R^(2)=0.9919)有良好的线性关系。FDTD模拟结果为试验结果提供了有力的理论支撑,可为水中检测痕量Hg^(2+)提供新策略,在环境监测中具有广阔的应用前景。