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。

内标化SERS探针检测磷脂双层膜中药物释放研究初探

本研究设计合成了一种核-壳结构内标化表面增强拉曼散射(SERS)探针,并用于磷脂双层膜中药物释放研究.该SERS探针中,拉曼报告分子包裹在金纳米球和金纳米壳层中间,金纳米壳层将报告分子与外部环境隔开,确保了信号稳定性.同时,金纳米壳外层裸露,可以用于待测分子的SERS传感.进一步在内标化SERS探针表面包裹以磷脂双分子层,以二乙基硫醛三碳菁化碘(DTTC)作为模型药物,构建探针标记脂质体纳米结构,并进行细胞标记.通过检测探针内标和DTTC拉曼信号的比率变化,可以反映细胞内纳米药物的释放行为.所建立的比率方法有效消除了拉曼测试仪器本身误差的影响,为药物的体内检测提供了一种新的检测方法.

基于SERS探针技术的细胞识别、成像与诊疗

表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS),是指吸附在粗糙的金属纳米结构表面的被分析物,在光照射下其拉曼光谱获得显著增强的异常表面光学现象。近年来,SERS技术已广泛地用于物质检测和生物传感等研究,在生物医学领域表现出巨大的应用潜力并取得了令人瞩目的研究成果。本文回顾了SERS探针技术在细胞识别、成像与诊疗等方面的应用及最新研究进展,重点介绍了SERS细胞探针的构建方法与原理,以及基于SERS探针的细胞检测应用策略,并讨论了SERS探针技术在细胞检测中仍有待解决的关键问题。

锥形光纤SERS探针的工艺优化和拉曼光谱增强实验

采用化学腐蚀法制备锥形光纤,采用溶液化学沉积法将银纳米颗粒修饰到锥形光纤端面,形成光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针。改变反应温度、沉积时间、硝酸银溶液浓度等关键参数,优化了光纤SERS探针的制备工艺。以R6G为探针分子,对不同工艺条件制备的光纤SERS探针进行拉曼测试实验。结果表明:在室温下,当沉积时间为120s、硝酸银溶液浓度为0.1mol/L时,最优的增强因子约为10^(10),此时光纤SERS探针的拉曼检测性能最好。对应10组样品的银纳米颗粒的直径和面积覆盖率,利用FDTD Solutions进行仿真建模分析,计算得到了拉曼增强因子理论值为10~7~10~8。

基于金纳米聚集体的核壳型SERS探针及其细胞内应用

利用金纳米粒子的聚集体作为表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)的增强基底,合成了一种二氧化硅包裹的核壳型SERS探针,并成功将该探针应用于活细胞的SERS光谱探测.实验中利用4-巯基苯甲酸(4-mercaptobenzoicacid,4MBA)作为拉曼标记物,并讨论了其在诱导金纳米粒子的聚集过程中的作用.通过包二氧化硅外壳来实现对金纳米颗粒聚集程度的控制,保持并优化了该探针的SERS活性.同时,通过在金纳米颗粒外包裹一层二氧化硅外壳,该SERS探针的化学稳定性和生物兼容性得到了很大的提高.利用紫外-可见吸收光谱仪以及透射电子显微镜研究了该探针中金纳米颗粒的聚集程度以及核壳结构的形貌.实验结果表明该探针在活细胞内具有很好的SERS灵敏度,并且生物兼容性好,可以进一步用于细胞内生理活动监测.

高灵敏度锥形光纤SERS探针及其在农残检测中的应用

实验研究了激光诱导化学沉积法(LICDM)中诱导激光功率及诱导时间对锥形光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针性能的影响。通过优化激光诱导功率为90 m W、诱导时间为50 min,制备出高灵敏度的锥形光纤SERS探针,结合便携式拉曼光谱仪实现了1.0×10-7mol/L甲基对硫磷(MP)的检测;该方法制备的探针对MP的SERS光谱检测具有良好的重复性。这种高灵敏度、可重复性好的锥形光纤SERS探针在农残现场检测、定量分析等方面具有潜在的应用前景。

基于固态基底的SERS免疫检测新方法研究

目的:通过引入新型表面增强拉曼散射(SERS)检测探针(Au-DTNB-Tyr NPs)和金标银染技术,建立基于固态硅片基底的SERS免疫检测新技术。方法:羊抗人IgM-HRP作为检测抗体,在硅片基底上检测不同浓度的人IgM,HRP催化SERS检测探针沉积,利用金标银染技术增强SERS信号。结果:所建立的SERS免疫检测新方法检测人IgM的检测限为10 pg/mL,且SERS信号强度与人IgM浓度具有良好的线性关系(R2=0.993)。结论:基于硅片基底的SERS免疫检测新技术可高灵敏地定量检测人IgM,为实现固态硅片基底对多种抗原的高通量集成化检测奠定了基础。

基于SERS技术的核酸检测

表面增强拉曼散射(SERS)技术因其具有超灵敏和非破坏性的检测能力,在生命科学领域已经显示出巨大的应用潜力和研究价值。本文综述了SERS技术在核酸检测方面的最新研究进展,重点介绍了基于SERS技术的非标记型、标记型以及其他一些检测方法的原理及研究成果,并讨论了基于SERS的核酸检测技术有待进一步解决的关键问题。

农药残留检测中表面增强拉曼光谱的研究进展

农药直接污染环境和食物,最终被人体吸收。其残留物具有高毒性,对人体健康造成严重影响。色谱法、气液色谱串联质谱法等在农药残留检测中应用较为广泛,但存在预处理步骤复杂、费时耗力等缺点。表面增强拉曼光谱(SERS)技术因具备灵敏度高、特异性好、提供全面指纹信息且对样品无损等优点被视为一种新型农残检测方法,可通过简单提取实现液体或固体样品中痕量农药残留的高效检测。在这篇综述中,主要从SERS的增强基底制备、检测方法以及光谱智能解析三个方面对农药残留SERS检测技术及方法的研究进展进行综述,以期为农药残留检测方法提供新的参考。首先,针对SERS增强基底制备,单一的贵金属溶胶纳米颗粒因其"热点"随机、不可控等因素导致稳定性和灵敏性较差,已不能满足痕量农药残留检测。为提高SERS基底的吸附能力使待测物在其表面富集且信号不发生显著变化,对单一贵金属溶胶纳米颗粒进行组装,或加入化学物质、惰性材料等进行修饰制备均一性高的SERS复合基底,保证SERS信号有良好的重现性和灵敏性。其次,为了实现特异性和高灵敏检测,SERS检测方法不再只以单纯的金、银纳米颗粒作为增强基底,而是逐渐趋向于优化样本前处理技术、化学修饰法制备特异性SERS探针、基底物理结构突破以及动态SERS(D-SERS)检测等方向发展。在获得物质的拉曼光谱后,有效拉曼特征区通常在较短的波数范围内,而光谱数据高达上千维,冗余较多,导致后续分析复杂度增加。SERS光谱智能分析则采用化学计量学方法对原始光谱进行预处理、特征提取和模型构建,实现数据降维和主要信息提取,进而实现农残的定性与定量。综上,SERS作为一种快速检测农药残留的方法具有很好的发展前景,可为今后的分析检测领域提供新的借鉴。

表面增强拉曼散射技术在核酸检测中的研究进展及应用

核酸是生命最基本的遗传物质,开展核酸分子诊断对促进人类健康医疗的发展具有重要意义。表面增强拉曼光谱(SERS)是一种快速无损检测技术,具有制样简单、水的干扰小、非侵入、实时检测等优点,在核酸检测、病原微生物检测、肿瘤精准分子诊断等领域展现出良好的应用潜力。该研究立足于临床检验应用的角度,简要阐述了SERS技术原理及SERS增强理论,重点介绍了SERS在核酸检测方面的最新研究方法及研究成果。传统的非标记型检测方法是直接检测靶核酸的拉曼信号,但其灵敏度和特异性并不能满足检测要求。在标记型SERS核酸检测技术中,充分利用SERS的“指纹图谱”分析优势,以DNA探针的方式将拉曼活性分子与靶核酸连接,通过对DNA探针上拉曼活性分子信号变化的检测和分析,可实现对靶核酸的定性及定量分析,达到可控度及稳定性好的高通量检测目的,提高检测灵敏度及特异性。按照不同的拉曼信号放大方式,SERS标记型核酸检测方法主要包括:“夹心法”、“信号开关法”及链式杂交反应信号放大法,特别以夹心法检测策略的灵敏度最高。已有研究表明SERS在DNA/RNA检测应用中可克服传统方法对样本要求高、耗时等缺点,实现灵敏快速的检测分析,为核酸分子的实时快速检测及临床疾病的实时精准诊断提供有效的分析工具。同时,指出了SERS技术在临床应用方面依然面临诸多挑战:(1)拉曼活性分子与纳米颗粒的结合稳定性差,较难实现大规模生产重现性能好、可长期稳定储存的高灵敏度SERS探针;(2)临床生物样本成分复杂,对SERS检测信号的干扰因素较多,因此选择有效的数据分析方法非常重要;(3)研究高灵敏、易操作、低成本的拉曼光谱仪是将SERS技术转化为临床实际应用的关键。随着SERS研究的深入及多学科领域的交叉发展,SERS技术有望广泛应用于核酸检测以及整个生物医学检测领域,为生命科学提供一种强大的分析技术。

表面增强拉曼光谱法在细胞氧化应激检测过程中的应用

目的:对近年来出现的利用表面增强拉曼光谱技术(surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)检测细胞氧化应激的研究进行整理和总结,为氧化应激的检测提供新的思路。方法:查阅近年来出现的与SERS技术、细胞氧化应激相关的文献并对其进行分类总结。结果:利用SERS探针(或纳米传感器)可对氧化应激中所涉及的活性中间物、氧化应激产物、氧化酶等进行定量检测。结论:SERS技术因其超高的灵敏度和良好的生物相容性,可以以无损的形式对细胞氧化应激过程中各种物质的含量变化进行实时监测,同时由于拉曼光谱仪器相对简单,在采用SERS检测的同时还可以引入辐照或激光照射,这对探究氧化应激的机理有重要意义。

Ag纳米粒子修饰多模光纤的拉曼增强特性实验

为了分析研究光纤表面增强拉曼散射（SERS）探针的拉曼增强特性,采用简单廉价的化学方法制备Ag纳米颗粒修饰光纤SERS探针,采用罗丹明6G（R6G,Rhodamine 6G）作为探针分子进行了不同浓度R6G溶液（10-7~10-9 M）的拉曼测试实验和浓度为10-6 M的R6G溶液的Time-course SERS Mapping实验,研究了该光纤SERS探针的拉曼增强特性,制备的光纤SERS探针样品检测R6G的极限浓度低至10-9 M;在Time-course SERS Mapping实验中,分析验证了探针分子溶液蒸发过程对光纤SERS探针的拉曼增强特性的影响。研究表明,由于制备的光纤SERS探针对荧光噪声没有抑制作用,导致所测得探针分子的拉曼光谱受探针分子溶液状态、测试方式的极大影响。当溶液充足时（浸泡状态）,所测光谱信号荧光噪声与有效拉曼光谱信号都比较大;在溶液干燥过程中,所测光谱信号荧光噪声与有效拉曼光谱信号都减少,但荧光噪声减小幅度远大于拉曼光谱信号。