Cy3标记农药核酸适配体表面增强拉曼光谱法特异性检测痕量啶虫脒

将具有拉曼信号的三氢-吲哚菁类(Cy3)染料分子标记农药核酸适配体(Aptamer)制备成拉曼检测试剂(Cy3-aptamer),对痕量啶虫脒进行了特异性的表面增强拉曼光谱法(SERS)检测研究。考虑到胶体的稳定和聚凝作用原理,采用聚丙烯酸钠作为分散剂,使作为SERS检测基底材料的银溶胶带负电荷,获得了良好的稳定性和分散性。由于聚丙烯酸钠分散的银溶胶为负电平衡体系,测试时需采用聚沉剂,使具有较高稳定性的银纳米颗粒团聚,形成SERS增强热点,从而提高SERS检测信号。以SERS信号较弱的啶虫脒为探针,考察了银溶胶中加入不同聚沉剂(NaCl, KCl, NaOH, HNO_3, H_3PO_4, H_2SO_4, HCl)对SERS信号的影响,实验结果表明, H~+作为阳离子和PO■作为阴离子组成的电解质聚沉剂,对于带有一定负电荷σ~-基团分子,具有较好的拉曼增强效应。且通过紫外可见分光光谱,进一步说明了表面电荷性质对SERS的增强信号起决定作用。又由于Cy3-aptamer磷酸骨架上带有大量负电荷,其SERS信号较小。故选择带丰富正电荷的精胺分子以消除Cy3-aptamer磷酸骨架上的负电荷,使Cy3-aptemer更易吸附于银溶胶表面,使其产生较强的SERS光谱。此外,考察选择了精胺与Cy3-aptamer以及Cy3-aptamer与农药啶虫脒的最佳反应结合时间分别为5和20 min。最后,建立了定量检测农药啶虫脒的方法,并对检测机理进行了探讨。研究表明,农药啶虫脒在适配体银溶胶特效探针上于1 392 cm~(-1)处的SERS特征峰面积与水的OH伸缩振动峰面积组成相对拉曼峰面积强度,其相对强度与啶虫脒浓度的对数具有良好的负线性关系,浓度范围为1×10~(-8)～2.5×10~(-7) mol·L~(-1)。将所建立的特效检测啶虫脒的方法用于实际水样的检测,回收率为97.4%～99.4%。结果表明,所提出的聚丙烯酸钠分散及精胺修饰的银溶胶有利于捕获Cy3-aptamer及其Cy3-aptamer与啶虫脒的反应物,提高了方法的灵敏度与可靠性。     

利用高活性和重复性的银薄膜衬底SERS检测芥子气及其水解产物

通过化学浴沉积的方法制备了一种高SERS活性和重复性的银薄膜衬底。分别采用扫描电子显微镜和拉曼光谱研究了沉积时间对银薄膜微观形貌和SERS活性的影响, 优化的沉积时间为120分钟。利用优化的银薄膜衬底, 可以检测到10-9 M 的罗丹明分子的SERS谱图, 表明该银薄膜衬底具有很高的SERS活性。相同实验条件下, 在一片银薄膜衬底上任意选择16个点测试R6G的SERS谱图。分别计算了R6G的8个特征峰16次检测的相对标准偏差, 最大相对标准偏差小于13% 。实验结果表明, 该衬底具有很好的重复性, 可应用于SERS 的定量分析。采用优化的银薄膜衬底检测了不同浓度的芥子气及其水解产物硫二甘醇。分别结合芥子气和硫二甘醇的常规拉曼光谱和文献报道, 对它们的SERS谱图进行了指认和归属。20分钟内, 对芥子气和硫二甘醇的检测限可分别达到320 ppm和1 ppm (g/g)。     

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. 05!g/m L,在0. 05～1!g/m L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R2=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。     

微腔型银修饰光纤SERS探针的制备及性能研究

提出了一种基于银修饰的微腔型光纤表面增强拉曼散射（SERS）探针,采用湿法检测,将光纤SERS探针直接放入待测溶液中,以罗丹明6G（R6G）溶液为探针分子,对所制备的光纤SERS探针进行远端实验性能研究。利用氢氟酸化学腐蚀的方法制备了一种微腔型光纤结构,通过控制氢氟酸的腐蚀时间得到了一系列不同腐蚀时间、不同微腔长度的光纤结构。实验研究了光纤结构的微腔长度对光纤SERS探针性能的影响,以浓度为10-3 mol·L-1的R6G溶液为探针分子,通过不断地优化纳米银溶胶与R6G溶液的混合顺序及比例,采用裸光纤微腔结构对混合溶液进行拉曼检测,发现当混合溶液的混合顺序及比例为先后混合等体积的纳米银溶胶和R6G溶液时,此时得到的混合溶液的拉曼信号增强性能最佳。利用得到的混合溶液去寻找拉曼信号增强效果最高时光纤微腔结构的结构参数,实验结果表明,在相同的实验条件下,当光纤放入氢氟酸中腐蚀时间为5 min时,此时光纤微腔结构的拉曼信号增强效果最佳。在显微镜下测量的多组腐蚀时间为5 min的光纤,其微腔长度平均约为81 μm。对得到的光纤微腔结构,采用制备过程可控的磁控溅射技术制备了一系列银纳米薄膜/多模光纤（Ag/MMF）的复合材料。当磁控溅射时间为10 min时,获得了光纤SERS探针（Ag/MMF-10）。实验以去离子水配制了不同浓度的R6G溶液,以不同浓度的R6G溶液为探针分子,Ag/MMF-10探针的远端检测限（LOD）低至10-7 mol·L-1。该光纤SERS探针拉曼信号的再现性光谱检测中显示各个特征峰的相对标准偏差（RSD）均小于10%。同时,该光纤SERS探针对浓度为10-6 mol·L-1的R6G溶液的增强因子（AEF）可高达2.64×106。实验结果表明所制备的银修饰的光纤SERS基底具有较高的灵敏度和良好的再现性。因此,该光纤SERS探针在生物医学检测、农残化学分析等痕量检测方面有潜在的应用价值。     

银纳米粒子的SERS效应和SEF效应在微流控芯片光学检测中的应用

银纳米离子的SERS技术和SEF技术的信号检测灵敏度非常高，可以用在微流控芯片的定量分析中。为了提高微流控芯片光学检测技术的检测精度，提出一种在微通道中添加银纳米粒子来增强SYBR GreenⅠ拉曼和荧光信号的方法，并对该方法的原理和增强效果进行了研究。首先，利用准分子激光器在PMMA基板上直写刻蚀出宽200 μm、深68 μm的微通道，接着将制备的银前体溶液加入微通道，通过加热制备出表面增强拉曼（SERS）和表面增强荧光（SEF）基板，接下来对添加银纳米粒子前后的拉曼和荧光信号分别进行对比，进一步研究了微通道中不同浓度银纳米粒子对SYBR GREEN I的拉曼和荧光信号增强效果。添加银纳米粒子后，表面增强拉曼（SERS）实验的增强因子为3.5×10³，添加银纳米粒子的样品的荧光信号强度与不含银纳米粒子样品的荧光信号强度相比，约增加了1倍。结果表明，在微通道中检测SYBR Green I时通过增加银纳米粒子显著地增强了拉曼和荧光信号，这种方法可以用在以SYBR GreenⅠ做染料的微流控芯片检测技术中。     

腐殖酸表面增强拉曼光谱实验研究

腐殖酸(简称HA)广泛存在于海洋、河流和土壤中,腐殖酸的研究对于土壤和水系的环境监测具有重要意义。采用银溶胶作为活性基底对腐殖酸的表面增强拉曼光谱(SERS)开展了实验研究,研究了激光照射时间、腐殖酸溶液浓度及pH值变化对腐殖酸溶液表面增强拉曼光谱的影响。结果表明,当激光照射20～30min时腐殖酸SERS信号比较理想;利用不同浓度腐殖酸溶液1 379cm-1拉曼谱峰的强度进行定标分析,腐殖酸SERS信号强度与浓度呈很好的线性关系,线性相关系数R2=0.993;pH值变化对腐殖酸溶液SERS光谱有较大影响,在pH 7的时候信号最弱,而在酸性和碱性环境中信号较强。最后本文还利用表面增强拉曼光谱对自来水中的腐殖酸进行了探测,初步证明了表面增强拉曼光谱应用于自然水体中腐殖酸检测的可行性。     

纯钛电极上的表面增强拉曼光谱研究

采用机械粗糙、电化学氧化还原、化学刻蚀等方法对纯钛电极表面进行粗糙,在钛基底上获得了表面增强拉曼光谱(SERS)信号.初步的实验结果表明,采用机械料糙和电化学氧化还原方法能够获得具有一定粗糙度的电极表面,但是该表面并不具有SERS活性.而采用氢氟酸化学刻蚀方法能够获得具有SERS活性的表面,并且成功检测到吡啶分子的表面增强拉曼信号.实验尝试了在不同条件下进行刻蚀,对酸的刻蚀浓度、刻蚀时间、外接电位等影响因素作了研究,结果发现基底的SERS活性随氢氟酸浓度增大而出现最佳条件,即氡氟酸浓度0.33 Wt%,刻蚀时问为5 min时的拉曼信号最好.实验以0.01 mol·L~(-1)吡啶为探针分子,0.1 mol·L~(-1)KC1为电解质,在开路电位下成功地观察了钛电极上的表面增强拉曼光谱.     

基于整体柱的超灵敏表面增强拉曼检测

本文提出了一种全新的基于整体柱材料的SERS检测方法。通过将探针分子和银溶胶混合后滴加在整体柱上, 我们可以得到浓度低至10-18 mol/L的罗丹明6G(R6G)及10-16 mol/L的对巯基苯胺(PATP)的SERS信号。利用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)对银溶胶及整体柱材料进行了表征。通过实验结果可以初步推测, 整体柱材料的表面形态和孔结构可以促进银溶胶产生“热点”。     

表面增强拉曼光谱技术快速检测神经性化学毒剂模拟剂

神经性化学毒剂具有毒性高、挥发性好和作用快等特点,在浓度很低的情况下就可以造成很大的伤亡,因此成为现场快速检测的难点。而化学毒剂沙林（甲氟膦酸异丙酯,GB）是一种经常用的军事神经性毒剂,该毒剂可通过抑制乙酰胆碱酯酶来破坏神经系统的功能,同时该毒剂被吸入后在人体内的降解速度很慢。为了避免和降低该类毒剂的污染和对人员伤害,迫切需要发展一种灵敏度高、准确性好、响应时间短和可便携化的检测技术检测GB。表面增强拉曼光谱(SERS)检测方法具有灵敏度高、操作简单和响应速度快的特点,成为检测水中痕量化学毒剂的有效方法之一。将购买的Ag纳米溶胶进行离心,然后将其组装固定在硅基Au膜表面从而制备高SERS增强的基底来对化学毒剂模拟剂甲基磷酸二甲酯（DMMP）的快速检测方法进行研究。在实验中,通过优化团聚剂的离子强度、测试方法等来对检测条件进行优化筛选。通过对比不同的团聚剂HCl,KI,MgSO₄,NaCl和NaOH,最终得到最优的离子强度,从而确定1 mol·L-1的KI为团聚剂时具有最好的效果。分别对不同的检测方法来进行了相应的优化,通过对比芯片法和液态溶胶法,最终发现改进后的芯片法能够获得较好的检测效果。最终确定的检测方法为将1 mol·L-1的KI和待测溶液（DMMP）混匀,然后滴在事先准备的以Ag纳米溶胶为基质制得的SERS芯片上,用波长为785 nm激光的便携式拉曼光谱仪直接进行检测,最低可以测至10 μg·L-1。而在文献资料中报道美军短期（＜7 d）饮用水最大暴露安全指南规定对神经性化学毒剂最低检出限是10 μg·L-1,因此采用该SERS检测方法,满足了军队应对化学战或者恐怖袭击的行动的需要。实验结果表明该方法突破了便携拉曼光谱仪灵敏度低的局限,解决了痕量神经性毒剂现场快速检测难题,拓展了SERS技术在化学侦察领域的应用。     

纳米银溶胶的制备及利用其SERS效应检测BPA的研究

制备了银溶胶作为表面增强活性基底,以此为基础详细研究了BPA的表面增强拉曼光谱(SERS)。研究了促凝剂氯化钠的加入对增强效果的影响。实验结果表明,当BPA乙醇溶液的浓度低至10-7g/mL时,依然可以得到明显的SERS信号。此方法操作简便快捷,无需对样品进行预处理,在BPA的快速检测方面具有很大应用潜力。     

微波法制备银胶体及其在表面增强拉曼散射中的应用

本文提出了一种利用微波加热的原理,合成一种新型的银胶体溶液。该银胶具有高效的表面增强拉曼活性。以这种新型银胶体粒子作为活性衬底,测得的强荧光物质R6G的表面增强拉曼光谱,体现出荧光背景低,信噪比高的特点。通过两种不同方法制备的银胶体粒子的表面增强拉曼散射效果的比较,发现这种新型银胶纳米粒子通过聚集,形成更多的具有很强的提高样品表面增强拉曼散射强度作用的“热点”,从实验的角度验证了表面增强拉曼中的“热点”理论。     

正、负电性纳米银吸附阴、阳离子型分子的SERS比较

使用表面带负电的胶态纳米银,分别进行阴,阳离子型分子的SERS效应研究,并与表面带正电的胶态纳米银比较,当阳离子型分子盐酸副玫瑰苯胺吸附在正,负电性纳米银表面上时,后者SERS较强,当阴离子型分子吲哚丁酸分别吸附在这两种胶态纳米银上时,后者无SERS效应。     

A simple method for the preparation of ultrahigh sensitivity surface enhanced Raman scattering (SERS) active substrate

By immersing mica modified with cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) into the silver colloid, a high efficient surface enhanced Raman scattering (SERS) active substrate was formed within 2 h at room temperature. The limit of detection of the substrate for Rhodamine 6G is up to 1×10⁻¹⁴ M. Changing the concentration of silver colloid and the treating time, various silver aggregates such as nanocrystals, clusters and films were found, and the SERS spectra of these aggregates were also obtained. The results of SERS revealed that CTAB could accelerate aggregation of the silver colloid and cause great Raman enhancement. Bilayer of CTAB is very important for aggregation of silver colloid and the aggregation extent is the main factor for the enormous enhancement on this substrate.     

Preparation and characterisation of a stable silver colloid for SER(R)S spectroscopy

A method for the reproducible preparation of a silver colloid with strong surface‐enhanced Raman scattering (SERS) properties, good stability with a zeta potential of −55 mV and a shelf life exceeding 1 year is reported. The mean particle size is 20 nm with a narrow size distribution of 10–30 nm. The colloid is produced by the reduction of silver nitrate with hydroxylamine phosphate to give a negatively charged phosphate surface on the silver particles. This is an ultrafast room temperature reaction and with controlled rapid addition and dispersion of reagents, very reproducible batches of colloid can be prepared making it suitable for commercial applications of Surface enhanced resonance Raman scattering(SER(R)S) spectroscopy. The stability of the colloid is attributed to the extremely low solubility product (K_sp) of silver phosphate. Characterisation and stability study data for this colloid have been obtained by ultraviolet–visible spectroscopy, transmission electron microscopy, energy dispersive X‐ray spectroscopy, particle size analysis and SERS analyses using a 514 nm laser on a Raman spectrometer. A SERS method to detect and to identify riboflavin in a vitamin B complex tablet is reported to illustrate a SERS application based upon the use of this silver colloid. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

正电性胶态纳米银中加入凝聚剂后的表面增强拉曼光谱

在柠檬酸还原制备的正电性胶态纳米银中加入凝聚剂HNO3和NaNO3后,用波长为633 nm的激光激发,获得了较强的表面增强拉曼散射光谱(SERS谱),通过讨论及实验明确该SERS谱是来自于还原剂中的柠檬酸根离子,并说明该方法制备的纳米银的吸附层是带正电的银离子,扩散层是带负电的柠檬酸根离子.     

肿节风的表面增强拉曼光谱检测

提出一种基于表面增强拉曼光谱的中药材肿节风饮片的检测方法。采用柠檬酸三钠还原硝酸银制备银溶胶,以银胶纳米粒子为增强基底测得肿节风茎切片的表面增强拉曼光谱(SERS)。发现银胶直接作用于药材表面的SERS信号明显增强,肿节风茎切片SERS光谱中在637,1 176,1 309,1 476,1 612 cm^-1处都可观察到明显的拉曼特征峰。通过一阶导数拉曼光谱分析技术和对照品异嗪皮啶谱峰指认,可将获得的SERS峰位分别归属于吡喃酮环、甲氧基和酚羟基分子结构。研究结果表明,SERS技术可为肿节风和其他中草药的生产和质量监控提供一种快速、方便和直接的检测方法。     

Piperidine adsorption on two different silver electrodes: A combined surface enhanced Raman spectroscopy and density functional theory study

The surface enhanced Raman scattering (SERS) spectra of piperidine in silver colloid solution, on roughened silver electrode and on roughened silver electrode modified with silver nanoparticles were studied, and the high-quality SERS spectra of piperidine on roughened silver electrode modified with silver nanoparticles were obtained for the first time. Surface selection rules derived from the EM enhancement model were employed to deduce piperidine orientations on the different surfaces. On the basis of this, two models of piperidine adsorbed on the surface of the silver nanoparticles were built, and DFT-B3PW91/LanL2dz was applied to calculate the Raman frequencies. It proves that, at higher potential values, the piperidine is perpendicularly standing on the roughened silver electrode surface though its lone-electron pair, but in silver colloid solution and on the silver nanoparticles modified silver electrode the piperidine molecular lies flat on the silver surface. In the meantime, the potential dependent SERS of piperidine on the modified electrode were studied.     

混合正、负电性银胶体系的表面增强拉曼散射活性研究

通过化学还原的方法分别制备了具有正、负电性的纳米银胶 .利用透射电子显微镜表征了正、负电性银胶以及混合银胶体系中加入碱性品红分子后的聚集行为 .通过测定碱性品红分子在正、负电性银胶以及混合银胶体系中的表面增强拉曼光谱的变化 ,探讨了不同电性银胶基底对碱性品红表面增强拉曼活性的影响 .实验结果表明 ,混合溶胶体系所具有的不同于单一溶胶的聚集特性能有效的改善单银胶体系的表面增强拉曼散射活性 .     

关于氯离子对银胶体系SERS效应的进一步增强机理

在一些情况下添加氯离子能引起表面增强拉曼散射的进一步增强,本文提出了SERS效应中氯离子在银胶粒子和分子之间搭桥,从而促成吸附并引进一步增强的观点。设计了实验,验证了该观点的正确性。