表面增强拉曼光谱快速检测尿液中的尿酸

表面增强拉曼光谱是一种表面灵敏度极高的“指纹”光谱技术,检测限可达单分子级别。它可以实现痕量物质的特异性识别及快速、无损检测,广泛应用于生命科学、电化学、环境安全等领域以及人们的日常生活中。通过种子生长法成功地实现了形貌均匀、尺寸可调的球形金纳米粒子的制备,并以此作为增强基底进一步探索其粒径对尿酸拉曼谱峰强度的影响。结果表明,金纳米粒子的尺寸显著影响其拉曼增强能力。在研究范围内,随着金纳米粒子尺寸的增加,其拉曼增强能力逐渐增加。在激光波长为638 nm时,150 nm的金纳米粒子具有最优的拉曼增强能力。这使得它们可适用于尿酸溶液的快速高灵敏度分析,检测限可达0.01 mmol·L-1。进一步的研究还表明,该方法可用于痕量尿酸的定量检测。在0.01～0.5 mmol·L-1范围内,尿酸的浓度与其特征拉曼峰640 cm-1处的峰强度之间呈线性关系,线性相关系数达0.98。将该方法用于真实样品(正常人体尿液)的快速检测,发现该方法不受尿液中其他成分的干扰,可以实现人体尿液中尿酸含量的快速测定。研究结果表明,以金纳米粒子作为基底的表面增强拉曼光谱方法可方便、快速地对尿液中尿酸的含量进行分析,极大地拓展了表面增强拉曼光谱在临床上的应用与研究。     

原位生长法制备Cu2O-Ag基底及SERS活性研究

报道了一种在铜片上采用原位生长法制备Cu_2O-Ag表面增强拉曼光谱(SERS)基底的方法。通过优化制备Cu_2O时退火的温度和时间,以及制备Cu_2O-Ag时AgNO_3的浓度和反应时间,制备了Cu_2O-Ag基底,具有良好的拉曼增强效果。基底表面形成的凹形空间和均匀密布的Ag纳米粒子提供了丰富的SERS"热点",且该基底具有较好的疏水性、均匀性、稳定性和灵敏度,对探针分子罗丹明6G的检测限为0.78 nM。该基底对多种违禁药物都有很好的灵敏度,拉曼强度与药物浓度具有良好的定量关系,孔雀石绿、恩诺沙星和呋喃西林的检测限分别为4.9 nM、0.72μM和0.12μM。本文方法具有工艺简单、成本低、SERS活性高等优点,在环境监测领域具有较好的应用前景。     

基于银溶胶表面增强拉曼光谱对菠菜毒死蜱农药的快速检测

利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术,建立了一种用于菠菜中毒死蜱农药残留的非破坏、快速检测方法。以碱性环境下盐酸羟胺还原法制备的银溶胶作为表面增强剂滴涂于菠菜样品表面后,采用实验室自行搭建的拉曼系统直接采集样品的拉曼信息,该方法无需对样品进行前处理,可以实现菠菜中毒死蜱含量的实时在线定量分析。采集24片不同毒死蜱含量的菠菜样品拉曼光谱,每个样品采集20个点。拉曼信号采集后,用气相色谱法对24个菠菜样品中毒死蜱含量进行检测。为了消除光谱噪音以及荧光背景对分析建模的影响,分别采用Savitzky-Golay平滑和有效峰线性拟合法对原始拉曼光谱进行预处理。该表面增强拉曼方法具有较好的重复性,实验中对50个相同毒死蜱含量,但不同状态的菠菜进行光谱采集,其相对标准偏差为13.4%,说明该方法具有一定的普适性。光谱预处理后,选取615.5~626.4 cm-1波段为感兴趣区域,建立0.05~37.4 mg·kg-1浓度范围内毒死蜱含量的多元线性预测模型,结果表明感兴趣区域的拉曼信号和毒死蜱浓度呈良好的线性关系,其校正集和验证集相关系数R_C和R_P分别为0.961和0.954。该方法的最低检出含量为0.05 mg·kg-1,低于国家标准规定的农药残留最大限量。该方法简单快速,无需样品前处理,可以实现果蔬的农药残留快速、定量检测。     

基于SERS技术快速检测水溶液、尿液和血清中咪达唑仑的研究

为了快速检测水溶液、尿液和血清中的咪达唑仑,建立了一种基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术的检测方案。使用BWS415-785H型便携式拉曼光谱仪采集了拉曼光谱,其激发光波长为785 nm,光谱测量范围为68～2 700 cm~(-1),光谱分辨率小于3 cm~(-1),激光功率为80 mW,积分时间为5 s。首先通过密度泛函理论对咪达唑仑的拉曼光谱进行了计算,并与实验值进行对比,对拉曼峰进行了归属。然后以银溶胶作为表面增强基底,以硫酸镁(MgSO_4)水溶液作为促凝剂,选取689和827 cm~(-1)处的拉曼峰作为特征峰,对咪达唑仑进行了SERS检测。在水溶液中咪达唑仑的检测限为6μg·mL~(-1),在5～40μg·mL~(-1)浓度范围内,拉曼特征峰的强度随咪达唑仑水溶液浓度的线性曲线方程为y=188.18x-743.05,相关系数为r=0.972,回收率范围为98.2%～107.2%, RSD范围为2.08%～3.25%。在尿液中咪达唑仑的检测限为20μg·mL~(-1),在20～125μg·mL~(-1)浓度范围内,拉曼特征峰的强度随咪达唑仑尿液浓度的线性曲线方程为y=59.78x-640.71,相关系数为r=0.958,回收率范围为96.9%～107.9%, RSD范围为4.45%～5.75%。在血清中咪达唑仑的检测限为20μg·mL~(-1),在15～125μg·mL~(-1)浓度范围内,拉曼特征峰的强度随咪达唑仑血清浓度的线性曲线方程为y=30.81x+176.66,相关系数为r=0.963,回收率范围为94.2%～105.7%, RSD范围为3.60%～4.41%。该方法具有快速、准确、无损、操作简便等优点,为咪达唑仑的现场快速检测打下了良好的基础。     

一种新型基底上右旋肉碱的表面增强拉曼光谱研究

在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在下,用多元醇还原硝酸银,Cu(NO₃)₂作为保护剂,快速有效的合成大量银纳米线,并优化了反应条件,得到结构均一、分散性较好的银纳米线。以罗丹明B为探针分子检测了该银纳米基底的表面增强效应,结果表明该基底对罗丹明B的表面增强效果明显,其表面增强因子可达6.4×105。文中利用这种基底得到了右旋肉碱的表面增强拉曼光谱(SERS),与其固体常规拉曼光谱(NRS)和10-3 mol·L-1水溶液的拉曼光谱对比,并对各自的峰位进行了归属。右旋肉碱固体在3 100～2800和1 700～200 cm-1处有明显拉曼振动峰,在右旋肉碱的表面增强拉曼光谱中,1700～200 cm-1处的峰得到了明显的增强。经分析,右旋肉碱分子与银纳米基底呈180°。本文还用合成的纳米银基底得到了不同浓度右旋肉碱溶液的表面增强拉曼光谱,其最低检测浓度为10-6 mol·L-1。右旋肉碱是一种重要的心血管药物,本文为其研究提供了较全面的拉曼光谱信息,为右旋肉碱的快速、特征、痕量监测提供了有力依据,也为进一步研究右旋肉碱的药理学提供了重要参考。     

拉曼光谱-D401树脂吸附技术检测香根草根部重金属铅含量

以香根草作为研究材料,选取江铜贵冶周边土壤修复示范基地的香根草植株,利用其能富集重金属铅的特性,运用拉曼光谱结合树脂吸附技术检测Pb的含量。D401树脂功能基-N(CH₂COOH)₂中的N和O原子与金属离子发生配位能形成稳定化合物,从而富集香根草消煮溶液中的重金属Pb2+,然后用重金属分析仪(HM-5000P)测定铅含量。D401树脂和金属离子所形成的络合物有一定的拉曼信号,检测络合物的拉曼信号,运用拉曼光谱技术,对吸附重金属后树脂内Pb含量进行间接定量分析,建立数学检测模型。对比不同预处理方法对数据定量模型的影响,使用多种预处理方法结合偏最小二乘法建立最优的香根草根部重金属铅含量的定量分析模型。经过卷积平滑结合一阶微分预处理后其预测相关决定系数R_p为0.854,预测均方根误差RMSEP为5.658%,建模结果较理想。研究表明,基于拉曼光谱技术结合D401树脂吸附技术定量检测香根草根部重金属铅含量具有可行性,该研究对环境中重金属含量评估有一定的指导意义。     

基于表面增强拉曼光谱技术的豆芽6-BA残留快速检测方法

采用快速溶剂提取前处理技术与表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)检测技术建立豆芽中6-苄基腺嘌呤(6-benzylaminopurine,6-BA)残留物的快速定量检测方法。以自发豆芽为空白对照,通过对梯度浓度的6-BA插标豆芽提取液进行SERS检测发现,在1 002cm-1处具有明显的6-BA特征拉曼峰,且归一化处理后的特征峰峰强与6-BA浓度呈良好的线性关系,高浓度与低浓度的线性范围分别为0.5～14μg.mL-1与0.1～2μg.mL-1,最低定量检出限为0.02mg.kg-1,回收率为82.3%～95.1%,相对标准偏差小于5%。该方法重现性较好、前处理简单、全程检测耗时短、设备操作简便,为市场大规模的快速检测提供了现场、高效、灵敏的解决方案。     

重金属铜胁迫苹果砧木根系的显微拉曼光谱诊断研究

重金属污染会影响农作物的正常生长,如何快速准确的实现对农作物中重金属的检测已成为亟待解决的问题之一。传统植物中重金属检测依赖于化学方法,虽然可以实现重金属含量的精准检测,然而其操作过程繁琐,并且无法实现批量样本的检测,更无法实现重金属胁迫下植物组织的原位微观检测。拉曼光谱具备无损探测固体、液体和气体状态的分子振动信息、光谱分辨率高和对水分不敏感等优势,因此利用拉曼光谱技术检测农作物中重金属含量具有可行性。苹果砧木是苹果树幼苗嫁接的基础,能够保障后期的苹果树体健康以及苹果果品品质与产量,而苹果砧木根系受到重金属污染,阻碍其健康生长并影响苹果树幼苗的抗逆性,因此探明重金属与苹果砧木根系互作机理十分必要。该研究以5组不同浓度CuSO₄·5H₂O溶液胁迫下的苹果砧木为研究对象,首先采集不同铜离子（Cu2+）胁迫梯度下苹果砧木根系的拉曼散射光谱,利用自适应迭代重加权惩罚最小二乘法（Air-PLS）和S-G平滑方法对所获得的拉曼光谱数据进行预处理,去除荧光影响以及进行基线校正;其次建立偏最小二乘判别分析（PLS-DA）模型和支持向量机（SVM）判别模型,结果表明：基于显微拉曼光谱和SVM,PLS-DA判别模型对苹果砧木根系的铜离子胁迫进行判别,SVM模型准确率可达100%,PLS-DA模型准确率为96%,能够较好的预测出苹果砧木受重金属铜的胁迫程度;最后基于特征拉曼光谱峰1 096,1 329,1 605和2 937 cm-1进行苹果砧木根系横截面的化学成像可视化研究。研究结果表明,拉曼光谱技术结合Air-PLS和S-G平滑建立的SVM模型和PLS-DA模型可以快速、有效地进行苹果砧木根系受重金属胁迫程度的诊断,为重金属胁迫农作物检测提供新的思路,对农作物的重金属逆境胁迫互作机理诊断具有理论指导意义。     

TLC-SERS联用快速同时检测食品中非法添加的碱性橙Ⅱ和酸性橙Ⅱ的研究

建立了一种薄层色谱(TLC)与表面增强拉曼光谱(SERS)联用快速检测食品中非法添加的碱性橙Ⅱ和酸性橙Ⅱ的方法。采用薄层色谱法对样品提取液进行简单分离,并优化了薄层色谱分离条件;合成并优选出水相和有机相两类银溶胶,分别用作碱性橙Ⅱ和酸性橙Ⅱ拉曼信号增强基底,继而利用优选的银溶胶为增强基底对分离出的微量物质进行表面增强拉曼光谱检测,考察了检测时间,并确立了碱性橙Ⅱ和酸性橙Ⅱ检出限分别为1和2.5 mg·L-1。将该方法用于实际样品检测,成功实现了复杂食品基质中碱性橙Ⅱ和酸性橙Ⅱ的同时快速检测。该方法具有简便、快速、经济、专属性好等优势,为复杂食品基质中碱性橙Ⅱ和酸性橙Ⅱ的同时快速检测提供了新方案。     

银微聚集体上的表面增强拉曼研究

本文对柠檬酸钠方法还原的银溶胶形成的微聚集体进行了表面增强拉曼(SERS)研究。通过表面等离子体成像以及SERS成像对该聚集体上的表面增强拉曼活性进行讨论。实验证明该聚集体具有较强的拉曼增强能力。对探测分子1H-1,2,3-triazolo[4,5-b]pyridine(TzPy)的检测浓度达到10-6mol/L,信噪比(S/N)为6左右。