乌洛托品的表面增强拉曼光谱研究及其在粉丝快速检测中的应用

计算了乌洛托品的拉曼光谱,并以银溶胶为活性基底研究了乌洛托品的表面增强拉曼光谱(SERS)。研究了氯化钠作为促凝剂时的增强效果,结果表明对于银溶胶氯化钠有很好的优化作用。测量不同浓度乌洛托品溶液的SERS,当乌洛托品水溶液浓度低至10-8 g/mL时,依然可以得到明显的拉曼光谱信号。选择1052cm-1处的拉曼特征峰作为研究对象,建立了乌洛托品SERS特征峰强与水溶液浓度之间的函数关系。将这种乌洛托品的检测方法应用于粉丝样品的检测之中,检测下限为10-6g/mL。此种方法操作简便快捷,在粉丝中乌洛托品的快速定性检测方面具有特有的优势。     

纳米银沉积在不同基底上的表面增强拉曼效果

采用化学还原法制备了花状纳米银凝胶溶胶,沉积在硅片、二氧化钛薄膜、玻璃上,制备得到了AgNP@Si,AgNP@TiO_2,AgNP@G 3种表面增强拉曼基底。以罗丹明6G(R6G)为探针分子,考察了3种基底的表面增强拉曼效果,重复性及均匀性。AgNP@TiO_2和AgNP@Si的检出限为10~(-8) mol·L~(-1),而AgNP@G的检出限为10~(-7) mol·L~(-1),AgNP@Si的重复性和均匀性最优。结果表明,AgNP@Si的SERS增强效果最佳,并具有制备简单,重复性和均匀性好等优点。     

基于表面增强拉曼光谱的左氧氟沙星检测研究

目前用于检测药物分子的光谱方法主要有荧光光谱法、紫外光谱、红外光谱法等。使用拉曼光谱法检测药物分子的相关信息比较少,表面增强拉曼光谱(SERS)技术具有无损检测、快速灵敏和不受溶剂水的影响等优点。本文开展了基于锌掺杂TiO_2纳米粒子(Zn-TiO_2NPs)作为SERS活性基底的左氧氟沙星(LVFX)药物分子的检测研究。研究结果表明,使用SERS技术对左氧氟沙星进行定性定量分析其检测限可以达到1×10-7 mol·L-1,其定量范围为1×10-31×10-7 mol·L-1。     

石墨烯-有序银纳米孔拉曼增强理论分析和实验

设计了一种可重复使用的石墨烯-有序银纳米孔(GE-AgNHs)基底。采用表面等离子体(surface plasmons,SPs)光刻技术在银膜上刻蚀出均匀的周期性纳米孔阵列;用湿转移法将石墨烯转移至银纳米孔上形成有序石墨烯-银纳米孔复合结构。石墨烯不仅提供了分子吸附平台,也作为参考和校准层来提高表面增强拉曼的再现性。银膜暴露于空气中时容易被氧化,石墨烯覆盖于银膜表面可以隔绝空气,从而达到减缓银膜氧化的目的。分别采用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜(SEM)以及拉曼光谱表征。从SEM表征结果可以看出银纳米孔均匀分布。通过时域有限差分算法(finite-difference time-domain,FDTD)仿真模拟了不同孔径(220～280 nm)基底的电场分布(|E|)。仿真结果表明:电场强度随孔径的减小稍有增强,在D=220 nm时取得最大电场强度E_(max)≈11 V·m~(-1),计算得到增强因子为～1.46×10~4。实验研究包括:对GE-AgNHs基底本身进行拉曼mapping测试,测试结果表明:石墨烯D、 G和2D峰的RSD值分别为18.3%, 22.1%和19.8%,具有较好的均匀性。采用浓度为10~(-8)～10~(-4) mol·L~(-1)的结晶紫(crystal violet,CV)溶液进行拉曼测试并定量分析;对10~(-8)～10~(-4) mol·L~(-1)范围内相对强度k(k=I_(@1 178)/I_(@2D))进行指数拟合,拟合度R~2=97.7%,若忽略10~(-4) mol·L~(-1)的数据,进行线性拟合,拟合度达96.8%。使用10~(-12) mol·L~(-1)的罗丹明6G(rhodamine 6G,R6G)溶液作为探针分子,硼氢化钠溶液作为清洗剂,对GE-AgNHs基底进行SERS重复性实验。从光学显微镜图以及拉曼光谱图中可以看出:清洗前, GE上存在少量杂质;清洗后,得到干净GE拉曼信号。清洗前后均可测到R6G的拉曼信号,表明基底可重复性良好;以773 cm~(-1)为例,拉曼强度维持50%。     

柯衣定表面增强拉曼光谱及其在饮料检测中的应用研究

制备银溶胶作为表面增强活性基底,以此为基础详细研究了柯衣定的表面增强拉曼光谱(SERS)。选择1000cm-1处的拉曼特征峰作为研究对象。研究了氯化钠作为促凝剂时的增强效果。测得不同浓度下柯衣定水溶液的SERS。结果表明,当柯衣定水溶液浓度低至10-8 g/mL时,依然可以得到明显的拉曼光谱信号。将这种柯衣定的检测方法应用于饮料样品的检测之中,当柯衣定的浓度为10-8g/mL时仍可检测出SERS信号。此种方法操作简便快捷,无需对样品进行预处理,在饮料中柯衣定的快速检测方面具有很大应用潜力。     

苯丙氨酸银溶胶表面增强拉曼光谱的研究

研究了银溶胶与L-苯丙氨酸溶液体系的表面增强拉曼光谱(SERS),增强效果明显,L-苯丙氨酸在银溶胶中的SERS光谱与苯丙氨酸固体常规拉曼光谱相比,主要峰位置基本一致,但某些峰发生了频移,相对强度也发生了一定变化。探讨了三种不同的激发光源对SERS光谱强度的影响。用不同光源测定,其SERS光谱图中各峰位置基本不变,但峰强度有明显变化。在实际工作中应根据需要选择合适的光源,一般情况下以514.42 nm为佳。不同浓度的苯丙氨酸在银溶胶中产生的表面增强拉曼光谱有明显的差别,浓度太大或太小都不利于SERS光谱的产生,溶液浓度在1×10-3mol·L-1时SERS最强,增强效果最好。体系的pH对增强效应亦有较大的影响,在pH为8时增强效应最强,这是pH对银溶胶的凝聚状态和苯丙氨酸分子存在状态综合影响的结果。     

诺氟沙星在纳米银线基底上的SERS光谱检测

本文以硝酸银为银源,通过多元醇法制备纳米银线,利用扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计对纳米银线进行表征,成功制备出直径、长度均一的纳米银线。使用激发波长为785nm的手持式拉曼光谱仪对诺氟沙星溶液进行检测。结果表明该基底具有很好的SERS效果,增强因子达到1.44×107。检测10-3~10-8 mol/L浓度的诺氟沙星溶液时,以浓度和特征峰强度作直线拟合,发现具有较好的线性相关,相关系数R2为0.94101;为进一步考察纳米银线在玻璃片上的分散性,在诺氟沙星(10-3 mol/L)样品的基底上随机取6个点,采集光谱信号。最后,重复检测6个诺氟沙星溶液(10-5 mol/L)样品的拉曼光谱,检验光谱的重现性。实验结果表明,纳米银线在玻璃片上分散性较好,在检测诺氟沙星时体现了较好的重现性。     

硫化钠表面增强拉曼光谱及其在味精检测中的应用研究

采用表面增强拉曼光谱(SERS)表征了硫化钠分子的振动模式,获得了硫化钠较为全面的分子结构振动信息,确定以472 cm-1的特征峰为研究对象。以金溶胶为表面增强活性基底,研究了金纳米粒子粒径对增强效果的影响,确定粒径为97 nm的金溶胶增强效果最佳。以硝酸作为促凝剂,测得不同浓度硫化钠溶液的SERS。结果表明,当硫化钠浓度低至10-6 g·mL-1时,依然可以得到明显的拉曼光谱信号,光谱强度与金溶胶和硫化钠溶液的配比有关。将这种硫化钠的检测方法应用于味精样品的检测之中。分别在不同浓度的10 mL硫化钠溶液中溶入1 g味精,检测所得溶液的SERS。结果表明,当每千克味精中硫化钠的含量为10 mg时仍可检测出SERS信号,此种方法无需样品的预处理,操作简便快捷,在味精中硫化钠的定性检测方面具有特有的优势。     

基于三维表面增强拉曼基底的水中多环芳烃检测

为了快速检测水中痕量多环芳烃(PAHs),制备了一种高灵敏度的三维表面增强拉曼散射(SERS)基底。将GMA-EDMA多孔材料与参数优化的金纳米颗粒相结合,形成了高灵敏度三维SERS活性基底。相比仅用参数优化的金溶胶SERS基底,该三维SERS基底的信号强度有近一个数量级的增强,相比未调pH值的金溶胶基底,增强效果有2~3个数量级的提高,且具有良好的重复性,该基底内探测相对标准偏差(RSD)为4.78%~9.27%,基底间RSD为2.05%。利用该基底对三种较有代表性的多环芳烃菲、芘、苯并(k)荧蒽进行了SERS光谱探测,得到检测限分别为9.0×10~(-10),2.3×10~(-10),5.9×10~(-10) mol·L~(-1)。结果表明,这种检测方法操作简便、重复性好、灵敏度高,可以实现水中多环芳烃的痕量检测。     

基于SERS光谱的银溶胶溶液中腺嘌呤的定量分析

碱基是构成核酸的物质基础。碱基的含量分析对于生物体的生理活动及新陈代谢过程研究具有重要意义。本文利用表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术研究了腺嘌呤在相对稳定的银溶胶溶液中的SERS光谱信号强度与浓度的定量关系。研究表明添加聚合物作为稳定剂的银溶胶具有良好的稳定性。进一步研究表明, 在1×10-4~ 1×10-3mol ·L-1的浓度范围内, 以吡啶作为内标, 分析物腺嘌呤与内标物特征谱峰强度之比与腺嘌呤的浓度之间呈现良好的线性关系。     

维生素A酸在银溶胶液中的表面增强拉曼散射光谱

将水中不溶的药物维生素A酸(VAA)溶于氯仿中,然后与银溶胶液混合,振摇,取静置分层后的上层溶胶液测定表面增强拉曼光谱,氯仿在银溶胶中无表面增强效应,不干扰维生素A酸的测定。与固体粉末拉曼光谱相比较,对光谱峰归属进行了解释。通过分析CO伸缩振动带和ν(COO)振动峰明显增强的现象,讨论了维生素A酸分子在银颗粒表面可能的吸附取向,并推断维生素A酸在银表面的吸附发生在COO-基团。以维生素A酸表面增强拉曼光谱在1583cm-1处的峰强度对浓度进行线性回归,求得线性回归方程Y=10×108+95585,在10×10-6～50×10-5mol·L-1范围呈良好的线性关系,最小检测限为10×10-7mol·L-1。结果表明,维生素A酸表面增强拉曼光谱峰数量少,灵敏度高,是定量分析痕量维生素A酸的很好方法。     

Rapid detection of a foreign protein in milk using IMS–SERS

A method for rapid detection of foreign protein contamination in complex food matrices is critically needed. Here we present a novel method that combines immunomagnetic separation (IMS) and surface‐enhanced Raman scattering (SERS) to detect ovalbumin (OVA), an egg white protein, added into whole milk. IMS was used to specifically capture the OVA out of the milk. Then SERS was applied to analyze the IMS eluate using silver dendrites as the substrate. Two SERS sample preparation methods, namely solution based and substrate based, were used to prepare the IMS eluate for SERS analysis. Results show both methods were able to detect 1 µg OVA in 1 ml milk (1 part per million). Based on the results of principal component analysis and partial least‐squares analysis, solution SERS was more capable of quantitative analysis, while substrate SERS was more sensitive for qualitative analysis. The total analytical time for IMS–SERS was less than 20 min, which satisfied the requirement of rapid detection in a milk processing facility. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

纳米银粒子表面增强拉曼光谱在宠物饲料中三聚氰胺的速测研究

研究将制备的纳米银粒子作为表面增强拉曼光谱的增强试剂,实现对宠物饲料中三聚氰胺的快速定性定量分析。以709与1542cm-1处拉曼位移作为定性依据,以1149cm-1峰强度作为归一化标准,在1.0～10.0mg·kg-1浓度范围实现定量计算,检测限0.5mg·kg-1。研究发现,纳米银粒子对三聚氰胺具有较强的拉曼增强效应,特征峰信号强度与纳米银粒子加入时间,溶液涡旋强度有很大的关系,同时也受提取溶剂的种类、提取方式及样品加入量的影响。本方法中每个样品5min内完成分析,与现有方法相比,快速简便,对宠物饲料中三聚氰胺实现现场、快速检测。     

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。     

应用球形和海胆状金混合SERS基底检测高环多环芳烃

合成了海胆状金银复合纳米材料,并与球形金纳米材料混合作为表面增强拉曼活性基底实现了对水中高环多环芳烃的痕量检测。对海胆状材料进行表征,粒径大小约为300～400 nm,表面有40～100 nm明显的刺状凸起。与球形金溶胶混合后并优化pH值及混合比例等参数,产生了优于球形金溶胶2～3倍的增强效果。利用此增强基底检测了危害严重的高环多环芳烃污染物——芘(四环)、苯并蒽(四环)、苯并芘(五环),得到的光谱数据反映出混合SERS基底有良好的重复性和稳定性,对测得光谱进行特征峰归属分析,固体拉曼光谱与水溶液SERS光谱有确定的对应关系,并且在低浓度范围多环芳烃特征峰峰强与其水溶液浓度有良好的线性关系。经计算,芘(四环)、苯并蒽(四环)、苯并芘(五环)的检测限分别为0.44,2.92和1.64 nmol·L-1。该研究的创新点为合成了海胆金纳米颗粒,与球形金溶胶混合后制成新型高效SERS检测基底;选用自制高效SERS基底,实现了高环PAHs痕量检测。结果表明,利用该方法制备的活性基底,可实现对水中高环多环芳烃的痕量检测,为检测水中高环多环芳烃提供了实验室依据。     

基于表面增强拉曼光谱技术的海洋污染物多氯联苯吸附特性分析

海洋中多氯联苯污染监测受到广泛关注,采用表面增强拉曼光谱(SERS)和密度泛函理论(DFT)方法探究四种代表性的多氯联苯(PCB15,PCB28,PCB47和PCB77)的拉曼光谱差异以及在金纳米表面的吸附特性,并对比了物质吸附特性差异对各自SERS定量检测的影响规律.首先,计算了多氯联苯的拉曼光谱和振动模式贡献,并与...     

高性能三维纳米结构SERS芯片设计、批量制备与痕量汞离子检测

表面增强拉曼散射（SERS）是一种无损、高灵敏、快速检测痕量重金属离子的光谱技术。通过调控和优化纳米结构图案和尺寸可显著增强局域表面等离子体共振（LSPR）与表面等离子体激元（SPP）的耦合以提升电磁场强度,是获得高性能SERS芯片的重要新途径。提出一种用于检测痕量汞离子的新型金属/介质三维周期纳米结构高性能SERS芯片。利用新型应力分化式双层模板纳米压印方法实现了大面积高均一纳米结构SERS芯片的低成本、批量制备。该芯片成功用于痕量汞离子的高灵敏快速检测。采用有限元方法对压印过程界面微区应力进行模拟,通过调控压印模板纵向结构和横向尺寸对模板进行设计。模拟结果表明,纵向有台阶结构的双层模板图案区域呈现高、低两个应力分区,其中,高应力区占图案~72%的面积,其应力均匀性比单层模板提升17%;低应力区分布在图案边缘~28%的区域,可有效减小脱模切应力。当模板横向尺寸从15 mm缩减至7 mm,界面应力整体提升1～2个数量级,将显著提高压印成功率。使用不同横向尺寸的单、双层模板进行压印实验结果表明,尺寸为7 mm的压力分化式双层模板实现了大面积高均一纳米结构的高质量制备,这与模拟结果高度一致。在压印胶纳米结构上构筑金纳米颗粒得到金属/介质三维周期纳米结构SERS芯片。此芯片对罗丹明6G分子的检测极限为2.08×10-12 mol·L-1,增强因子达3×108,检测均一性RSD为8.07%。该芯片对汞离子的探测限浓度仅为10 ppt(5.0×10-11 mol·L-1),浓度线性工作范围为5.0×10-11～5.0×10-5 mol·L-1,跨度达6个数量级,呈现良好的线性关系(R2=0.966),在目前汞离子检测技术中具有显著优势。提出一种通用的高灵敏快速检测痕量物质的SERS芯片设计和制备方法。这种基于光学原理芯片“结构设计-批量制备-实际应用”的研究范式将连接芯片设计和批量制备两个关键点,推动其实际应用。     

纺织品中邻苯二甲酸酯的表面增强拉曼光谱快速检测

随着绿色纺织理念的不断深入,国际上对于纺织品中的有毒有害化学品越来越重视。纺织品中常用的邻苯二甲酸酯(PAEs)具有生殖毒性、致突变和致癌性,可通过空气、水、食物三大途径进入人体,干扰人体的内分泌系统。由于PAEs对生态系统和公共卫生环境潜在不利的影响,近年来引起越来越多人们的关注。目前,检测PAEs的方法主要是色谱法和色-质联用法,这些方法虽然灵敏度高,但是存在着前处理繁琐复杂,耗时久,检测成本高,需要专业技术人员等缺点,不适合生产过程中的快速分析。而其他方法如,酶联免疫法等研究较少,且存在样品基质干扰,易出现假阳性等问题。因此,建立纺织品中邻苯二甲酸酯的快速分析技术具有重要意义。表面增强拉曼光谱(SERS)作为一种分子振动光谱可提供丰富的分子结构信息,具有极高的灵敏度,广泛应用于食品安全、环境监测和国家安全等领域。研究中提出并建立了一种结合便携式拉曼光谱仪,利用SERS实现纺织品中邻苯二甲酸酯的快速定量检测方法。首先利用水合肼将非水溶性的邻苯二甲酸酯类化合物转化为水溶性的邻苯二甲酰肼。同时,利用纳米金溶胶作为SERS基底,使转化后的邻苯二甲酰肼吸附于金溶胶表面,从而实现其拉曼信号的放大与检测。结果表明,通过这种方法,可实现多种邻苯二甲酸酯的快速检测。进一步研究还表明,在5~150 mg·L^-1范围内,邻苯二甲酸酯浓度与其拉曼光谱强度呈线性关系,线性方程为Y=139.04X+5 465.32,相关系数为0.993 0,检出限为5 mg·L^-1。利用该方法,还实现了不同纺织品中多种邻苯二甲酸酯的快速检测,加标回收率达80%以上,且不受纺织品中其他成分的干扰。所建立表面增强拉曼光谱检测方法操作简便、成本低且结果准确,适用于纺织品中邻苯二甲酸酯类增塑剂的快速定量检测。     

便携式拉曼光谱仪快速检测唾液中盐酸吡格列酮的含量

人体唾液与血液中的相应成分有着密切关系。利用唾液代替血液进行检测,可极大地缩短分析时间、减少检测限制、降低安全隐患等,因此在临床医学、毒品管控等方面均有重要意义。发展了便携式拉曼光谱仪利用表面增强拉曼光谱技术快速定量检测唾液中盐酸吡格列酮(口服降血糖药物)含量的方法。借助纳米金溶胶的表面增强拉曼散射效应,在激发光源波长为785 nm时,可以得到低浓度盐酸吡格列酮的高质量拉曼光谱图。同时,不同浓度盐酸吡格列酮表面增强拉曼光谱分析结果表明,该方法还可直接用于唾液中盐酸吡格列酮的定量检测。盐酸吡格列酮含量与其特征峰强度线性相关,相关系数为0.992 3,且最低检测浓度达10 μg·L-1。     

Quantitative Analysis of Amoxicillin Residues in Foods by Surface-Enhanced Raman Spectroscopy

Amoxicillin is one of the most widely used antibiotics for food-producing animals and human beings. Amoxicillin residue in food-producing animals has become a growing concern for consumers because it has been proven to show potential carcinogenic, teratogenic, and mutagenic effects at a high-dose level in clinical use. So there is an urgency to develop a rapid, simple, and accurate detection method for amoxicillin residue in animal foods. In this study, surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) coupled with gold nanoparticles was used for the rapid analysis of amoxicillin. Density functional theory (DFT) calculations were conducted with Gaussian 03 at the B3LYP level using the 6-31G(d) basis set to analyze the assignment of vibrations. Results showed that the theoretical Raman spectra of amoxicillin were completely consistent with its experimental spectra. Gold nanoparticles used as a SERS substrate can significantly increase spectra signals of amoxicillin, and acidic pH can improve its characteristic peaks' shape and SERS sensitivity. Under optimum pH (pH 2), the detection limit could reach the level of 1 µg/mL in case of distilled water as solvent. Quantitative analysis of amoxicillin residues in foods revealed that the SERS technique with gold nanoparticles was sensitive and of a good stability and linear correlation. It was well suited for rapid analysis of amoxicillin residue in a great deal of food samples.