基于L-Cys@Ag分析吲哚美辛的表面增强拉曼光谱

联合紫外、拉曼光谱及其在L-半胱氨酸/银传感器(L-Cys@Ag)的表面增强拉曼散射(SERS)光谱表征吲哚美辛, 并与固体吲哚美辛的常规拉曼光谱(NRS)进行对比, 发现L-Cys@Ag对吲哚美辛有明显拉曼信号放大, 但其特征峰几乎不产生位移。研究不同酸碱环境下, L-Cys@Ag的吸附模型, 分析吲哚美辛在L-Cys@Ag上的拉曼光谱和SERS光谱, 归属拉曼特征峰。结果显示, L-半胱氨酸与银主要以Ag-S键的方式形成稳定吸附, 但是中性和碱性条件时-COO-也会吸附到银表面。结果表明: 半胱氨酸中的氨基与吲哚美辛中的羧基氧、苯环中的π电子发生吸附, 整体能量下降, 使结构更加稳定。加入牛血清白蛋白(BSA)后, pH为5时, SERS强度明显减弱。在pH为7和9时, N-H伸缩振动和酰胺Ⅱ振动明显增强, 吲哚美辛的苯环和吲哚环的特征峰振动消失。其原因是吲哚美辛的苯环和吲哚环进攻BSA后, 吲哚美辛特征振动消失, 但是吲哚美辛中的氮, 羰基与BSA中氨基吸附, 使得C-N和-COO-的SERS信号稳定。这为将来吲哚美辛以及相关非淄体消炎药的改良和新药的研究提供了可靠的鉴别和分析方法。     

诺氟沙星与DNA的拉曼光谱研究

报道了诺氟沙星(NFX)及诺氟沙星胶囊内容物的FT-Raman光谱和在银胶基底上的表面增强拉曼光谱(SERS),归属了各个振动;研究了诺氟沙星与DNA的相互作用的SERS,结果表明:胶囊内容物的拉曼光谱图与对照品的拉曼光谱图的特征振动峰:C-F键的伸缩振动,C=C伸缩振动,O-C-O的对称伸缩振动峰值未发生变化,发生变化主要是分子骨架振动峰,诺氟沙星胶囊的辅料对拉曼光谱无实质影响,可建立拉曼光谱法检测诺氟沙星药物的分析方法;诺氟沙星可以在没有金属离子的存在下与DNA直接作用,与DNA相互作用的主要键合模式是插入作用,NFX分子中的平面结构插入DNA的双螺旋碱基平面,为深入了解喹诺酮类抗生素的抗菌机理提供可靠依据.     

光谱法研究pH值对纳米银及其与赖氨酸相互作用的影响

利用化学方法合成纳米银,调节pH值,加入赖氨酸溶液,通过紫外光谱和动态光散射法研究pH对纳米银及纳米银-赖氨酸体系稳定性的影响,利用表面增强拉曼光谱考察赖氨酸与纳米银的相互作用方式。紫外光谱显示纳米银和纳米银-赖氨酸体系在pH值为5~10时,均具有较强的吸收峰;应用动态光散射测定了不同pH的纳米银及其赖氨酸体系的粒径及强度自相关函数,在pH值为5~10时,粒径分布均匀,DLS自相关曲线平滑,说明纳米银和纳米银-赖氨酸体系稳定性良好;SERS研究了pH为4、7、10时,赖氨酸在银粒子表面的吸附作用,体系出现比较明显的赖氨酸特征峰,当pH为4时,为δ(NH3+)的1444cm~(-1)谱峰和δ(COO-)的1576cm~(-1),此时赖氨酸通过氨根和羧酸根共同与银纳米粒子发生相互作用,当pH为10时,NH_3~+发生去质子化,此时赖氨酸只出现COO-的伸缩振动在1576cm~(-1)处,说明此条件下赖氨酸以羧酸根吸附在银粒子表面。     

基于L-半胱氨酸组装银纳米棒的SERS的传感器检测汞离子

以L-半胱氨酸(L-Cys)组装银纳米棒的SERS传感器检测汞离子。讨论了能捕获汞离子的标记分子的种类,选择L-Cys为标记分子,L-Cys通过S—Ag键链接在银纳米棒表面。紫外-可见吸收光谱对银纳米棒及组装上L-Cys和Hg2+分别进行表征,通过10种金属离子验证了该分子探针的对汞离子的特异性吸附,构建了“Ag-L-Cys-Hg”层状结构。标记分子-金属纳米粒子偶联物的稳定性由配体分子、温度、pH值等决定,讨论了L-Cys标记分子的浓度、pH值、温度的最佳条件,对一系列汞离子浓度进行测定,线性范围在0.01～1 μmol·L-1之间,相关系数为0.990,检出限为1 nmol·L-1。对实际水样进行了测定,加标回收率在85%～103%之间。建立了一种高效、快捷、灵敏度高、稳定性好痕量测定Hg2+的方法。     

温度扰动下CuCl2/DMF溶液的二维相关拉曼光谱分析

溶液的光谱研究一直受到化学工作者的关注,但大多研究是以一维光谱技术为主,存在分辨率低,误差较大,重叠峰难以分辨等诸多弊端,无法清晰地给出需要的信息。二维光谱通过对外部扰动下的动态光谱进行相关分析计算,从而得到光谱强度的整体变化信息,显著提高一维光谱的分辨率以及重叠峰的分离度。在判断特定外扰下不同官能团的响应次序以及研究分子间、分子内的弱相互作用上具有独特优势。采用二维相关拉曼光谱和理论计算相结合,对溶液内微观团簇及其变化进行了研究。利用显微共焦激光拉曼光谱仪对目标溶液(纯DMF与0.84 mol·L-1的CuCl₂/DMF溶液)进行了升温实验。结果发现在C-N键伸缩振动谱带范围内,由于CuCl₂的加入,特征峰强度整体大幅下降,峰宽变大,在1 115 cm-1有新峰产生,随温度升高,伸缩振动峰强度逐渐下降,峰形变缓。为了获得C-N键振动内各特征峰随温度的变化情况,采用移动窗口二维拉曼(MW2D Raman)光谱技术,对光谱数据进行分析。结果表明溶液内不同类别的微观团簇对温度的敏锐程度不同,随温度升高,它们之间存在相互转化,且变化速度不同。为了获取溶液内各微观团簇运动的实质,以温度为外扰,采用二维拉曼(2D Raman)光谱对目标溶液进行分析,通过对二维光谱中特征峰进行归属和变化次序判断,发现金属Cu2+的加入,使得溶液体系变得更加复杂,除存在原溶剂内所含的团簇构型,还存在与Cu2+发生溶剂化的团簇构型,它们之间存在着一定的相互转化。利用密度泛函理论对溶液中可能存在的团簇构型进行结构优化和热力学计算,结果证实了Cu2+与DMF存在相互作用,且由此产生的团簇构型[Cu(DMF)_n]2+(n=1~6)的稳定性随n的增大逐渐变差,进一步验证了二维相关光谱分析的可行性与正确性。     

人血红细胞在纳米银膜上的表面增强拉曼光谱研究

将硝酸银和聚乙烯醇加入去离子水中混合后作为电解液,以紫外光激发,用银棒电解得到纳米银膜。用扫描电镜观测纳米银的形貌,发现银膜上的颗粒是紧靠在一起的。以该纳米银膜为基底,用便携式拉曼光谱仪对4个正常人和7个白血病人的血红细胞样品进行了表面增强拉曼散射(SERS)光谱的检测。实验中发现,该纳米银膜对人血红细胞的拉曼散射光谱具有较好的增强的效果和较好的重复性。比较正常人与白血病人血红细胞的SERS谱,存在明显的差别,7个白血病人血红细胞样品在1385 cm-1(吡咯四分之一环伸缩振动)处SERS峰消失,在1425 cm-1处的谱线(CαCm的对称伸缩振动)变宽和变强,对可能的原因进行了分析。     

大肠杆菌基于微波法制备的纳米银胶的SERS光谱研究

在微波法制备的纳米银上获得了大肠杆菌的表面增强拉曼光谱, 大肠杆菌在650、952、1125、1242、1320、1372、1459 cm-1有明显的拉曼振动峰。其中650 cm-1处的振动峰最强, 1124、1320、1372和1459 cm-1处的四个振动峰较弱, 952、1242 cm-1处的二个振动峰强度居中。位于650 cm-1附近的拉曼峰源自于酪氨酸、鸟嘌呤的振动, 952 cm-1属于缩氨酸基团C=C的伸缩振动,1124 cm-1是蛋白质的C-N和C-C伸缩振动引起的, 1242 cm-1则归属于是酰胺 III蛋白的振动, 1320 cm-1是蛋白质的CH变形振动, 1372 cm-1是由酪氨酸振动引起的, 1459 cm-1则是蛋白质的CH2变形振动。     

地塞米松磷酸钠和倍他米松磷酸钠两种差向异构体的FTIR,FT-Raman和SERS光谱研究

检测了地塞米松磷酸钠和倍他米松磷酸钠两种差向异构体的红外光谱(FTIR), 固体和饱和溶液的常规拉曼光谱(NRS)及以银胶为基底的表面增强拉曼光谱(SERS)。通过红外和拉曼光谱的结合,对其各基团的振动模式进行解析,并对峰进行归属和比较。结果表明：两种物质的主要区别是地塞米松磷酸钠的CH₃非对称伸缩振动和对称面内变形振动的拉曼位移较大;依据SERS作用机理和规律,推测两种物质在银胶上主要是通过P—O键、羧基和五元环与银胶垂直吸附。建立了两种差向异构体基于银纳米粒子的吸附模式,实现了对两种物质进行快速鉴别与区分的方法,为进一步研究肾上腺皮质激素类药物提供了十分重要的信息和可靠的参考。     

甘氨酸在正、负电性纳米银上的吸附及振动谱的密度泛函计算

获得了甘氨酸在不同的pH值下在正、负电性纳米银上表面增强拉曼散射光谱(SERS),用B3LYP/lanl2dz计算了甘氨酸-银原子四种不同的吸附方式的拉曼光谱,通过实验结果与理论计算结果的对比,发现有三种理论计算结果与实验结果吻合较好,借助理论计算的结果对甘氨酸在正、负电性纳米银上的可能的三种吸附进行了讨论。     

拉曼和紫外光谱法研究阿司匹林及其与DNA的相互作用

检测了阿司匹林对照品与肠溶片的常规拉曼光谱和表面增强拉曼光谱,归属了各个振动峰位和增强峰位;研究了阿司匹林溶液与DNA相互作用的表面增强拉曼光谱与紫外光谱。结果表明:阿司匹林对照品与肠溶片的NRS及SERS图谱基本一致,药品的辅料对阿司匹林的检测几乎没有影响;在SERS中,阿司匹林分子是通过羧基和苯环垂直吸附在纳米银表面;阿司匹林分子与DNA相互作用的主要键合模式是插入作用,阿司匹林中的苯环和CO插入到DNA双螺旋结构的碱基对之间,为深入了解此类药物的作用机理提供了十分重要的信息和有益的参考。     

基于FRET机理的荧光探针的合成及其对汞离子的识别

基于FRET机理设计合成了一个包含罗丹明6G及香豆素的汞离子荧光探针Rh-6G-coumarin(RC),研究了它的光谱性能及对汞离子的识别作用。在V(C₂H₅OH)∶V(H₂O)=9∶1溶液中加入汞离子后,575 nm处荧光强度迅速增大,荧光由蓝色变为明亮的红色,同时溶液的颜色由黄色变为红色。溶液中其他金属离子,如Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺和Cr³⁺对汞离子的荧光识别没有太大影响。该探针可在较宽的pH ( 4~10)范围内识别汞离子。光谱滴定实验表明,汞离子与RC以2∶1的计量比形成了配合物。     

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。     

SERS of plant material

Colloidal gold and silver were formed by the spontaneous reduction of metal salts by plant tissue—alfalfa seeds, green tea leaves, carrots and red cabbage. The colloids were analyzed using electron microscopy and spectroscopic tools. The reduction process yielded stable gold colloids, but for silver the colloidal particles were bigger and less stable, tending to form aggregates. The formation of metal colloids enabled surface‐enhanced Raman spectra (SERS) measurements, yielding specific vibrational signatures for the plant components in the proximity of the colloids. The main SERS peaks were attributed to nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) and other adenine‐containing materials. Other peaks were assigned to flavins [e.g. flavin adenine dinucleotide (FAD)], chlorophyll, lipids and other biocomponents. Since the SERS spectra did not show any antioxidants common to all four different types of plant tissue, it is proposed that NAD and FAD compounds that play an important role in the respiration process may be involved in the metal reduction process. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

二苯基乙二胺在银胶表面吸附的表面增强拉曼光谱研究

以银纳米粒子作为SERS活性基底,研究了二苯基乙二胺(DPEDA)在银表面的吸附行为,并研究了溶液的pH值和DPEDA的浓度对吸附构型的影响。对比DPEDA的Raman和SERS谱图,可以认为DPEDA是通过氮原子的孤对电子吸附在银胶表面。在酸性介质中DPEDA的氨基被质子化生成胺正离子,导致DPEDA不容易吸附到银胶表面,所以DPEDA的SERS信号强度随着溶液酸性的增加而减弱。DPEDA的浓度变化对其吸附构型中芳香环的取向影响不大,但是其C-N键与表面的角度会有一定的变化。从SERS光谱得到的信息可以加深我们对DPEDA修饰的金属催化剂的多相不对称催化机理的认识。     

SERS as a probe for adsorbate orientation on silver nanoclusters

Surface‐enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy has been used to characterize multilayers of three isomeric aromatic compounds adsorbed on silver nanoclusters. The three structural isomers, all of which adsorb in the carboxylate form onto the silver nanoclusters, bind in two different geometries to the silver surface. Different molecular configurations correlate to differences in bonding strength of these molecules to the silver surface, which can be probed by SERS. For ortho‐hydroxybenzoic acid (salicylic acid), we observed red shifts of major SERS peaks in comparison to the normal Raman vibrations of nonadsorbed crystalline material. For this molecule the steric hindrance between the adjacent carboxylate and hydroxyl groups causes the carboxylate group to rotate from the common flat geometry of benzene substituents on surfaces and bond directly through one of the oxygen atoms to the surface. In this case, strong coordinative bonding between the carboxylate group and the metal surface causes the red shifts in the SERS peaks. For para‐, and meta‐hydroxybenzoic acid, the steric hindrance is less likely since the two functional groups are not at adjacent positions, and therefore these molecules adsorb on the silver surface in a totally flat geometry. For these molecules, in contrast to the ortho isomer, the CO₂ interacts with the surface through an extended π bond, and these molecules are physically adsorbed in the common flat position. Therefore, for the meta and para substituents, we do not observe significant red shifts in the SERS spectrum. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Enhanced Raman characterization of adsorbed water at the electrochemical double layer on silver

Surface enhanced Raman scattering (SERS) from molecular water adsorbed on silver in an aqueous electrolyte is reported. The SERS active water is most probably associated with active sites on the metal which are stabilized by the double layer structure. The line shapes of the primary vibrations associated with the O-H stretch and the H-O-H bend are strong functions of the applied voltage, the electrolyte pH, and the bulk concentration of cations. At least two types of adsorbed water are observed. These data directly demonstrate that the structure of the first layer of water is significantly influenced by interaction with adjacent layers.     

Surface enhanced Raman spectroscopy of aromatic compounds on silver nanoclusters

Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) has been used to characterize multilayers of three different aromatic compounds in the proximity of silver nanoclusters. SERS of mercapto benzoic acid (MBA), which adsorbs onto the silver nanoclusters through the sulfur moiety, exhibits frequency shifts in comparison to the Raman spectrum of crystalline MBA. Conversely, benzoic acid and benzophenone that adsorb through the oxygen species lack these frequency shifts, and show only a typical SERS enhancement. We employed X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), to probe the nature of the binding between the silver and the three different aromatic compounds. Thereafter, we assigned the major Raman peaks of all three molecules to specific molecular vibrations. Overall, this enables us to determine the origin of the observed shifts in the SERS spectrum of MBA and similar molecules.     

表面增强拉曼光谱研究胞嘧啶在银胶上的吸附行为

为探讨胞嘧啶(Cytosine,Cy)在基底银表面的吸附特性和规律,采用表面增强拉曼散射(SERS)光谱对其吸附行为进行分析,并结合量子化学密度泛函理论(DFT)/B3LYP计算方法对Cy分子的常规拉曼光谱(NRS)及Cy与Ag团簇吸附的SERS光谱进行计算,与测定结果进行比对且对其拉曼峰进行系统指认及归属,理论计算结合实测值探讨了Cy在基底Ag上的增强效应和吸附行为。考察了Cy分子在Ag纳米粒子上的不同吸附时间、浓度、pH等条件对SERS光谱的影响及优化,发现pH影响最大,在中性和强碱性条件下的增强效应明显优于酸性。Cy分子存在2种不同的异构体和3种不同的存在形态,并随酸度变化相互转化而达动态平衡。基于Cy在不同pH时的形态分布和相应的SERS变化规律,结合DFT算得的Cy分子中的电荷分布及在银基底表面的吸附机制,详细探讨了酸碱对Cy分子的SRES光谱影响的内因和吸附机理,指出在中性和弱碱性时,是Cy中的N3和O与Ag形成配位吸附;在pH大于11时,N与Ag形成配位吸附,而O与Ag形成共价吸附。