液相表面增强拉曼光谱传感器的制备方法及其核酸检测的应用

本发明公开了液相表面增强拉曼光谱传感器的制备方法及其核酸检测的应用。该传感器包含检测基底和SERS探针两部分。检测基底为四面体DNA探针修饰的磁核枝杈状金壳纳米颗粒,SERS探针为表面修饰有能与目标核酸杂交的特定碱基序列和拉曼信号分子的金纳米颗粒。检测是,将检测基底、SERS探针与待检测液体样品混合,通过碱基互补配对形成"检测基底目标核酸SERS探针"夹心结构复合物,借助外加磁场分离检测液中的复合物并富集后进行SERS测试,利用SERS信号实现了对于血清中核酸的高灵敏、特异性检测,检测限达到f M,可实现在血清等复杂环境中检测核酸标志物。     

基于自组装纳米金单层膜的全内反射SERS研究

采用静电自组装技术分别在玻璃基片和30 nm厚的金膜表面固定一层金纳米粒子(GNP)制得两种表面增强拉曼散射(SERS)基底,然后通过棱镜全内反射(TIR)激励和背向收集模式分别测试了两种基底上吸附的染料单分子层SERS光谱.实验结果表明两种SERS基底的拉曼增强效果均高度依赖于入射激光的偏振状态,对于玻璃/纳米金SERS基底,s光全内反射导致的拉曼增强因子是线偏振光(p)光的2-5倍,说明该基底上的"热点"位于纳米金单层膜内相邻粒子之间;对于玻璃/金膜/纳米金SERS基底,只有采用p光在特定的全内反射角下才能激发SERS信号,而且测得的SERS信号比玻璃/纳米金基底增强了近30倍.究其原因是p光在金膜表面共振激发的传播表面等离子体与纳米金局域表面等离子体耦合,进而导致显著场增强.实验结果指出在背向收集模式下,由p光激发的SERS信号是非偏振光,包含强度几乎相等的s和p成分.利用玻璃/金膜/纳米金基底还实现了拉曼光定向发射和收集,测得的SERS信号是p光.     

SERS标记的金纳米棒探针用于免疫检测

报道了基于金纳米棒表面增强拉曼散射(SERS)的免疫检测. 将拉曼活性分子对巯基苯甲酸吸附于金纳米棒表面, 制备出SERS标记的金纳米棒探针. 该探针和蛋白抗体结合形成SERS标记抗体. 通过SERS标记抗体、待测抗原和俘获抗体(固体基底上修饰的抗体, 即俘获抗体)之间的免疫应答反应, 将金纳米棒探针组装到固体基底上, 形成SERS标记抗体-抗原-俘获抗体 “三明治”夹心复合体. 待测抗原浓度越大, 固体基底上俘获的金纳米棒探针的数目越多, 从而可通过SERS信号的强弱来检测待测抗原的浓度. 由于金纳米棒的表面等离子体共振(SPR)峰位置可以在较宽的范围内调控, 可通过激发光和SPR的耦合来提高SERS信号, 从而提高免疫检测的灵敏度. 单组分抗原可检出的浓度范围高于1×10－8 mg/mL.     

基于自组装纳米金单层膜的全内反射SERS研究

采用静电自组装技术分别在玻璃基片和30 nm厚的金膜表面固定一层金纳米粒子（GNP）制得两种表面增强拉曼散射（SERS）基底,然后通过棱镜全内反射（TIR）激励和背向收集模式分别测试了两种基底上吸附的染料单分子层SERS光谱. 实验结果表明两种SERS基底的拉曼增强效果均高度依赖于入射激光的偏振状态,对于玻璃/纳米金SERS基底,s 光全内反射导致的拉曼增强因子是线偏振光（p）光的2-5 倍,说明该基底上的“热点”位于纳米金单层膜内相邻粒子之间;对于玻璃/金膜/纳米金SERS基底,只有采用p光在特定的全内反射角下才能激发SERS信号,而且测得的SERS信号比玻璃/纳米金基底增强了近30 倍. 究其原因是p 光在金膜表面共振激发的传播表面等离子体与纳米金局域表面等离子体耦合,进而导致显著场增强. 实验结果指出在背向收集模式下,由p 光激发的SERS信号是非偏振光,包含强度几乎相等的s 和p 成分. 利用玻璃/金膜/纳米金基底还实现了拉曼光定向发射和收集,测得的SERS信号是p光.     

银/金纳米线阵列表面增强拉曼基底的制备及对孔雀石绿的高灵敏度检测

利用种子介导的软模板生长方法制备了金纳米线(Au NWs)阵列, 通过调节生长温度控制Au NWs阵列的形貌, 最后在经硼氢化钠(NaBH₄)清洗过的Au NWs阵列上化学沉积银纳米颗粒(Ag NPs), 制得银/金纳米线(Ag/Au NWs)阵列作为表面增强拉曼散射(SERS)基底. 选用罗丹明6G(R6G)作为拉曼探针分子测定了Ag/Au NWs阵列的SERS性能. 结果表明, Ag/Au NWs阵列作为SERS基底具有高灵敏度、 优异的信号均匀性和良好的稳定性. 使用Ag/Au NWs阵列对孔雀石绿(MG)检测的检出限可低至1×10^-8 mol/L, 线性范围为 1×10^-8~1×10^-4 mol/L. NaBH₄可以在不影响SERS性能的情况下去除Ag/Au NWs阵列上吸附的分子, 使得 SERS基底可以重复使用. 使用Ag/Au NWs阵列对湖水中的MG进行检测, 得到了可靠的回收率, 证明Ag/Au NWs 阵列在检测环境水体中的孔雀石绿上具有应用潜力.     

基于SBA-15的表面增强拉曼基底的制备及对鸡肉和鸡饲料中恩诺沙星的检测

在氨基改性的多孔材料SBA-15表面修饰金纳米颗粒制备了表面增强拉曼(SERS)基底,以四巯基吡啶(4-Mpy)作为探针分子,对基底的SERS性能进行评价.结果显示,利用金纳米粒子在介孔材料中的有效负载形成的结构有利于SERS信号的增强,基底在保存5个月后信号降低幅度较小,稳定性好.将此基底应用于鸡肉和鸡饲料提取液中恩诺沙星的SERS检测,在0.1~1 mg/kg浓度范围内,特征峰的拉曼信号强度与恩诺沙星浓度具有良好线性关系(R~2分别等于0.98和0.99),检测限均达到0.1 mg/kg.该检测方法简单快速、灵敏度高、稳定性好,为SERS技术应用于抗生素的快速检测提供了新的途径.     

介孔SiO_2薄膜增敏SERS基底在消逝波激励下的特性表征

采用溶胶-凝胶分子模板法在50 nm厚金膜表面制备约40 nm厚介孔二氧化硅(MPS)薄膜,然后在MPS薄膜表面静电自组装金纳米粒子(GNP)单层膜,形成的多层膜结构用作表面增强拉曼散射(SERS)基底.利用扫描电镜观测到MPS薄膜具有表面开口多孔结构,有助于小分子向薄膜内快速扩散.基于时域有限差分(FDTD)方法对电场分布的仿真结果指出,在表面等离子体共振(SPR)条件下分布于金膜与GNP之间的消逝场显著增强.由于空间重叠,该增强场能够高效激发MPS内富集的小分子拉曼信号,产生的拉曼信号还可免受金属作用的干扰.利用Kretschmann结构和尼罗蓝(NB)拉曼活性分子测试了Au/MPS/GNP基底在785 nm激发波长下的SERS效果,并与Au/GNP基底进行了比较.结果表明,在SPR条件下,Au/MPS/GNP基底能够导致较强的定向和背向拉曼信号,而且在586 cm-1处的背向拉曼信号强度是Au/GNP基底的40倍,这归功于MPS薄膜.进一步测试表明背向拉曼信号强度与NB浓度成正相关.这意味着Au/MPS/GNP基底具有良好的半定量检测本领.     

介孔SiO2薄膜增敏SERS基底在消逝波激励下的特性表征

采用溶胶-凝胶分子模板法在50 nm 厚金膜表面制备约40 nm 厚介孔二氧化硅(MPS)薄膜, 然后在MPS薄膜表面静电自组装金纳米粒子(GNP)单层膜, 形成的多层膜结构用作表面增强拉曼散射(SERS)基底.利用扫描电镜观测到MPS薄膜具有表面开口多孔结构, 有助于小分子向薄膜内快速扩散. 基于时域有限差分(FDTD)方法对电场分布的仿真结果指出, 在表面等离子体共振(SPR)条件下分布于金膜与GNP之间的消逝场显著增强. 由于空间重叠, 该增强场能够高效激发MPS内富集的小分子拉曼信号, 产生的拉曼信号还可免受金属作用的干扰. 利用Kretschmann 结构和尼罗蓝(NB)拉曼活性分子测试了Au/MPS/GNP基底在785 nm激发波长下的SERS效果, 并与Au/GNP基底进行了比较. 结果表明, 在SPR条件下, Au/MPS/GNP基底能够导致较强的定向和背向拉曼信号, 而且在586 cm^-1处的背向拉曼信号强度是Au/GNP基底的40 倍, 这归功于MPS薄膜. 进一步测试表明背向拉曼信号强度与NB浓度成正相关. 这意味着Au/MPS/GNP基底具有良好的半定量检测本领.     

预聚集法制备单层银纳米粒子膜及其SERS活性研究

提出一种预聚集方法来制备单层银纳米粒子膜, 获得了高活性的表面增强拉曼散射基底. 利用紫外-可见吸收光谱、TEM, SEM等表征手段分析了预聚集程度对银纳米单层膜基底SERS活性的影响. 实验发现该方法制备的银纳米粒子膜的SERS活性与预聚集程度直接相关, 在最优参数下制备的SERS基底具有银颗粒分布均匀、SERS活性均一、增强效果好等优点. 实验分别以罗丹明6G (R6G)、3-巯基丙酸(3MPA)和9-氨基吖啶盐酸盐(9AA)为探针对所制备基底的SERS活性进行了测试, 结果均获得了高信噪比的SERS信号.     

组蛋白乙酰化的耦合增强拉曼散射生物传感方法

提出了一种组蛋白乙酰化修饰检测的耦合增强拉曼散射生物传感新方法. 该方法以金纳米粒子为表面增强拉曼散射(SERS)基底, 表面修饰乙酰化组蛋白H3多肽为识别探针, 对甲氧基苯硫酚(4-MTP)为拉曼标记物, 制备了组蛋白乙酰化修饰检测的SERS纳米探针. 通过紫外可见吸收光谱与动态光散射分析, 证实了组蛋白乙酰化抗体可介导SERS纳米粒子发生可控组装与聚集, 使SERS纳米探针间发生局域电场共振耦合, 产生显著增强的SERS信号. 基于此, 通过待测抗原与SERS纳米探针对抗体的竞争性相互作用, 我们设计了组蛋白乙酰化修饰检测的竞争免疫SERS生物传感方法. 该法操作简便、快速、重现性好, 且裸眼即能进行可视化鉴定. 通过设计不同染料标记的SERS纳米探针, 该法有望实现多种组蛋白修饰的复合检测.     

Simultaneous and multiplex detection of exosomal microRNAs based on the asymmetric Au@Au@Ag probes with enhanced Raman signal

Simultaneous and quantitative detection of multiple exosomal micro RNAs(miRNAs) was successfully performed by a surface-enhanced Raman scattering(SERS) assay consisting of Raman probes and capture probes. In this design, the asymmetric core-shell structured Au@Au@Ag nanoparticles were first synthesized by layer-by-layer self-assembly method and modified with different Raman molecules and recognition sequences(poly A-DNA) to prepare the surface-enhanced Raman probes. Then, the streptavidinmodifie...     

基于聚合物／金属纳米结构镶嵌型柔性基底的表面增强拉曼光谱技术

表面增强拉曼光谱（SERS）技术可极大增强传统拉曼光谱的信号强度,从而拓展拉曼光谱的应用范围．针对SERS技术在分析对象、分析环境的普适性和分析效率方面的限制,本文设计并发展了一种透明、柔性、自支撑SERS基底的制备、保存和使用方法．该基底由聚合物聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和在其表面镶嵌的金属纳米结构组成,可以通过背入射法用于任意形貌样品表面的直接和在线检测．柔性SERS（Ag）基底在R6G水溶液表面的检测限小于1pmol／L．     

纳米Ag/TiO_(2)纳米管阵列基底构建及表面增强拉曼散射光谱检测与降解盐酸四环素北大核心CSCD

将阳极氧化与光还原法结合,在TiO_(2)纳米管阵列(TiO_(2)NTAs)表面修饰Ag纳米粒子,获得一种均匀有序、稳定性高且可循环的TiO_(2)NTAs/Ag活性基底。采用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、表面增强拉曼散射光谱(SERS)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对TiO_(2)NTAs/Ag的组成和结构进行了表征。进一步研究了该TiO_(2)-NTAs/Ag阵列对盐酸四环素(TC-HCl)的SERS响应,结果表明,该复合基底对TC-HCl具有较高的检测灵敏度,在水中检测限可达1×10^(−14) mol/L,而TiO_(2)-NTAs与Ag之间的协同效应对其检测性能的提高起着关键作用。此外,TiO_(2)NTAs/Ag基底在光照下对TC-HCl展示了优异的降解活性,且至少可循环使用8次。表明该TiO_(2)NTAs/Ag基底在环境中有机污染物的SERS检测和降解领域具有潜在的应用前景。     

Surface-enhanced Raman scattering of 4-aminobenzenethiol on silver nanoparticles substrate

Active surface-enhanced Raman scattering (SERS) silver nanoparticles substrate was prepared by multiple depositions of Ag nanoparticles on glass slides. The substrate is based on five depositions of Ag nanoparticles on 3-aminopropyl-trimetoxisilane (APTMS) modified glass slides, using APTMS sol–gel as linker molecules between silver layers. The SERS performance of the substrate was investigated using 4-aminobenzenethiol (4-ABT) as Raman probe molecule. The spectral analyses reveal a 4-ABT Raman signal enhancement of band intensities, which allow the detection of this compound in different solutions. The average SERS intensity decreases significantly in 4-ABT diluted solutions (from 10⁻⁴ to 10⁻⁶ mol L⁻¹), but the compound may still be detected with high signal/noise ratio. The obtained results demonstrate that the Ag nanoparticles sensor has a great potential as SERS substrate.     

用表面增强拉曼散射研究电解法制备的纳米银膜

用一种廉价的电解方法制备了纳米银膜,并详细研究了在这种银膜上的表面增强拉曼散射效果．结晶紫为本实验的检测性分子．通过实验发现,这种银膜用便携式拉曼光谱仪测试并计算出的表面增强拉曼散射的增强因子为603,并对结晶紫的最小检出限为0．1nmol／L．     

High-throughput quantitative detection of triple-negative breast cancer-associated expressed miRNAs by rolling circle amplification on fluorescence-encoded microspheres

Compared with other types of breast cancer, triple-negative breast cancer(TNBC) has the characteristics of a high degree of malignancy and poor prognosis. Early diagnosis of TNBC through biological markers and timely development of effective treatment methods can reduce its mortality. Many Research experiments have confirmed that some specific mi RNA expression profiles in TNBC can used as markers for early diagnosis. However, detecting the expression profiles of multiple groups of miRNAs accord...     

SERS纳米探针对电刺激过程中细胞内产生活性氧的检测

电刺激是用于细胞内紊乱电活动引起疾病的一类重要治疗方式. 在电刺激过程中是否会诱导细胞内活性氧(ROS)水平的改变, 以及常规抗氧化抑制药物与电刺激治疗同时运用带来的影响, 目前尚未有相关研究. 本文设计了一种具有较好生物相容性的金/银核壳纳米棒表面增强拉曼(SERS)活性探针, 用于电刺激过程中细胞内产生ROS的检测. 将该探针与细胞共孵育, 使其内化入细胞, 对细胞进行不同时间的电刺激, 利用拉曼光谱对SERS探针的信号进行检测. 实验结果表明, 随着电刺激时间的延长, SERS信号减弱, 说明细胞内产生ROS的量明显增加. 该传感机制是利用ROS能刻蚀金/银核壳纳米棒的银壳, 从而使其变薄引起SERS信号减弱. 抗坏血酸(AA)和谷胱甘肽(GSH)两种抗氧化抑制剂类药物与电刺激同时运用时, 可观察到它们会对电刺激过程产生的ROS有清除作用. 该研究发展了一类用于细胞内ROS检测的光谱方法, 也为异常的氧化应激和肿瘤治疗过程中的组合用药提供了建议.     

银纳米片在无纺布纤维上的可控组装及其SERS效应

以无纺布(NWF)为支撑基体, 采用两步化学合成法在NWF上原位构建了由间隙为20~110 nm Ag纳米片(AgNS)组装成的AgNS@NWF微纳结构. 扫描电子显微镜(SEM)分析表明, AgNS@NWF具有特殊的层级结构, 该结构可用于表面增强拉曼散射(SERS)研究. 实验结果表明, AgNS@NWF微纳结构具有良好的SERS灵敏度和优异的信号可重现性. 将罗丹明6G(R6G)作为SERS探针分子, 发现R6G的SERS特征峰强度的对数值与R6G水溶液的浓度对数值呈良好的线性关系, 最低检测限可达1×10^?10 mol/L, 表明AgNS@NWF微纳结构具有良好的SERS灵敏度; 当R6G水溶液的浓度为1×10^?5, 1×10^?6和1×10^?7 mol/L时, 610 cm^?1处谱带拉曼散射强度的相对标准偏差分别为3.57%, 3.67% 和8.46%, 优于或接近于以往研究, 表明AgNS@NWF微纳结构具有优异的信号可重现性. 将3-巯基丙酸和三聚氰胺作为SERS的检测分子, 最低检测限分别为1×10^?5和1×10^?6 mol/L. 本文为制备灵敏度高、 信号可重现性优异的SERS基底提供了一种简单、 快速、 成本低廉的方法, 在生物检测和环境监测中具有潜在的应用价值.     

Non-labeling multiplex surface enhanced Raman scattering (SERS) detection of volatile organic compounds (VOCs)

In this paper, we report multiplex SERS based VOCs detection with a leaning nano-pillar substrate. The VOCs analyte molecules adsorbed at the tips of the nano-pillars produced SERS signal due to the field enhancement occurring at the localized surface plasmon hot spots between adjacent leaning nano-pillars. In this experiment, detections of acetone and ethanol vapor at different concentrations were demonstrated. The detection limits were found to be 0.0017 ng and 0.0037 ng for ethanol and acetone vapor molecules respectively. Our approach is a non-labeling method such that it does not require the incorporation of any chemical sensing layer for the enrichment of gas molecules on sensor surface. The leaning nano-pillar substrate also showed highly reproducible SERS signal in cyclic VOCs detection, which can reduce the detection cost in practical applications. Further, multiplex SERS detection on different combination of acetone and ethanol vapor was also successfully demonstrated. The vibrational fingerprints of molecular structures provide specific Raman peaks for different VOCs contents. To the best of our knowledge, this is the first multiplex VOCs detection using SERS. We believe that this work may lead to a portable device for multiplex, specific and highly sensitive detection of complex VOCs samples that can find potential applications in exhaled breath analysis, hazardous gas analysis, homeland security and environmental monitoring.