应用于基因分析的最新SERS技术*

表面增强拉曼散射（SERS）是一种基于拉曼散射原理识别生物及化学分子的分析方法。SERS具有灵敏度高、水干扰小、分辨率高、稳定性好等优点,广泛应用于生物分析和生物医学研究领域。近年来,SERS技术在基因分析领域得到迅速的发展,成为国内外研究的热点。本文对应用于基因分析的一些最新SERS技术（包括基因的免标记检测和标记检测）进行较为全面的综述,着重介绍了免标记检测中基于金属纳米粒子和针尖增强拉曼散射的SERS技术,标记检测中基于拉曼活性物、PCR技术、分子信标、基底和标记物的SERS信号放大技术,并概括了基因多组分检测技术及SERS技术的应用前景。     

SERS技术在疾病诊断和生物分析中的应用

表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS)技术以其独特的谱带窄、灵敏度高、抗光漂白、原位和无损等优势,在疾病诊断和生物分析领域得到了越来越广泛的应用。本文介绍了近几年来应用于生物大分子、病原微生物、细胞和活体检测分析中的最新SERS技术,并分别从标记与非标记的角度对其进行了阐述,总结了SERS标记检测生物大分子的基本识别模式,简述了检测低浓度病原微生物的SERS技术,着重评述了SERS检测技术在细胞和活体研究中的应用,并对基于SERS的疾病诊断和生物分析技术的发展趋势进行了初步展望。     

微流控SERS芯片的设计制备及其在细菌检测中的应用

微流控芯片分析平台与表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering,SERS)光谱分析方法结合,充分利用了SERS法所具备的样品前处理简便、检测无损、成分辨识度高以及适宜水环境检测等优点,在生化分析检测领域备受关注。微流控SERS芯片设计及芯片上SERS增强基质的制备是构建微流控SERS芯片分析方法和系统的关键,也是提高检测灵敏度和可重复性的核心问题。该文在介绍微流控SERS芯片的基本构型和功能的基础上,重点综述了微流控SERS芯片上SERS基质的制备方法及其测试效果。基于微电子机械系统(Micro-Electro-mechanical-System,MEMS)加工技术制备的SERS基质,具有纳米粒径有序可控、便于集成制备但增强基质材料种类有限的特点;基于化学沉积和自组装等理化方法制备的SERS基质具有基质种类易拓展、成本低、与微流控通道结合方法灵活等特点。在这些基础上构建的微流控SERS芯片及其分析测试方法和系统,在细菌等许多生化检测领域显示出强大的发展潜力。     

基于核壳型结构纳米粒子的SERS活性基底研究进展

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)作为一种新型分析检测技术,具有检测快速、灵敏度高、非破坏性、原位检测等优点。高灵敏度、高稳定性、高增强能力及高重复性、可循环利用的SERS活性基底的制备是获得较好SERS信号的一个重要因素。与传统的单一组分SERS基底相比,将多种不同功能的纳米材料进行复合,形成的核壳型结构纳米粒子作为一种新型SERS活性基底,不仅能获得更为稳定的SERS信号,还能赋予其富集分离、催化和特异性分子识别等功能。该文综述了近年来基于复合贵金属、磁性材料、半导体、复合有机等核壳型结构纳米粒子的SERS活性基底的研究进展。     

基于SERS探针技术的细胞识别、成像与诊疗

表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS),是指吸附在粗糙的金属纳米结构表面的被分析物,在光照射下其拉曼光谱获得显著增强的异常表面光学现象。近年来,SERS技术已广泛地用于物质检测和生物传感等研究,在生物医学领域表现出巨大的应用潜力并取得了令人瞩目的研究成果。本文回顾了SERS探针技术在细胞识别、成像与诊疗等方面的应用及最新研究进展,重点介绍了SERS细胞探针的构建方法与原理,以及基于SERS探针的细胞检测应用策略,并讨论了SERS探针技术在细胞检测中仍有待解决的关键问题。     

等离子体金属纳米结构在SERS传感及可穿戴应力传感中的应用

等离子体金属(金、银)纳米结构因其特有的理化性能,被广泛应用于表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)传感及可穿戴应力传感领域。其中,SERS是一种应用贵金属纳米材料增强拉曼散射信号的检测技术,该技术灵敏度高、特异性强,已被广泛用于生物医学、环境监测、食品药品检测等领域。随着电子检测技术和柔性电子材料的快速发展,柔性可穿戴传感技术也得到了快速发展,且取得了大量的研究成果。SERS检测技术主要依赖于贵金属纳米增强基底材料,而基于贵金属纳米结构的可穿戴传感元件对人体微应力、微应变的传感具有极高的灵敏度。SERS增强基底材料与可穿戴应力传感元件材料具有互通互用性,将贵金属纳米SERS基底应用于柔性可穿戴式检测,这是SERS检测技术比较新颖的、尚未深入研究的应用领域之一。该文综述了贵金属溶胶纳米结构的材料组成分类以及该类材料在SERS和可穿戴应力传感中的应用,并分析了胶体贵金属纳米结构组成及成分对SERS传感、可穿戴应力传感灵敏度、可重复性及稳定性的影响,最后展望了贵金属胶体纳米结构在SERS传感和柔性可穿戴应用中的发展趋势。     

等离激元激励表面增强拉曼光谱检测技术与仪器

本文总结了近年来基于传播型表面等离激元（Propagafingsurfaceplasmons,PSPs）参与的表面增强拉曼（Surface—enhancedRamanscattering,SERS）技术和仪器方面的研究进展．内容主要包括3部分：（1）基于PSPs激励拉曼散射的装置和技术,包括在消逝场下激发PSPs共振增强拉曼的原理与装置、与表面等离子体共振（Surfaceplasmonresonance,SPR）传感技术的联用及新型结构的长程等离激元激励拉曼技术的研究进展;（2）通过引入局域型表面等离激元（Localizedsurfaceplasmons,LSPs）进一步增强SERS,进而实现PSPs-LSPs共同增强拉曼的超灵敏检测技术,包括在消逝场激发的PSPs基础上,增加纳米粒子实现的PSPs与LSPs共同增强拉曼的原理、装置,以及用该方法进行生物体系的免疫识别检测,此外,还在微纳周期结构上实现了PSPs与LSPs共同激励拉曼;（3）基于PSPs耦合的定向SERS技术,包括在消逝场结构和周期结构上实现SERS定向耦合发射以达到高激发和高收集效率的新技术．     

基于贵金属纳米粒子的SERS活性基底研究进展

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种新兴的分析技术,具有很高的检测灵敏度,可以实现单分子量级的检测,并且能够提供丰富的分子结构信息。将SERS发展成为一种具有实际应用意义的分析技术,其关键是制备灵敏度高、稳定性高、重现性好、选择性高的SERS活性基底。对贵金属纳米粒子表面进行分子修饰,或者将贵金属纳米粒子与基质材料进行复合,可以组成融合贵金属纳米粒子的SERS活性并弥补其缺陷的新型SERS基底材料。本文综述了近年来基于贵金属纳米粒子常见的分子修饰和基质复合型SERS活性基底的研究进展。     

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。     

基于双面透明胶带/AuNPs基底的表面增强拉曼光谱检测烟草中仲丁灵

通过粘贴和剥离手段,将金纳米（AuNPs）溶胶固定在透明双面胶带表面,用于柔性表面增强拉曼光谱（SERS）基底的制备。结合便携式拉曼光谱仪,利用仲丁灵在AuNPs溶胶表面的吸附放大其拉曼信号,实现了仲丁灵的高灵敏检测。结合分散液液微萃取技术处理烟草样品,在消除干扰的同时,提升仲丁灵的检测灵敏度。结果表明,SERS技术对烟草中仲丁灵的检出限为20μg/kg。方法可实现烟草中仲丁灵农药残留的快速测定。     

自组装DNA吸附取向的表面增强拉曼光谱法研究

对金基体上自组装寡聚核苷酸探针杂交前后进行电化学非现场及现场表面增强拉曼光谱(SERS)研究.非现场SERS研究表明,杂交形成的dsDNA在基体表面以A型和B型两种构象同时存在,杂交过程可能伴随DNA链在基体表面吸附取向的变化.根据现场SERS研究结果可知,ssDNA及dsDNA的大多数SERS谱带强度随电极电位正移而降低,尤其是归属于碱基A的两种面外振动模式,谱带变化更为明显.利用SERS表面选择定则判断出随着电极电位由负向正变化,ssDNA及dsDNA螺旋吸附取向由垂直吸附向平躺吸附于金基体表面变化.     

SERS标记纳米粒子用于免疫识别

激光拉曼光谱技术近年来已成为研究生物分子结构常用的光谱手段.尤其在研究水溶液中蛋白质的结构和构象方面发挥了重要作用.然而,常规拉曼光谱的信号强度很低,限制了其在各个领域中的应用.表面增强拉曼光谱(SERS)和表面增强共振拉曼光谱(SERRS)技术可使信号增强6～10个数量级,尤其是SERS技术已发展到检测单分子的水平,更为其在生物方面的应用开拓了新的局.     

基于核酸适体的电化学生物传感器*

核酸适体是一类体外筛选的、可与目标分子高效、高特异亲合的RNA或DNA寡核苷酸片段,与常规识别分子（如抗体等）相比,核酸适体作为一类新型识别分子具有明显特色和优势,已被广泛应用于生物传感等分子识别和应用研究领域。本文就基于核酸适体的电化学生物传感器（标记型和非标记型）的近期进展作简要评述,包括适体简介、标记型（“信号衰减”型、“信号增强”型、酶标记型和纳米粒子标记型）和非标记型电化学适体生物传感器等内容。     

基于MOF@TiN-Ag/银溶胶复合基底的茶碱表面增强拉曼检测

以制备的MOF@TiN-Ag/银溶胶复合基底为表面增强拉曼光谱(SERS)活性基底，对茶碱进行SERS检测，探讨了基于该复合基底的表面增强拉曼技术在药物检测方面的应用。首先，利用电化学阳极氧化结合氨气还原氮化法制备了氮化钛纳米管阵列，随后通过电化学沉积法制备TiN-Ag复合基底，并在其表面原位生长金属有机框架(MOF)包覆层得到MOF@TiN-Ag复合基底，将茶碱与银溶胶混合后滴加在该复合基底上进行表面增强拉曼光谱检测。结果表明，MOF@TiN-Ag/银溶胶复合基底中存在面心立方晶型TiN、金属单质Ag和MOF钴基3种物相；扫描电镜结果显示，TiN纳米管排列整齐，Ag纳米结构呈树枝状均匀分散在其表面；作为隔绝层的MOF粒子形状规整，覆盖在TiN-Ag表面；银溶胶纳米粒子呈圆球状分布在MOF@TiN-Ag复合基底表面。由于银纳米粒子与TiN-Ag复合基底可发生协同增强作用，加之MOF的富集特性，使得该复合基底具有优异的SERS性能，其对茶碱溶液的SERS检出限为1×10^-5 mol/L，检测性能良好。所制备的MOF@TiNAg/银溶胶复合基底拓宽了SERS在药物检测...     

核酸适配体-荧光传感技术在重金属检测领域的应用

重金属污染环境后难以自然降解或无害化,进入有机体后有较强的生物蓄积性,会对环境安全和人类健康造成巨大威胁;此外,有些高毒重金属离子还可作为蓄意投毒、威胁恐吓的恐怖剂。因此,对环境中的重金属离子实现快速、现场检测尤为重要。传统仪器检测方法前处理复杂、成本高、操作需要专业人员,现场应用受限。近年来随着技术的发展和新材料的应用,荧光传感器的灵敏度、便携性及成本等均得到较大改进。其中,基于核酸适配体捕获的荧光传感技术在重金属特异性识别方面更是得到广泛开发和应用。该文从标记型、非标记型及纳米材料辅助等方向,综述了核酸适配体-荧光传感技术在重金属检测领域的应用,以期为重金属的现场快速检测提供思路。     

磁性纳米标记检测技术在生物医学即时检测领域的研究进展

基于磁性纳米材料的磁标记检测技术具有灵敏度高、线性范围广、信号检测便捷等优点。由于生物样品自身磁背景信号极低,相比于光学标记检测技术,磁标记检测技术在蛋白质、核酸、细胞、病原体及生物组织检测中均表现出更高的灵敏度,在生物医学即时检测领域展现了良好的应用前景。该文围绕磁性纳米粒在即时检测领域的最新研究进展,重点介绍了其在蛋白质、核酸以及几类病原体检测方面的应用,并对基于磁性纳米粒的即时检测技术发展方向及应用前景进行了展望。     

SERS活性液芯光纤的制备及超灵敏检测应用

表面增强拉曼光谱 (SERS)和表面增强共振拉曼光谱 (SERRS)技术的发展使拉曼光谱在各方面的应用突飞猛进 .利用粗糙银电极、蒸镀银岛膜、金和银溶胶的自组装膜等方法制备 SERS活性基底 ,可使拉曼光谱对样品的检测浓度达到 1 0 - 7～ 1 0 - 12 mol/ L,目前可在 1 .0 n L 内检测数十个分子[1～ 3] .1 997年 Nie[4 ] 和 Kneipp等[5] 几乎同时报道拉曼检测达到了单分子水平 .表面修饰的光纤作为传感器 ,在实时、原位或现场检测等应用领域的研究十分活跃 [6～ 9] .液芯光纤作为光纤光谱研究的分支 ,以其在液体样品检测中的独特优势备受关注…     

非标记型p53抑癌基因电化学DNA生物传感器的研究

基于发夹型核酸探针的高特异性识别能力以及电活性物质与DNA磷酸骨架间的静电作用,以发夹型核酸作为分子识别探针,电活性物质六氨合钌(RuHex)作为杂交指示剂,构建了一种非标记型检测p53抑癌基因的电化学DNA生物传感器.实验结果表明,在10 μmol/L RuHex溶液中,该传感器对目标DNA具有灵敏的电化学响应,电化...     

基于双核酸适配体的磁珠-SERS标签三明治结构用于SARS-CoV-2病毒表面S蛋白的快速检测

面对新型冠状病毒2019(COVID-19)传播速度极快的情况,发展快速、准确和低成本的诊断方法以检测SARS-CoV-2病毒的特定抗原非常必要。基于逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)的COVID-19检测需要特定的实验室,耗时较长。本文针对SARS-CoV-2刺突蛋白,提出了一种基于核酸适配体特异性识别的一步捕获底物和检测探针的表面增强拉曼光谱(SERS)检测平台。利用模拟病毒(PSV)进行实验,不经预处理,在5 min内用便携式拉曼光谱仪检测SARS-CoV-2病毒及其变异株。实验结果表明,针对模拟病毒的检出限为200 TU/mL。此外,该方法可以检测另外5种SARS-CoV-2的变异病毒株,咽拭子体系中的极限检测限可以达到5 000 TU/mL。实际大批量咽拭子的实验结果可以达到特异性为100%的效果。因此,该平台在SARS-CoV-2的医护点快速诊断中具有很大的应用潜力。     

基于表面增强拉曼光谱技术的芥子气模拟剂快速检测方法研究

该文基于具有单分子水平高灵敏度和指纹图谱高分辨率的表面增强拉曼光谱(Surface enhanced Raman spectroscopy,SERS)技术,以2-氯乙基乙基硫醚(2-CEES)作为芥子气模拟剂,50 nm金纳米溶胶为SERS基底,系统开展了芥子气模拟剂的快速分析检测方法研究。研究结果表明,该方法对2-CEES的最低检出质量浓度为10μg/L,且在大型拉曼和便携拉曼仪器上均获得了稳定重复的结果,有望用于环境水体中芥子气的现场快速定性分析检测。