土壤碱解氮含量可见/近红外光谱预测模型优化

可见/近红外光谱技术是土壤成分检测的有效工具。波长筛选对可见/近红外模型土壤属性的预测精度有重要影响。以宁夏吴忠地区75个水稻土样为研究对象，利用可见/近红外光谱技术采集土壤样品光谱，采用SPXY （Sample set partitioning based on joint X-Y distance）方法选取了校正集和预测集样本，比较了分别采用Savitzky Golay平滑（SG smoothing）、多元散射校正（Multiple scatter correction，MSC）、标准正态变量变换（Standard normal variate，SNV）3种预处理方法对光谱数据处理后建立土壤碱解氮偏最小二乘法模型和原始光谱数据建模的效果。在此基础上，分别采用遗传算法（Genetic gorithms，GA）、连续投影算法（Successive projections algorithm，SPA）、竞争性自适应重加权算法（Competitive adaptive reweighted Sampling，CARS）、随机蛙跳（Random frog，RF）进行波长筛选，最后应用偏最小二乘法建立基于不同波长筛选方法的土壤碱解氮含量预测模型。研究表明，由于仪器性能稳定，样品的颗粒度比较小和均匀，本次实验原始光谱数据建模效果最好；各种波长筛选方法均可有效减少参与建模的波长数，且连续投影算法优于全谱建模，所选波长数仅为全谱波长数的1%，其预测决定系数（R²）、预测均方根误差和相对分析误差值分别为0.726，3.616，1.906。这表明连续投影算法可以有效筛选水稻土碱解氮敏感波段，为土壤碱解氮传感器开发提供技术支持。     

基于SERS的磁性试纸制备及其对亚硝酸根的检测研究

硝酸盐是食品加工生产过程中的一种常用食品添加剂,具有致癌性和致畸性,过量食用可以致命,快速现场灵敏检测亚硝酸盐具有重要现实意义。然而,基于传统的亚硝酸盐的检测方法包括氧化还原滴定法、分光光度法、荧光光度法、原子吸收光谱法、色谱法等,检测过程繁琐、耗时、无法满足现场检测的需求。本文采用金纳米棒和Fe_3O_4/TiO_2/Au NRs磁性复合物在超疏水材料表面进行自组装,形成具有优异SERS性能的磁性试纸。在酸性条件下,该磁性试纸表面吸附的4-氨基苯硫酚与待测的亚硝酸根进行偶合,利用偶合产物的SERS信号,从而实现亚硝酸根的定性及定量检测。该磁性试纸具有优异的SERS性能和磁性,且耐腐、耐污、携带方便。在食品、环境、生物样品等复杂样品中亚硝酸盐的现场、快速、高灵敏检测具有广泛的应用前景。     

巯基聚乙二醇5000修饰的金溶胶的稳定性: 从DLVO稳定到空间稳定

研究了α-甲氧基-ω-巯基聚乙二醇(mPEG-SH, 5000 MW)修饰的金溶胶的稳定性, 初步探讨了其稳定机制. 将线性mPEG-SH通过巯基化学吸附于金溶胶表面, 可形成高分子层包被的金溶胶. 研究结果表明, PEG修饰的金溶胶可以在pH＝1～13.5或盐浓度高达1.20 mol/L的较苛性条件下保持稳定. 这是由于金溶胶表面吸附的高分子保护层为溶胶提供了新的空间稳定, 取代了溶胶原来的DLVO稳定(实质是电荷稳定). 因而, PEG保护的金溶胶在很大程度上克服了DLVO稳定的溶胶对环境敏感、易聚沉的缺点, 能在复杂的条件(如生理条件)下应用. 鉴于PEG的水溶性、无毒性和生物亲和性, 这种具有较高稳定能力的金纳米粒子/PEG复合体结合了金纳米粒子和PEG的优异性能, 可作为生物纳米探针用于复杂条件下的生物分析.     

基于非接触式电导信号的土壤速效钾含量检测方法

该文针对土壤中速效钾含量采用传统测定法操作复杂、检测时效滞后的问题,建立了基于非接触式电导检测信号快速检测土壤速效钾含量的分析方法。采用高效毛细管电泳/非接触式电导检测仪获取河南潮土的非接触式电导检测信号,并使用导数法与高斯曲线拟合法相结合进行初步峰谱识别,按条件进行峰值过滤后,引入基于Levenberg-Marquardt(L-M)的高斯分峰拟合算法,实现了单峰和重叠峰的拟合计算,得到高斯峰和相应的特征参数,包括峰位、峰高、半峰宽和峰面积;最后将拟合得到的高斯峰及相应的特征参数表征原始非接触式电导检测信号离子峰谱信息结合偏最小二乘法(PLS),确定特征参数与土壤速效钾含量的关系,建立模型,实现了对土壤中速效钾含量的预测。结果表明,将基于L-M的高斯分峰拟合算法结合偏最小二乘法应用于非接触式电导检测信号测定土壤速效钾含量时具有较高精度,回归模型决定系数(R~2)为0.856 4,相对分析误差(RPD)为2.639,适用于土壤速效钾的快速检测分析。     

空间稳定的SERS标记金纳米棒探针用于免疫检测

报道了空间稳定的表面增强拉曼散射(SERS)标记的金纳米棒探针在免疫检测方面的应用.该探针是将拉曼活性分子4-巯基苯甲酸和生物亲和性高分子α-巯基-ω-羧基聚乙二醇共吸附于金纳米棒表面而制得.其中,聚乙二醇高分子链为探针提供保护作用和空间稳定,使之可以耐受较苛性的条件;其端位的羧基与抗体等靶向实体结合,从而赋予探针检测识别功能.当探针检测待测抗原时(通过固体基底上的捕获抗体、待测抗原和探针上的抗体之间的特异性结合,形成经典"三明治"夹心结构),探针上4-巯基苯甲酸的SERS信号就能示踪出这种识别.该探针对单组分抗原的检出浓度能低至1×10-9 mg·mL-1.     

花状银微纳米结构的合成及SERS性质

通过简便的水溶液方法制备出一种新颖的由纳米片组成的花状银微纳米结构,采用XRD,SEM,TEM,HRTEM和SAED等手段进行了表征.考察了反应体系pH值对产物形貌的影响,并对花状银微纳米结构的形成机理进行了初步探讨.所制得的微纳米结构由许多纵横交错的纳米片组成.实验结果表明,制备的银微纳米结构作为表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)的基底具有很强的活性.     

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.     

金银双金属纳米壳层结构的SERS活性研究

利用磁控溅射技术在组装整齐的微球表面依次镀上银、金薄膜,获得双金属纳米壳层结构。以对巯基苯胺(p-ATP)为探针分子,研究了该壳层结构在不同激发线下SERS增强差异。测试结果表明,金银双金属纳米壳层结构在780nm激光下具有很好的SERS增强效果,并随着外层金膜厚度的减小而逐渐增强。对各个基底的增强因子进行计算可知,基底的表面等离子体共振(SPR)峰与激发线的匹配程度越好,其增强因子越大。由于金的高稳定性和良好的生物相容性,该基底在SERS生物传感方面具有很大应用潜力。