基于空芯微结构光纤拉曼探针的实验研究

表面增强拉曼散射(SERS)技术可有效增强样品分子的拉曼信号,对生物分子检测具有较高的灵敏性,因此在生化方面有着许多潜在的应用.而将空芯微结构光纤与SERS技术相结合不仅能够远端实时、分布式地检测,同时还可以增加光场与待测物的有效作用面积,减少传统光纤探针无法避免的石英背景信号等问题.本文基于空芯微结构光纤进行SERS探针的制备及性能测试研究,利用真空物理溅射法在空芯光纤内镀纳米Ag膜,从而制备成SERS探针,通过实验检测不同浓度的罗丹明6G (R6G)酒精溶液的拉曼信号.结果表明,在探针的近端正面成功探测到了浓度低至10~(-9)mol/L的R6G拉曼信号,在探针的远端反面探测到的浓度可小于10~(-6)mol/L.该实验结果为研究高灵敏度的SERS探针提供了一种新的手段.     

双金属锥形光纤表面增强拉曼散射探针拉曼增强特性

为了提高金属纳米粒子在光纤表面的富集密度,同时提高光纤表面增强拉曼散射(SERS)复合结构拉曼增强特性的稳定性,提出一种双金属(金和银)锥形光纤SERS探针结构。首先,采用化学还原法制备出形貌均一的金银纳米粒子;然后,采用光诱导的方法实现双金属在锥形光纤上的富集。制备的光纤SERS探针表现出良好的实验效果：对罗丹明6G(R6G)检测到的最低浓度低至10^-10 mol/L;增强因子为2.07×10⁸;相较于单金属银光纤SERS探针,双金属样品的稳定性提高了7倍(96 h后)。     

一种可用于细胞内汞离子可视化检测的荧光探针

将硫代罗丹明6G酰肼(R6GS)应用于水溶液和活细胞内汞离子的荧光成像检测.在测试体系中,R6GS本身溶液无色,荧光非常弱;加入汞离子后,溶液立刻变为粉红色且荧光显著增强,而对其他离子则没有响应,表明该探针分子对汞离子有较高的选择性和较高的灵敏性.荧光光谱显示R6GS对0-1.0×10-5mol/L的汞离子有较好线性关系,检出限为6.25×10-7mol/L.最后,该探针被成功用于官颈癌细胞中Hg2+的荧光成像研究.     

罗丹明6G的三维荧光和共振散射光谱

研究了罗丹明6G(R6G)的荧光光谱、共振散射光谱和吸收光谱,讨论了共振光散射与共振荧光的区别与联系。在罗丹明6G水溶液的三维荧光等高线光谱中,瑞利散射线与荧光等高线有部分相交。共振散射峰(544nm)介于荧光激发峰(530nm)和发射峰(552nm)之间。由光偏振实验,测得R6G共振散射光谱544nm处的偏振度P为0.0105。上述实验结果证明,R6G的共振散射峰主要是共振荧光。共振光散射信号随pH值增大而增强的机理是R6G酸碱平衡移动导致荧光型体的形成。由于自吸收的影响,荧光强度、共振散射光强度与R6G浓度之间不是严格的线性关系。     

罗丹明类荧光探针在重金属和过渡金属离子检测中的应用

作为一种高量子产率的荧光分子,罗丹明常常被选作荧光母体用于金属离子荧光探针的设计合成。该文对近年来罗丹明类荧光探针在重金属与过渡金属离子检测中的应用进行了详细综述,包括作用机理、检测离子、应用范围及检测水平都进行了详细的比较分析。另外,提出了罗丹明类重金属离子荧光探针研究目前存在的问题和今后的发展趋势。     

银覆盖冠状硅柱阵列基底的制备、SERS特性分析及肿瘤标志物miRNA-106a的检测

以聚苯乙烯(PS)小球为模板,采用金属辅助刻蚀和湿法化学刻蚀技术,制备大面积冠状硅柱阵列,再原位生长银纳米粒子后得到银覆盖冠状硅柱阵列(Ag/Si CPA)基底。实验表明,制备的基底具有优良的表面增强拉曼散射(SERS)特性,电磁增强因子达到1.81×10~6。同时,将制备的罗丹明分子(R6G)标记的DNA发卡探针与基底链接,在与miRNA-106a互补杂交后进行SERS信号检测,获得相应的剂量-响应曲线。结果表明,基于(Ag/Si CPA)基底的SERS特性,开展miRNA-106a的检测,具有特异性好和灵敏度高的优势,检测范围为1 fmol·L~(-1)～100 pmol·L~(-1),检测极限为0.917 fmol·L~(-1)。此外,与实时荧光定量多聚核苷酸链式反应(RT-qPCR)方法相比,不仅检测结果一致,而且基于SERS光谱技术的检测方法具有更高的灵敏度。     

锥柱型光纤探针在表面增强拉曼散射方面的应用

基于生化分子检测技术高灵敏度、小型化的需求,近些年国内外相继提出一种用光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针进行拉曼信号检测的方法,此检测方法不仅能实现远端检测和原位检测功能,而且具有很高的灵敏度.本文通过简单的管式腐蚀法制成一种锥柱组合型光纤探针,并通过静电引力将银纳米颗粒结合到硅烷化的二氧化硅光纤探针表面.用罗丹明6G(R6G)溶液的检测极限来表征该光纤探针的活性和灵敏度,通过优化银纳米颗粒的自组装时间为30 min,光纤探针直径为62μm,制备出高灵敏度的光纤SERS探针,远端检测R6G的检测极限可达到10~(-14)mol/L.因此,该光纤SERS探针在分子检测方面有巨大的应用前景.     

一种对Fe(Ⅲ)进行裸眼识别和检测探针的荧光性质

设计合成了甲苯2,4-二异氰酸酯桥联纳米Fe3O4和罗丹明6G的PEG基荧光探针试剂。并用红外光谱、热重分析、透射电镜方法进行了表征。该探针与Fe3+结合显示红色,可以作为一种裸眼检测的试剂用于溶液中Fe3+的检测。该探针对Fe3+具有很强的选择性和高的灵敏性,荧光滴定法研究表明,对Fe3+的检测的灵敏度达到l.5×10-9 mol.L-1,即使溶液中在Fe2+,Mn2+,Ni 2+,Y3+,Eu3+,Ce3+,La3+,Pr3+,Cd2+,Cr3+,Sm3+,Cu2+和Zn2+等共存的条件下,该荧光探针能够高选择的识别出Fe3+,检测不受干扰。而且该探针分子能够穿透HeLa细胞检测细胞内的Fe3+,对细胞有较好的标记功能。该荧光探针试剂有很高的水溶性,且合成过程简单,易于操作。     

用于快速检测铅离子的新型双发射碳点比率荧光探针

碳量子点(CQDs),一类具有显著荧光性能的零维碳纳米材料,是近年来生物传感应用研究的热点材料。铅在化妆品、工业污染等环境的来源众多,吸入或误食吸附在颗粒物上的铅都会造成铅中毒,从而引发各种疾病,因此快速检测Pb²⁺含量在临床医学应用中极其重要。基于CQDs的荧光特性,提出了一种新型蓝、红双发射比率荧光探针用于快速检测Pb²⁺含量,采用透射电子显微镜、荧光光谱等多种手段对探针的形态结构与性质进行表征、检测和分析,对Pb²⁺响应探针的光学特性以及应用可行性等进行了深入研究。双发射碳点通过与自身的对比标定,有效避免外界环境的干扰,从而提高对被测物浓度的检测效果和灵敏度。该探针采用水相合成,步骤简单可重复性高,且能够在短短几秒内对Pb²⁺实现快速响应,检测过程无需借助大型仪器,仅在紫外灯辅助下便可裸眼观测到比率探针荧光从蓝色到红色的变化,可用于即时检测。在符合目前医学应用的Pb²⁺浓度范围0～0.5 mg·L^-1内,两种荧光基团之间的荧光强度比I_BCD...     

基于整体柱的超灵敏表面增强拉曼检测

本文提出了一种全新的基于整体柱材料的SERS检测方法。通过将探针分子和银溶胶混合后滴加在整体柱上, 我们可以得到浓度低至10-18 mol/L的罗丹明6G(R6G)及10-16 mol/L的对巯基苯胺(PATP)的SERS信号。利用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)对银溶胶及整体柱材料进行了表征。通过实验结果可以初步推测, 整体柱材料的表面形态和孔结构可以促进银溶胶产生“热点”。     

二阶导数同步荧光光谱测定卷烟主流烟气中的苯并(a)芘

研究了卷烟主流烟气粒相物中苯并(a)芘(BaP)的同步荧光及其一阶和二阶导数光谱, 发现二阶导数同步光谱可明显减少背景及BaP同系物对BaP测定的干扰。据此建立了一种固相萃取-二阶导数同步荧光光谱法测定卷烟主流烟气粒相物中BaP的新方法。方法检测限为0.2 ng·mL-1,平均回收率为80.2%～86.2%,相对标准偏差为2.64%～3.02%。     

高效液相色谱测定卷烟及其主流烟气中的维生素E

样品用饱和抗坏血酸乙醇溶液萃取,ZORBAX Extend-C18（5μm,4.6×150mm）色谱柱及FLD检测器在激发波长为298nm,发射波长为325nm下检测,流动相为100%甲醇。采用外标法定量,线性相关系数为0.99996,检出限为0.12μg/mL,卷烟及其主流烟气中维生素E平均回收率分别为97.0%和97.4%,RSD分别为0.70%和4.70%。研究表明：烤烟型卷烟烟丝比混合型卷烟烟丝中维生素E含量高,烤烟型卷烟主流烟气比混合型卷烟主流烟气中维生素E含量高,维生素E从卷烟烟丝到主流烟气的迁移率为7%—16%。     

卷烟主流烟气中巴豆醛在线光谱分析方法研究

卷烟主流烟气是卷烟燃烧时被人体吸食到体内的主要气体,其减焦降害已成为全社会高度关注的问题。在各种卷烟主流烟气组分中,巴豆醛以其强烈的基因毒性,成为国家规定的卷烟中七种主要有害指标物之一。传统的巴豆醛分析方法大都采用高效液相色谱法等实验室分析方法,需繁琐的样品前处理过程,无法测量巴豆醛的实时浓度,难以准确评估巴豆醛对人体健康的影响。为了快速、准确地检测卷烟主流烟气中的巴豆醛组分,本研究搭建了一套可以直接与吸烟机耦合的傅里叶红外光谱分析系统（FTIR）,并创新性开发过采样数据驱动光谱分析方法（ODDSA）,从复杂、变动的卷烟主流烟气中准确提取巴豆醛的光谱组分信息。ODDSA方法从实验设计入手,采用随机设计的思路尽可能模拟实际卷烟样品的分布范围,以构建具备良好光谱数据结构的样品集。在此基础上,创新性地将高密度小波变换引入红外光谱数据的处理过程中,以时/频双域过采样的方式提升了光谱解析分辨率,进而降低了其他基质组分对巴豆醛光谱信息的干扰。最后,发展改良竞争自适应重加权采样方法,从多倍冗余的高密度小波系数中准确提取待测物质的最佳变量组合,由此构建高质量的巴豆醛光谱定量分析模型。为了验证ODDSA方法的有效性,实验中采集了15种典型市售卷烟品牌,每个品牌在线采集8支样品的主流烟气红外光谱,随后采用随机挑选的25个验证集样本对ODDSA方法进行验证。结果表明,检验集的线性拟合系数为0.971,相对均方根误差为5.5%,其预测精度能有效满足卷烟主流烟气中巴豆醛的在线分析需求,并可拓展到环境二手烟气中其他组分的在线监测,进而为吸烟与健康评估提供全新手段。     

Determination of arsenic species in mainstream cigarette smoke based on inductively coupled plasma mass spectrometry

In this work, arsenic species in mainstream cigarette smoke condensates was systemically studied with inductively coupled plasma mass spectrometry. A single particle inductively coupled plasma mass spectrometry was utilized for analysis of the physical forms of arsenic, and no particle arsenic was observed in mainstream cigarette smoke condensates. The solvent extraction experiments proved that the water-soluble arsenic was the main species in mainstream cigarette smoke condensates, which was consistent with the result of single particle inductively coupled plasma mass spectrometry. Furthermore, speciation of arsenite, arsenate, monomethylarsonic acid, and dimethylarsinic acid was investigated using high performance weak anion exchange chromatography coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry detection. The developed high performance liquid chromatography coupled inductively coupled plasma mass spectrometry method was successfully applied to the determination of arsenic species in mainstream cigarette smoke condensates with satisfactory recoveries. Four arsenic species were detected in the mainstream cigarette smoke condensates from four brands of commercial available cigarettes, and there was a great difference between the arsenic content and composition among the different brands of cigarettes. It is found that arsenate was the main species in all tested cigarette samples.     

混酸捕集-原子吸收光谱法测定主流烟气中的铅和镉

研究建立了用盐酸-硝酸混酸捕集主流烟气中铅和镉,并用原子吸收光谱法测定其含量的方法.对主流烟气中铅和镉的捕集条件和捕集液处理条件进行优化,并与常用的剑桥滤片法进行比较,对原子吸收光谱法测定主流烟气中铅和镉含量的回收率、精确度进行了试验,同时选取了5个烤烟型和1个混合型卷烟样品进行检测实验.结果表明:用10％盐酸+5％硝...     

FTIR技术应用于香烟烟气的分析

文章采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合气溶胶流管技术(AFT)和衰减全反射技术(ATR)分别得到香烟整体烟气和气溶胶的红外谱图。通过解析红外谱图可得到丰富的基团振动信息,1 230 cm-1处为酚类化合物的C—O伸缩振动峰,1 735 cm-1处的尖峰为羧酸中羰基的伸缩振动峰。由于烟气中气体占主要比例,所以CO在2 118和2 170 cm-1出现较强的双峰,2 343和2 362 cm-1为CO₂特征吸收峰,其强度远远高于其他峰的强度。而气溶胶谱图中最明显的不同就是CO峰消失,CO₂峰强度也大大减弱。因此将两种技术结合,特别是通过分析对比某些特征峰的变化,得到香烟烟气所发生的化学变化、组分挥发以及形态聚集等动态变化过程。为分析香烟燃烧产物提供了一个新思路,且不需对样品进行预处理,具有方便、快捷、无损等优点。     

超高效液相色谱法测定卷烟生物碱向主流烟气的迁移率

建立超声萃取-超高效液相色谱法测定可替宁、降烟碱、麦斯明、新烟碱和烟碱5种烟丝生物碱向主流烟气迁移的方法。以5%氢氧化钠和乙醇溶液为溶剂,对卷烟烟丝样品和烟气样品进行超声萃取30min,将萃取液过固相萃取小柱,0.22μm滤膜,直接用配置TUV检测器的超高效液相色谱进行分析,测得可替宁、降烟碱、麦斯明、新烟碱和烟碱向主流烟气的迁移率。结果表明：该法适合批量卷烟烟气中5种生物碱的快速分析。     

差分光学吸收光谱法研究卷烟主流烟气NO_2

利用差分光学吸收光谱(DOAS)仪对不同品牌卷烟主流烟气中的NO2进行连续、实时、在线测量,使用RM200型转盘式20孔道吸烟机,一次将20只卷烟顺序输送到吸烟转盘上,间隔3 S依次点火,并将卷烟烟气通入与之直接相连的总光程为31.5 m的怀特池,利用差分光学吸收光谱技术,町在6～7 min之内完成对整只卷烟的逐口测量.提高了测量结果的时间分辨率.抽吸开始时,怀特池气压被抽到5.2×104Pa,所有卷烟完成测量时,气压恢复到1.03×105Pa;抽吸结束后,怀特池中NO2的浓度在0.89 mg/m3和1.54 mg/m3之间.比较不同品牌的卷烟,主流烟气中NO2浓度有明显差别,特别是混和型卷烟比烤烟型高83%,该技术对卷烟烟气成分的快速检测提供了,一种简便的方法.     

3种方法捕集卷烟主流烟气中的砷

分别采用10％盐酸+5％硝酸、10％盐酸和剑桥滤片捕集主流烟气中的砷,捕集后10％盐酸+5％硝酸和10％盐酸用水浴沸腾加热3h,剑桥滤片用10％盐酸+5％硝酸超声浸提1h,处理后的样品用原子荧光光谱法检测砷,3种方法的平均回收率分别为94.3％、99.8％、96.3％,3种方法捕集主流烟气中砷的相对标准偏差在6.90％...     

ESR Study on Scavenging Effect of Squalene on Free Radicals in Mainstream Cigarette Smoke

Radicals in mainstream cigarette smoke (MCS) have been proposed to contribute to the harm caused by cigarette smoking. In the present study, we used natural antioxidant, squalene, to treat cigarette filters and tobacco for scavenging gas- and particulate-phase free radicals in MCS. The scavenging activities of cigarette filter and tobacco containing squalene against gas and particulate-phase free radicals were detected and quantified using spin-trapping or directly electron spin resonance spectroscopy method. The results revealed that squalene could significantly scavenge gas- and particulate-phase free radicals in MCS in a dose-dependent manner. The radical-scavenging activity of cigarette filter treatment was higher than that of tobacco treatment, irrespective of either gas-phase free radicals, or particulate-phase free radicals in MCS. Among them, 3 mg squalene/filter treatment showed that the highest scavenging effects against gas- and particulate-phase free radicals were 35.9 and 35.4%, respectively. The use of squalene as potential scavenger for reducing free radicals in cigarette smoke is discussed.