基于静电自组装银膜的急性粒白血病氧合血红蛋白表面增强拉曼光谱研究

文中基于高效、生物兼容性纳米结构银膜,采用便携式拉曼光谱仪分别对10个健康人和10个急性粒白血病患者的氧合血红蛋白进行了表面增强拉曼散射(SERS)光谱的研究。实验发现,健康人与急性粒白血病患者的氧合血红蛋白SERS光谱存在显著差异:(1)健康人氧合血红蛋白SERS光谱中位于340cm-1附近很弱的拉曼峰在急性粒白血病患者的SERS光谱中变的很强;(2)健康人氧合血红蛋白SERS光谱中位于655 cm-1附近的拉曼峰在急性粒白血病患者SERS光谱中蓝移到670 cm-1附近,同时在727cm-1附近出现一个新的拉曼峰;(3)对健康人和急性粒白血病患者氧合血红蛋白SERS光谱中位于472、814、1335、1423和1588 cm-1处的拉曼峰相对强度比研究发现,相对强度比I814/I472,I1335/I472、I1423/I472和I1588/I472可以作为较好的区分健康人和急性粒白血病患者的SERS光谱诊断指标,这为基于SERS光谱技术进行急性粒白血病诊断提供了初步实验依据。     

β-巯基乙胺的振动拉曼光谱及其在银膜上的SERS研究

利用电解法制备的纳米银膜对β-巯基乙胺进行了SERS检测,发现其具有较好的增强效果。同时使用Hartree-Fock理论,以6-311++G(d,p)为基函数计算出了β-巯基乙胺分子的拉曼光谱。用便携式拉曼光谱仪测得巯基乙胺固体的拉曼光谱,通过比较发现理论值与实验值符合的较好。并进行正常拉曼光谱(NRS)与SERS谱的对比,分析了β-巯基乙胺分子在银膜上的可能吸附方式。     

胞嘧啶核苷在纳米银膜上的NIR-SERS光谱检测

采用一种高活性的纳米银膜作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,以近红外激光(785 nm)作为激发光源,对胞嘧啶核苷(胞苷)水溶液(10-2～10-8 mol·L-1)进行了近红外表面增强拉曼散射(NIR-SERS)光谱检测。实验结果表明,当胞苷水溶液浓度等于或低于10-7 mol · L-1时,可在300～2 000 cm-1范围内获得信噪比较好的NIR-SERS光谱。将胞苷水溶液(10-2～10-5 mol · L-1)分别滴在10片不同的纳米银薄膜上进行检测,结果表明该纳米银膜体现出了较好的光谱重现性。通过对纳米银膜表面形貌进行表征发现聚乙烯醇(PVA)包覆的纳米银颗粒在铝片表面形成“草状”结构。并通过对吸附了胞苷分子的纳米银膜进行紫外-可见光反射光谱检测,发现在800 nm处出现等离子共振峰。因此采用785 nm的近红外激光作为激发光时,该体系能够体现出强烈的表面等离子共振(surface plasmon resonance, SPR)特性。同时采用DFT-B3LYP/6-311G对胞苷分子进行了拉曼光谱计算,计算所采用入射光波长为785 nm,通过计算结果与实验测得的胞苷固体的拉曼光谱对比发现在300～2 000 cm-1范围内两者匹配得较好,进而对其振动进行了归属。最后通过比较胞苷的拉曼光谱和NIR-SERS光谱对胞苷分子在纳米银膜上的可能吸附方式进行了分析。分析结果表明胞苷分子主要为其核糖部分吸附纳米银颗粒上,同时该分子的17NH₂基团可能靠近局域电磁场增强区域。     

内吞金纳米粒子的鼻咽癌细胞SERS光谱

采用内吞方法将金纳米粒子引入细胞内,测试分析单个活性CNE-1鼻咽癌细胞的常规拉曼光谱和SERS光谱,并对其进行初步谱峰归属。CNE-1细胞的常规拉曼光谱有6个主要的拉曼峰:718,1001,1123,1336,1446和1660cm-1;沉积于细胞内的金纳米粒子强烈地增强了细胞内生化物质拉曼信号,在内吞金纳米粒子的CNE-1细胞的拉曼光谱中出现了20多个SERS拉曼信号,主要拉曼峰的强度明显高于常规拉曼信号。DNA骨架振动(1026,1097,1336和1585cm-1)证明金纳米粒子通过内吞作用而进入细胞核内。结果表明,基于胶体金SERS技术可能为活性鼻咽癌细胞内生化物质的探测提供一种高灵敏的方法。     

基于银胶纳米颗粒的痕量三硝基甲苯的表面增强拉曼光谱的实验研究

近年来对作为典型的硝基苯环类炸药的三硝基甲苯(TNT)的痕量检测受到越来越多的关注。将银胶纳米颗粒作为表面增强拉曼散射(SERS)基底,研究了10-6 mol.L-1的TNT的表面增强拉曼光谱的优化实验条件,重点研究了氯化钠溶液(NaCl)的含量以及碱性水解对TNT的表面增强拉曼光谱的影响。实验发现SERS样品中如果没有加入NaCl溶液,将观察不到TNT的SERS谱。加入的NaCl的含量必须在某一个范围之内才能观察到TNT的SERS谱,而且在这个范围之内,随着NaCl含量的增加,TNT的1 392cm-1处的拉曼峰出现先增大后减小的现象。对NaCl在TNT的SERS中的作用给予了理论解释。研究还发现TNT分子经过碱性水解后,与银纳米颗粒之间的吸附作用增强,其SERS谱的强度明显优于未经碱性水解的SERS结果。     

氟虫氰表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究（英文）

2017年8月初,荷兰发现大范围鸡蛋受杀虫剂氟虫腈污染。用拉曼光谱检测的方法对解决氟虫腈检测问题做了一定的探索。为了获得氟虫腈分子的分子结构振动信息,根据密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函和6-311G++(d,p)基组,对氟虫腈分子进行了几何结构优化和频率计算,得到了该分子的稳定构型和全部振动模式,计算了氟虫腈分子稳定构型的拉曼散射光谱。利用HORIBA公司的T64000型光栅共聚焦显微拉曼光谱仪采集了FP的拉曼光谱并配合使用Ag/Cu纳米基底采集了表面增强拉曼光谱,较强峰出现在211,308,350,867,1323和1432 cm-1处,次强峰出现在254,407,443,463,511,607,646,712,800,1065和1639 cm-1处。结果表明,理论计算得到的振动频率与实验测量值在全部较强峰处和部分次强峰处吻合的较好。并对FP分子200~2000 cm-1区间内各频率谱线对应的振动模式进行了归属指认,6个较强峰依由小到大的次序分别指认为21H-22H蜷曲振动,10F-11F变形振动和21H-22H面外摇摆振动,15N-22H蜷曲振动,6C伸缩振动和21H面内弯曲振动,苯环呼吸振动和9C伸缩振动,7H-8H面内弯曲振动。发现表面增强拉曼光谱相对于拉曼光谱整体有微小的频移,两者整体吻合较好,表面增强拉曼光谱中211,867,1400和1432 cm-1处的峰得到了选择性增强,根据表面增强拉曼光谱的选择定则,解释为相关振动峰的原子与银衬底表面或许为接近垂直的状态,并可能与银表面吸附。下一步计划将氟虫腈混入鸡蛋中,对氟虫腈在鸡蛋中不同浓度情况下进行指认研究。研究结果可为氟虫腈的拉曼光谱分析提供理论依据,将促进食品和农产品中氟虫腈残留的快速检测和在线检测研究。将拉曼光谱作为对传统化学检测方法的补充。     

结晶紫在纳米磷化镓粉体表面吸附的表面增强拉曼光谱分析

利用Raman光谱对结晶紫(Crystal Violet,CV)在纳米磷化镓(GaP)粉体表面的吸附状态进行了分析.结果表明:与普通拉曼散射谱(Normal Raman Scattering,NRS)相比,结晶紫表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)谱的4种振动模式,即:中央键的呼吸振动、环-C -环面外弯曲振动、环C-H面外弯曲振动以及N-环伸缩振动,在纳米GaP粉体表面得到增强;通过分析吸附前后结晶紫拉曼散射峰相对强度的变化,确定了结晶紫在纳米GaP粉体表面的吸附取向,并对其表面增强散射机理进行了探讨.     

半胱氨酸作为耦联剂制备的纳米银膜上的SERS研究

在直流10V电压下电解聚乙烯醇和硝酸银的混合液3h制备纳米银胶,将经过半胱氨酸修饰后的载玻片浸入银胶24h制得纳米银膜。用紫外可见分光光度计对银胶进行了观测,由于其吸收峰半高宽较窄可知银胶中纳米银颗粒粒径分布较为均匀。同时,使用扫描电镜对银膜进行了表征。通过对半胱氨酸分子SERS信号的分析得出了纳米银粒子在玻璃表面上可能的组装方式。以结晶紫(Crystal Violet)和孔雀石绿(Malachite Green)作为探测分子,采用便携式拉曼光谱仪测得两种分子不同浓度下的SERS谱。发现该方法所制得的纳米银膜有很好的表面增强效果。最后分析了半胱氨酸分子SERS信号对探针分子光谱的影响。     

以PAA为模板制备SERS基底及对三聚氰胺的检测

采用热蒸镀的方法直接在多孔氧化铝(porous anodic alumina,PAA)模板上蒸镀几微米的银膜,然后在HCl溶液中溶解掉模板,得到表面具有纳米尺度规则结构的银膜作为表面增强拉曼散射(surface-en-hanced Raman spectra,SERS)基底,并在该基底上测量了吡啶溶液(0.01 mol.L-1)的增强拉曼光谱,发现平均增强因子大于105。与直接在载玻片上蒸镀的银膜相比,具有纳米尺度规则结构银膜的增强效果提高了30倍。改变激发光功率测量吡啶的拉曼光谱,和普通拉曼散射一样,增强拉曼光谱的峰值强度随激发光强度线性变化,并在该基底上测量了三聚氰胺的拉曼光谱,发现在1 mW的激发功率下对于三聚氰胺的检出限为2.5 mg.L-1。     

表面等离子体共振与表面增强拉曼散射相关性研究

本实验利用实验室搭建的SPR-SERS显微拉曼光谱仪同时检测了吸附在40 nm银膜上的4-amin-othiophenol(4-ATP)自组装膜的表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,简称SPR)消光谱及表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,简称SERS)光谱,研究了两者之间的相关性。实验发现随着SPR吸收的增强,SERS强度也急剧增强,在SPR共振角附近SERS强度是远离共振角处的20多倍。因此在共振角附近能够极大的提高SERS的检测灵敏度并扩展SERS的应用。     

孔雀石绿在自组装纳米银膜上的SERS

电解法制备了自组装纳米银膜。用紫外可见分光光度计和透射电镜对电解出的银胶进行了观测,并且用扫描电镜对制备好的银膜进行了表征,发现银膜上的纳米银颗粒是银胶中颗粒的二聚体和三聚体。我们得到了孔雀石绿的SERS谱,发现自组装纳米银膜对于用SERS检测孔雀石绿具有很好的增强效果,检测的下限是10-10M。另外,我们对所测不同浓度的孔雀石绿的指纹峰面积进行了分析,发现峰面积随浓度的变化有很好的线性关系,这对以后进行定量分析打下了基础。本实验说明用电解法制备的自组装纳米银膜对于检测孔雀石绿具有很好的应用前景。     

Surface‐enhanced Raman scattering (SERS) spectra of hemoglobin on nano silver film prepared by electrolysis method

Nano silver films were prepared by the electrolysis method. Transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM) were employed to detect the morphology of the silver particles. The surface‐enhanced Raman scattering (SERS) spectra of the hemoglobin on nano silver film were recorded. It is seen from the SERS spectra that the nano silver films can enhance the Raman signals of the hemoglobin efficiently, and sodium citrate and phosphate buffered saline have no influence on the SERS spectra of hemoglobin. The electrolysis technique to fabricate this highly bioactive, stable, reusable, and low‐cost SERS substrate will be useful in the development of hemoglobin detection methods. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于宽表面等离子体吸收带纳米银膜的制备及其SERS活性研究

在恒温条件下,采用静电自组装技术在玻璃表面制备了一种具有宽等离子吸收带的纳米银膜。使用扫描电镜(SEM)观察其表面形貌发现该纳米银膜表面由粒径为18～200 nm的纳米球组成。同时从紫外可见光谱检测结果发现该纳米银膜在400～850 nm间有较宽的等离子吸收带。分别以强荧光分子(结晶紫)和生物大分子(健康人血清)作为探针分子,在近红外激发光(785 nm)下检测出了质量较好的SERS光谱。同时,分析了该纳米银膜对两种分子检测的重复性。     

正、负电性纳米银吸附阴、阳离子型分子的SERS比较

使用表面带负电的胶态纳米银,分别进行阴,阳离子型分子的SERS效应研究,并与表面带正电的胶态纳米银比较,当阳离子型分子盐酸副玫瑰苯胺吸附在正,负电性纳米银表面上时,后者SERS较强,当阴离子型分子吲哚丁酸分别吸附在这两种胶态纳米银上时,后者无SERS效应。     

Surface Enhanced Raman Scattering on Self-assembled Nano Silver Film Prepared by Electrolysis Method

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0.1 nmol/L     

全息干版银膜的制备、表征及其SERS活性的研究

报道了一种新的制备SERS基底的方法。通过对全息干版进行曝光、显影和定影,获得了具有良好稳定性的固体银膜。用紫外-可见光谱测量其表面等离子体共振吸收,发现其吸收谱线在420 nm处存在银粒子的特征吸收峰,且吸收峰具有较窄的半峰宽,这表明采用该方法制备的银膜表面分布着大小均一的银粒子。用扫描电子显微镜对其表面粒子形貌进行表征,发现银粒子分布均匀且平均粒径为100 nm左右。同时以结晶紫为探针分子测量了该银膜的表面增强拉曼光谱,结果表明该银膜具有良好的表面增强拉曼散射活性。采用这种方法制备的银膜稳定性好且易于保存,在常温下空气中放置数月,仍能保持原有的表面增强拉曼散射活性。     

负电性纳米银溶胶SERS活性及稳定性的比较研究

用单宁还原硝酸银可制得表面带负电的、对阳离子型分子具有较强SERS效应的纳米银。为了进一步测试负电性纳米银溶胶的SERS活性及稳定性,在室温下用制针剂的封装机将样品(old NCS)封装并保存。两年后与新制备的负电性纳米银溶胶(new NCS)比较,用透射电镜观测发现old NCS与new NCS相比银粒子尺寸增大;用紫外可见吸收光谱测定old NCS的吸收峰为431 nm,new NCS的吸收峰为418 nm,old NCS与new NCS相比吸收峰发生红移。为比较old NCS及new NCS的SERS活性选取阳离子型分子、中性分子及阴离子型分子作为测试分子,用拉曼光谱仪测试这些分子在两种纳米银上的SERS谱,结果发现,阳离子型分子碱性品红、中性分子吖啶橙在old NCS及new NCS上SERS较强,阳离子型分子亚甲基蓝在old NCS上与在new NCS上相比SERS较弱,阴离子型分子苯甲酸在old NCS及new NCS均未观察到SERS信号。     

氯霉素在电解法制备纳米银膜上的表面增强拉曼光谱的研究

用电解法制备了一种纳米银膜, 并用扫描电镜和透射电镜进行了研究。我们得到了银膜上的氯霉素的SERS谱, 并且用gaussian’98软件对氯霉素的Raman谱进行了运算, 发现实验结果和理论计算结果有很好的相似性。本实验说明电解法制备的纳米银膜对于检测氯霉素有很好的应用前景。