基于便携式拉曼光谱仪的疑似吸毒人员尿液中毒品的SERS快速检测

本文利用SERS技术对疑似吸毒人员尿液中的毒品进行快速检测。通过对尿液中的毒品进行快速分离和提纯,结合便携式拉曼光谱仪,并利用自组装的金纳米颗粒作为SERS基底对其进行检测分析,可以实现现场检测。该方法灵敏性高、检测速度快,有望应用于公安及司法部门的缉毒、查毒工作现场中。     

叶用莴苣中苯醚甲环唑农药的SERS快速检测研究

采用表面增强拉曼光谱(SERS)技术结合快速样品前处理实现了叶用莴苣中苯醚甲环唑农药残留的快速检测。利用乙腈、氯化钠和无水乙酸钠提取叶用莴苣中苯醚甲环唑农药,N-丙基乙二胺、 C18和石墨化碳去除叶绿素、有机酸等物质的影响,以金纳米溶胶为增强基底,采集苯醚甲环唑标准溶液和净化提取液的SERS信号,建立农药残留样本的偏最小二乘(PLS)模型。结果表明,苯醚甲环唑的拉曼特征峰位于697、 808、 1 088和1 194 cm^-1处,以此为依据,对叶用莴苣中苯醚甲环唑农药的最低检测浓度为0.252 mg·kg^-1, PLS模型结果显示可用于叶用莴苣中苯醚甲环唑农药残留的预测。     

基于SERS技术快速实现现场毒品检测

本文通过对尿液进行前处理,实现了人体尿液中毒品快速分离和纯化。并且,我们以自组装的金纳米棒为SERS基底对纯化的尿样进行检测,结合便携式拉曼光谱仪成功实现了对尿液中冰毒、摇头丸、甲卡西酮的分析检测,具有很高的灵敏性。整个纯化和检测过程只需要~3.5min,该方法方便、快捷,有望能实现现场对吸毒人员尿样中毒品的灵敏性检测。     

基于SERS的食品中乌洛托品快速检测系统设计

基于表面增强拉曼光谱技术(surface enhanced Raman spectroscopy, SERS),研制出对食品中乌洛托品进行现场快速分析检测的系统。检测系统由多功能前处理模块、拉曼光学模块、嵌入式主控模块三部分组成,实现了待测样品的前处理,拉曼光谱数据的产生、收集、传输与处理。其中,多功能前处理模块将化学实验中经常用到的离心、超声、挥发三种功能集于一体,精简了前处理实验中需要用到的设备;拉曼光学模块采用探头光路与分光系统合为一体的整体式设计,并在探头光路中使用数值孔径为0.6的非球面透镜,同时利用交叉非对称Czerny-Turner结构对分光系统进行了设计;嵌入式主控模块采用自主研发的FPGA+ARM双核心主控电路,配合CCD的制冷电路与驱动电路,搭载μC/OS-Ⅲ操作系统,实现了对CCD上拉曼光谱数据的采集、传输与处理。利用柠檬酸钠制备纳米金(liquid colloidal gold nanoparticle,LCP-1)作为增强试剂对乌洛托品进行检测,将乌洛托品的拉曼特征峰选取在1 047 cm-1处,对乌洛托品标准品和含有乌洛托品的腐竹与米粉样品进行检测实验,实验结果表明所设计的检测系统可以实现对乌洛托品的准确识别,对乌洛托品标准品的检测限可达0.01 mg·L-1,对腐竹和米粉样品中乌洛托品的检出限可达0.5 mg·L-1,检测时间小于20 min,实现了食品中乌洛托品的现场快速检测。     

应用SERS滤纸基底快速检测朱砂中违禁染料的研究

本文通过将银纳米颗粒组装于滤纸作为SERS信号增强基底,对朱砂中违禁染料808猩红进行了快速检测。利用密度泛函理论计算了808猩红的理论拉曼光谱,并结合实测拉曼光谱,对808猩红的拉曼特征峰进行谱峰归属。通过将银纳米颗粒利用液-液界面自组装技术组装于滤纸上,制备得到SERS滤纸基底,并测试了基底的信号重复性。利用SERS滤纸基底对朱砂中808猩红进行检测,实验结果显示808猩红的最低检测限为0. 05!g/m L,在0. 05～1!g/m L浓度范围内,808猩红的浓度与其SERS强度呈线性关系,线性相关系数为R2=0. 98673。该方法简便、快速,可用于对药材中违禁染料的现场检测。     

基于水溶液中金属元素检测的超声波雾化辅助SIBS技术研究

为了建立一套高灵敏和低成本的液体样品金属元素检测分析方法,设计制造了一套超声波雾化辅助电火花击穿光谱(UN-SIBS)的实验系统。利用超声波雾化装置将液体样品转化为密集小液滴组成的气溶胶,并使用高压放电线圈和铜电极击穿气溶胶样品诱导等离子体,通过采集分析光谱信号实现对样品金属成分的分析。实验研究了该方法的发射光谱谱线特性,对等离子体的电子温度和密度等物理特性参数进行了计算分析。针对含有不同浓度重金属铅(Pb)元素的样品,在较大的浓度范围内绘制了Pb元素261.37 nm处的原子峰强度随质量浓度变化的曲线。实验结果显示,UN-LIBS方法对Pb元素检测限不高于2.07 ppt,优于同类方法所报道的检测限。同时,与金属活性相对较低的钙(Ca)元素SIBS检测结果进行了比较,分析了UN-SIBS方法的相关机理。     

MOFs富集多环芳烃的SERS快速检测研究

多环芳烃(PAHs)是一类广泛存在于各环境介质的具有致癌致畸作用的有机污染物,对其的有效富集及超微量检测对环境监控及人类健康具有重要意义。本研究利用多孔的金属有机骨架材料对PAHs进行预富集,然后借助金属纳米粒子产生的表面增强拉曼散射(SERS)效应进行快速检测,实验操作简便,灵敏度高。     

基于SERS标记免疫分析技术苹果中多菌灵的检测方法

多菌灵(Carbendazim,甲基-1H-2-苯并咪唑氨基甲酸酯)是一种内吸性广谱杀菌剂，广泛应用于苹果种植过程中的轮纹病和褐斑防治，若不合理使用会在苹果中残留危害消费者身体健康。采用表面增强拉曼光谱免疫分析技术(surface-enhance Raman spectroscopy combined immunoassay,SERSIA),以SERS高灵敏度和分子“指纹”图谱特性为基础，结合免疫特异选择性，实现苹果中多菌灵的微/痕量检测。制备核-分子-壳“三明治式”结构的Au@M@Ag纳米SERS材料和结合抗原的SERS免疫探针，在包被抗体的Fe₃O₄磁性纳米材料可分离功能下，实现多菌灵的特异性检测。采用透射电镜(transmission electron microscope, TEM)、紫外-可见光谱和拉曼光谱等方法对制备的材料进行表征并优化了实验参数。研究表明多菌灵浓度与标记分子4-巯基苯甲腈的2 227 cm^-1处特征峰强度值在0.5～300 nmol·L^-1范围内具有良好的线性关系，同时...     

真菌鉴别和检测的SERS光谱技术研究进展

真菌是一种广泛存在于自然界的病原微生物,具有细胞核、细胞壁等结构,可以引起动、植物和人类的多种疾病.真菌感染是临床上常见的感染性疾病之一,使得近年来针对真菌的高效检测及真菌相关领域的研究备受关注.目前真菌的传统检测方法主要有培养、镜检与分子生物学检测法等,均具有操作复杂、耗时等缺点.表面增强拉曼散射(SERS)技术以其...     

鸡肉中磺胺二甲嘧啶和磺胺吡啶残留的SERS快速鉴别研究

以金溶胶作为活性基底,浓度为1％ 的NaCl溶液作为活性剂,利用DXRTM显微拉曼光谱仪采集鸡肉的表面增强拉曼光谱(SERS),实现快速鉴别鸡肉中残留的磺胺二甲基嘧啶(SM-2)和磺胺吡啶(SPD)两种抗生素.用937和1188 cm-1处是否有拉曼特征峰来判别鸡肉中是否残留S PD和S M-2.采用单因素实验方法,根...     

基于同步荧光光谱的鸡肉中甲磺酸达氟沙星和氧氟沙星残留快速检测方法研究

采用同步荧光技术结合化学计量学方法实现了鸡肉中甲磺酸达氟沙星(DFM)和氧氟沙星(OFL)残留的快速检测.首先,分析了DFM标准溶液、OFL标准溶液、空白鸡肉提取液和含DFM和OFL的鸡肉提取液的同步荧光光谱,确定了鸡肉中DFM和OFL残留的检测波长差(Δλ)分别为130和200 nm,荧光激发峰分别为288和325 ...     

基于SERS微流控的前列腺癌标志物的快速免疫检测研究

针对目前前列腺癌早期筛查方法在不同程度上存在需要大型仪器、操作步骤复杂、耗时较长、成本高昂等问题。我们报道了一种应用于前列腺癌标志物的免洗脱磁性分离免疫检测方法,并结合微流控芯片这一具有传质传热快,样品消耗少,装置体积小等优点的技术,来解决目前前列腺癌早期筛查中存在的问题。以SERS探针为信号源,以磁微米小球为免疫反应洗脱基底,对二者进行对应抗体的生物铰链,与待测前列腺癌标志物(PSA)共同组成免疫检测的"三明治"夹心结构。同时,该方法通过被动分裂式设计使上清液被分离出来,实现了免洗脱步骤。尤其是在SERS检测中,信号是从数百个液滴中采集得到的总体平均信号。检测限达到0.1ng·mL-1,低于临床检测参考值近2个数量级。本项目的预期成果对于实现前列腺癌早期筛查和诊断的高特异性、快速准确以及现场检测具有十分重要的意义。     

溶剂诱导的金纳米哑铃液液界面组装用于人体尿液中毒品SERS检测

本文开展了基于表面配体交换后溶剂诱导的金纳米哑铃液液界面组装及其用于人体尿液中毒品的SERS检测研究。利用配体交换的金纳米哑铃在诱导溶剂的作用下,在有机相和水相界面自组装成大面积的单层界面薄膜,同时结合对人体尿液中毒品进行快速分离和提纯的方法,解决纯化后有机相与SERS基底的相容性,在基底液液界面组装的同时实现对待测体系毒品分子的界面富集,并进行界面处的原位SERS检测。该方法灵敏度高、检测速度快,可用于公安及司法部门的疑似含毒品人体尿液的高通量检测。     

PGNAA-XRF联合检测水溶液中重金属的研究

重金属污染越来越受到人们的关注,迫切需要开发具有高精度的原位检测技术。瞬发伽玛中子活化分析（PGNAA）技术具有原位、无损、快速等优点而被广泛应用于重金属测量,但由于目前原位检测装置中使用的中子源通量相对较低,因此对一些重金属元素分析精度相对不高。为提高测量精度,直接利用PGNAA技术中的瞬发特征γ射线充当传统X荧光光谱分析的激发源,来激发重金属元素的特征X射线荧光（XRF）信息,提出了一种PGNAA-XRF联合检测水溶液中重金属元素的方法,并设计了一套由BGO和带铍窗的NaI组成的双探测器联合检测装置,分别用来探测PGNAA中瞬发特征γ射线和特征X荧光信息。通过MCNP分别模拟研究了Cr,Cd,Hg和Pb的浓度（ｃ_i）对瞬发特征γ射线强度（I_γ）和特征X荧光强度(I_X)的影响,模拟结果表明该装置中Cr,Cd,Hg和Pb元素的I_γ和I_X均与ｃ_i成良好的线性关系,并建立了联合检测方法的经验公式。比较重金属元素特征X射线荧光发现,该联合方法对Hg和Pb等高原子序数重金属的检测较灵敏,最后计算得到该装置对Hg和Pb等重金属元素的检测限分别为17.4和24.2 mg·kg-1。     

基于RRS的人血清白蛋白快速检测系统设计

在临床中人血清白蛋白浓度的快速检测对多种重大疾病的诊断具有重要意义,而现有的医疗检测设备普遍存在体积大、测试周期长、操作复杂等缺点,设计研究一种快速的、高精度的便携式人血清白蛋白浓度检测系统具有非常广阔的应用前景。设计了基于共振瑞利散射光谱分析的人血清白蛋白浓度检测系统。由于人血清白蛋白与四氨基酞菁铜反应产生的溶液在475.0 nm处具有共振瑞利散射增强的效果,从而构建了共振瑞利散射强度与人血清白蛋白浓度的函数。实验采用紫外半导体激光器与475.0 nm窄带滤光片联用,配合高增益光电探测器采集散射光信号。采用不同浓度的四氨基酞菁铜溶液分别对不同浓度的人血清白蛋白进行检测,实验结果显示,响应电压会随人血清白蛋白浓度的提高而明显增大,而对四氨基酞菁铜的浓度变化并不敏感;散射光产生的响应电压与人血清白蛋白浓度在0.1～1.0 μg·mL-1范围内基本满足线性变化,满足快速检测的设计要求。     

利用CRISPR/Cas12a与SERS技术对HPV核酸的快速检测

为了有效预防宫颈癌的发生以及更好的术后跟踪治疗,实现对HPV病毒DNA快速可靠的检测是至关重要的。与传统方法相比,通过缩短检测时间和减少劳动力来进一步简化HPV病毒DNA检测仍然是一个挑战。该研究提出了一种基于CRISPR/Cas12a对基因的SERS检测方法。主要利用目标病毒核酸与Cas12a、 crRNA形成三元复合体,开启切割体系中的底物单链DNA(ssDNA)。ssDNA可以连接探针1(AuNPs@MBN@DNA1)和探针2(AuNPs@MBN@DNA2)。探针1和探针2是否被桥连可引起SERS信号的变化,即可知待检样品中是否含有目标核酸。利用特异性的crRNA可以实现对病毒核酸的准确快速检测。该传感方法可在40 min内实现对HPV基因的高灵敏度检测。由于DNA探针和crRNA设计的灵活性,该CRISPR/Cas-SERS传感系统可以扩展成一种通用的基因检测工具,有望在体外诊断领域和检测中具有广阔的应用前景。     

PVDF微孔滤膜负载金纳米粒子用于牛奶中三聚氰胺的SERS快速检测

本文报道了一种利用聚偏二氟乙烯(Polyviny Lidene Fluoride,PVDF)微孔滤膜为载体的三聚氰胺(Melamine,MAM)的简便快速痕量分析技术。通过柠檬酸钠还原法制得平均粒径为30nm的纳米金溶胶,加入不同浓度的三聚氰胺后金纳米粒子快速聚集,这种纳米金聚集体可以通过简便快捷的过滤技术截留在PVDF微孔滤膜表面,进而用于SERS检测,在水溶液中最低检测浓度为0.05mg/L。我们进一步在牛奶样品中进行检测,在牛奶中检测限可以达到1mg/L,满足大部分国家规定的婴儿配方食品中三聚氰胺的限量值为1mg/kg的参考标准。该分析方法制备过程简单、成本低廉、总分析时间短,易于实现现场快速灵敏检测,应用前景广阔。     

应用SERS滤纸基底检测饮料中违禁色素的研究

利用液/液界面自组装技术制备得到灵敏度高、均匀性好、价格低廉的表面增强拉曼光谱(SERS)滤纸基底,并使用该基底检测了饮料中可能掺杂的罗丹明B、日落黄和柯衣定等三种色素。首先分析了罗丹明B、日落黄和柯衣定的分子结构并对其进行了拉曼特征峰峰位归属;然后检测了罗丹明B、日落黄和柯衣定不同浓度水溶液的SERS光谱;最后在无任何预处理条件下,检测了饮料中的罗丹明B、日落黄和柯衣定含量。在一定浓度范围内,饮料中三种色素的浓度与其SERS特征峰强度分别满足一定的函数关系,其中罗丹明B和日落黄的浓度与拉曼特征峰强度之间呈非线性关系,而柯衣定的浓度与拉曼特征峰强度之间呈线性关系。评估了本方法检测饮料中的罗丹明B、日落黄、柯衣定的信号重复性及检测回收率,结果表明SERS方法可用来对饮料中罗丹明B、日落黄、柯衣定的浓度进行半定量分析。为饮料中添加色素的现场实时检测提供了一种简便快速高效的检测方式,可用于饮料的质量控制及市场监控。     

基于SERS的一种快速、有效的挥发物筛选式葱属植物鉴别分类研究

本文应用表面增强拉曼散射技术以纳米银溶胶作为基底直接对17种葱属植物的挥发性物质进行了检测,进一步用SERS谱图结合化学计量学多变量统计分析,对17种葱属植物进行鉴别分类研究,并提出一种基于SERS的快速、有效的挥发性物质筛选式葱属植物鉴别分类研究方法。对不同年份制作的纳米银溶胶进行了重现性测试,结果显示纳米银溶胶作为SERS基底对葱属植物的挥发性物质检测重现效果较好;对同一植物不同部位的挥发性物质进行检测,结果显示光谱峰位变化不大,只是个别峰的相对强度发生了变化;对17种葱属植物的挥发性物质进行检测,结果显示:17种葱属植物的挥发物的SERS光谱可分为三组,1-丙硫醇增强组、烯丙基甲基硫醚增强组、二烯丙基二硫增强组,说明纳米银溶胶对葱属植物的挥发物具有选择性增强效果;17种葱属植物挥发物的SERS谱结合聚类分析、因子分析、判别分析进行多变量统计分析,分析结果显示,样品能按三个不同增强组进行准确分类。实验结果表明,基于SERS的挥发物筛选式葱属植物鉴别分类研究方法可以为葱属植物分类研究提供参考信息。     

对KOA模型大鼠血清、膝关节肌肉和滑膜组织的SERS分析

通过比较分析正常大鼠与膝骨关节炎模型(KOA)大鼠血清、膝关节肌肉和滑膜组织的表面增强拉曼光谱(SERS),为KOA生物学改变提供实验基础。同条件下饲养普通级健康雄性SD大鼠20只,随机分为正常对照组(简称"正常组")和KOA模型组(简称"模型组"),每组10只。采用左膝关节腔内注射0.03 mol·L~(-1)的L-半胱氨酸与4%木瓜蛋白酶混合物方法制备KOA模型,并于复制成功4周后取材。采用银纳米基底液检测大鼠血清和膝关节肌肉、滑膜组织中的表面增强拉曼谱峰,应用NGLabSpec软件比较两组拉曼频移和特征峰的差异,应用OriginPro 8.5软件分析拉曼光谱图。结果:在血清中,拉曼频移400～2 000 cm~(-1)区间内,正常组特征峰有12个,模型组有14个,且模型组大部分特征峰强度低于正常组,两组在495, 883和1 447 cm~(-1)等处出现较为显著的差异性特征峰;在膝关节肌肉组织中,正常组特征峰有12个,模型组有13个,二者的同质性特征峰的拉曼强度存在显著差异,模型组以950和1 237 cm~(-1)为代表的多处同质性特征峰的峰强显著升高;在滑膜组织中,正常组特征峰有10个,模型组有15个,两组共性特征峰的峰强变化多不明显,但在655, 950, 1 335和1 447 cm~(-1)处的同质性特征峰表现出峰强的明显差异,在655和950 cm~(-1)峰为模型组显著升高,而1 335和1 447 cm~(-1)两峰相对强度为模型组显著降低。结果表明:KOA模型导致血清、膝关节肌肉和滑膜组织的同质性特征峰数量显著减少,差异性物质增多,物质代谢平衡被严重打破, SERS是一种快速准确的检测方法,可以用于KOA模型的检测。