SERS生物传感器检测前列腺癌生物标志物

前列腺特异性抗原(PSA)是前列腺癌的血清生物标志物,对其含量的测定在前列腺癌的早期诊断和治疗中十分重要。表面增强拉曼光谱(SERS)技术,拥有极高的灵敏度和极强的选择性,在抗体抗原检测研究中逐渐受到重视。研究提出了一种基于SERS的生物传感器方法对PSA进行定量检测。使用溅射手段制备了均匀的SERS活性基底,使用PSA适配体代替抗体进行PSA识别,通过探针分子亚甲基蓝(MB)信号的降低来进行PSA检测,为PSA检测和诊断提供了方法。     

基于微流控芯片的层流技术和SERS方法定量葡萄糖

通过玻璃微流控芯片的层流技术,使具有4-巯基苯硼酸(4-MPBA)功能化的纳米银作为探针分子,在Y型芯片的层流过程中通过发生聚集并且能够特异性地识别捕获葡萄糖分子,使得4-MPBA的SERS信号发生了明显的增强,实现对葡萄糖的定量检测。该方法成功用于葡萄糖的检测,且在人体的正常生理范围内呈现良好的线性关系。该方法有较高的灵敏度,较强的选择性,能实现实时原位检测。该检测方法最低检测浓度可以达到1mg·dL-1。     

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.     

基于表面增强拉曼光谱的碱性磷酸酶活性检测方法研究

碱性磷酸酶(ALP)是一种重要的酶类生物标志物,其非正常表达与肝功能紊乱、骨病等疾病联系紧密。本研究建立了一种基于表面增强拉曼光谱(SERS)的ALP活性检测新方法,该方法合成了探针分子B-MDP,并利用探针分子磷酸根可被ALP催化水解为酚羟基从而引起SERS谱图明显变化的机制,完成ALP活性的分析检测。得益于SERS技术能够提供分子指纹谱图以及催化反应特异性的复合优点,B-MDP对ALP具有高选择性;同时,该方法可在ALP活性为0.01～0.5 mU/mL和0.5～10 mU/mL范围内呈现良好的线性关系,检出限为3μU/mL。此外,该方法对血清样品中ALP的加标回收率为98.98%～109.74%,利用该方法也可进行Na_3VO_4对ALP活性的抑制能力评估。结果表明,该方法选择性好、灵敏度高、线性范围宽,可为ALP相关疾病的诊断及其抑制剂筛选提供新的分析方法参考。     

基于葡萄糖氧化酶-辣根过氧化物酶催化体系的葡萄糖SERS定量分析研究

葡萄糖氧化酶法(glucose oxidase,GOx)是生物体系以及葡萄糖检测中常用的方法,其中葡萄糖氧化酶可以专一地催化葡萄糖生成葡萄糖酸以及过氧化氢(H2O2)。葡萄糖氧化酶内部的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)则是其主要的活性成分,在葡萄糖的催化氧化过程中起着电子传递的作用。传统的葡萄糖氧化酶法主要是通过借助辣根过氧化物酶(horse radish peroxidase,HRP)/TMB显色体系完成对葡萄糖的定量分析,即葡萄糖氧化酶可以特异地催化氧化葡萄糖,产生H2O2。在H2O2存在的体系中,辣根过氧化物酶可以将底物分子四甲基联苯胺(TMB)催化氧化。表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman scattering,SERS)是一种超灵敏检测手段并且被广泛应用于生物检测中[1]。经研究发现,TMB分子具有很高的SERS活性,并且TMB分子经过催化反应之后,其SERS光谱发生明显的增强,我们以此实现葡萄糖的定量分析研究。     

SERS传感器间接检测蛋白质的研究进展

蛋白质在生命体中发挥着重要的作用,蛋白质的检测对于了解生命体系及在生物医学领域都有基础性的应用价值。表面增强拉曼光谱(SERS)技术对研究化学和生物传感应用前景很有优势,是由于其高灵敏度以及很好的选择性,并且已被运用于生物分子检测,特别是在蛋白质检测方面。综述了SERS探针技术用于蛋白质检验的研究现状,如免疫胶体金技术、基于纳米材料探针的SERS研究、基于酶促技术和基于试剂技术的蛋白质研究进展。     

以银纳米棒/氯化银为SERS基底用维多利亚蓝B分子探针检测大肠杆菌

加入增敏剂AgNO₃和NaCl,在银纳米棒(AgNRs)表面吸附了较牢固的AgCl并形成高SERS活性的AgNR/AgCl溶胶基底,维多利亚蓝B(VBB)分子探针在1 611 cm-1处有一较强的SERS峰。用VBB做大肠杆菌(EC)的染色剂,使染色的大肠杆菌具备VBB分子探针的SERS特性,即VBB染色大肠杆菌也在1 611 cm-1处有一较强的SERS峰。在最优条件下,该SERS峰强与大肠杆菌浓度在5×106～3×109 cfu·mL-1 范围内成正比,检出限为2×106 cfu·mL-1,用于水样和饮料中大肠杆菌的分析,具有简便、快速、灵敏等优点。     

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。     

基于金纳米杆/PMMA基底SERS特性的高灵敏肿瘤标志物无标记检测

高品质贵金属纳米结构基底的制备是应用表面增强拉曼散射(SERS)技术进行高灵敏生物检测的关键。采用改进的Langmuir-Blodgett方法,通过在金纳米杆(Au NRs)溶胶注入乙醇,使得Au NRs迁移至溶胶与甲苯的交界面,并用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)固定交界面处的Au NRs,形成大面积分布、均匀致密排列的二维畴状Au NRs/PMMA纳米结构薄膜基底。然后,采用等离子体清洗技术处理制备的基底,使得金纳米杆(Au NRs)的表面裸露,以增强基底的SERS特性。实验表明,Au NRs/PMMA基底具有优良的SERS特性,在785 nm波长的激光照射下,增强因子可以达到5.49×106。此外,利用制备的Au NRs/PMMA基底,开展前列腺癌症肿瘤标志物--前列腺特异性抗原(PSA)的高灵敏无标记定量检测研究。在PSA的无标记检测过程中,首先对PSA标准溶液和新生牛血清进行SERS光谱的直接检测,得到PSA分别位于823, 1 080, 1 385, 1 586和1 640 cm-1处的主要的拉曼特征峰;其次,通过对PSA标准溶液、临床男性血清样本及女性血清样本的SERS光谱进行测量和分析,筛选出在PSA的SERS光谱中与血清中PSA含量相关的拉曼特征峰,它们是分别位于649,680以及1 640 cm-1处的拉曼特征峰。进一步,通过对与PSA同属糖蛋白的肿瘤标志物甲胎蛋白(AFP)以及与PSA同源的人腺体激肽释放酶2(hK2)进行SERS光谱检测和分析,发现位于1 640 cm-1处的拉曼特征峰对于PSA具有高的特异性,将其作为临床血清样本中PSA无标记定量检测的具有特异性的拉曼特征峰,并以此为依据,对不同PSA浓度的标准溶液进行检测,得到位于1 640 cm-1处的拉曼特征峰强度与PSA样本溶液中PSA的浓度相关的剂量-响应曲线。最后,开展临床血清样本的应用检测。结果表明,基于Au NRs/PMMA基底的SERS检测结果与化学发光免疫分析(CLIA)方法的检测结果一致,且具有比CLIA更高的检测灵敏度,最低检测极限为0.06 ng·mL-1,且无标记检测范围为0.1 mg·mL-1～0.1 ng·mL-1。因此,基于Au NRs/PMMA SERS基底的高灵敏肿瘤标志物无标记检测具有重要应用前景。     

激光诱导法制备SERS光纤pH传感器

利用光化学法在光纤尖端快速沉积银纳米粒子构建活性层,通过银纳米粒子与探针分子4-巯基吡啶分子中的巯基吸附作用,将探针分子组装在银膜上制备SERS光纤传感器。检测光纤活性端在不同pH缓冲液中探针分子的SERS光谱,对比分析其SERS光谱特征峰强度及拉曼频移的差异,讨论探针分子在不同pH值下结构的变化、与银膜之间夹角的变化,并通过重复实验证明这种SERS光纤pH传感器在实际检测中的应用价值。     

亚单分子层三聚氰胺的便携式拉曼检测

通过改进Lee和Meisel法,制备了两种银胶。以三聚氰胺分子为探针分子,银胶为SERS基底,使用便携式拉曼光谱仪进行拉曼测试。拉曼光谱表明银纳米粒子和三聚氰胺发生的吸附作用明显,三聚氰胺的四个较强振动峰有4～9cm-1的频移和强度比变化较大。由于SERS基底的表面增强作用,三聚氰胺的便携式拉曼光谱仪最小检测量达到了6×10-12g,实现了三聚氰胺的亚单分子层检测水平。该检测方法快捷、简便,如果结合奶粉或食品中三聚氰胺的固相萃取技术,将可以应用于三聚氰胺的现场、快速、半定量检测。     

大孔柚子型微结构光纤探针的表面增强拉曼散射性能研究

随着光纤制备工艺以及纳米材料制备技术的发展,光纤探针已成为一种新型的表面增强拉曼散射(SERS)基底,通过在普通单模光纤或多模光纤上制备不同的结构并修饰相应的纳米材料,可以得到多种类型的光纤表面增强拉曼散射探针,并实现较好的检测效果。但受限于光纤本身的结构,普通光纤仅能利用端面或侧表面提供拉曼检测的“热点”区域,限制了其SERS性能的进一步提高。因此制备了大孔柚子型微结构光纤(MSF)表面增强拉曼散射(SERS)探针,其中大孔柚子型MSF SERS探针结构通过一段阶跃多模光纤与柚子型微结构光纤熔接制得。实验分别对自制的纳米银溶胶基底以及大孔柚子型MSF SERS探针的SERS性能进行检测。采用溶胶自组装法制备负载银纳米颗粒的MSF SERS探针,通过控制自组装时间制备不同光纤SERS探针(Ag/MSF-x,其中x为自组装时间,分别为15、 30、 45、 60 min)。采用溶液检测方法,利用Ag/MSF-x探针对10^-3 mol·L^-1的亚甲基蓝(MB)探针分子进行检测,通过比较相同条件下的增强效果筛选得到Ag/MSF-45探针。为进一步检...     

噻虫啉的表面增强拉曼光谱密度泛函理论研究

依据DFT理论的B3LYP方法下,在6-31G(d,p)(C,H,N,S,Cl)/Lanl2dz(Ag)基组,计算得到噻虫啉及其银配合物的稳定结构和表面增强拉曼光谱(SERS)。并进一步探究SERS与Ag4银簇吸附的位置,分子分别以单端(吡啶氮/氰基)和双端(吡啶氮和氰基)与Ag4银簇吸附。通过比较,TPD在双端吸附银簇下比单端(吡啶氮/氰基)吸附下的SERS(频率)更符合实验值。     

Ag NPs/H-WO3肖特基结衬底的SERS光谱研究

基于半导体的表面增强拉曼光谱(SERS)衬底由于高均匀性和稳定性在分子痕量检测中引起了广泛的关注,而高效的光诱导电子转移是进一步提高SERS灵敏度的关键。本工作制备了银纳米粒子/三氧化钨空心球(Ag NPs/H-WO₃)肖特基结,并将其作为SERS电子转移衬底。采用532 nm激光作为激发源,亚甲基蓝分子(MB)作为拉曼探针分子,对衬底的SERS性能进行了评价。Ag NPs/H-WO₃异质结构优异的SERS性能是由于等离子体Ag NPs的电磁效应和Ag NPs/H-WO₃肖特基结与检测分子之间有效的电子转移过程的耦合作用。     

三维金字塔立体复合基底表面增强拉曼散射特性

表面增强拉曼散射(SERS)是一种广泛应用于化学反应检测、医学诊断和食品分析等领域的高灵敏度光谱技术.基底结构的构建对提高探针分子的SERS信号有非常重要的影响.本文利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)包裹银纳米颗粒制备了一种三维金字塔立体复合SERS基底,实现了对罗丹明6G (R6G)分子的高灵敏度检测.通过调节银纳米颗粒在PMMA丙酮溶液中的分散密度,实现了光在金字塔谷内的有效振荡,既保证了三维结构高密度的"热点"效应,又避免了由于金属-分子相互作用引起的吸附探针分子变形导致的信号失真等问题.同时,有效防止了银纳米颗粒的氧化,为探针分子提供更大的电磁增强作用范围,使增强的拉曼信号产生稳定的输出.此研究结果不仅提供了一种高性能、可重复使用的SERS基底的有效策略,也会对未来设计改进三维结构的SERS基底有指导意义.     

利用新型荧光银纳米团簇实现谷胱甘肽的快速精确检测

谷胱甘肽(GSH)是一种含有巯基的三肽分子,参与许多细胞内生化过程,具有抗氧化和整合解毒功能,在生物体内以及医学,食品等领域有着极为重要的作用。GSH参与细胞内、体液中的许多重要生化反应,其在人体内含量的变化,相应地提示了人体的健康问题。目前对GSH的检测手段有表面增强拉曼光谱(SERS)、电化学分析、高效液相色谱(HPLC)等,这些方法大都操作复杂、耗时较长或者需要昂贵的仪器。利用一种新型荧光银纳米团簇(Ag NCs)作为探针,通过同时分析银纳米团簇的荧光强度变化以及荧光峰位置移动实现了GSH的高精度快速检测。在检测过程中,GSH分子与荧光探针发生化学反应,改变了荧光探针的光化学特性,其荧光强度因发生猝灭而减弱,且其荧光峰位置因配体的改变也发生移动。通过对照组实验,我们进一步证明了所发展的检测方法对GSH目标具有很好的特异性,综合考察荧光强度和波长的变化数据可以很好地区分GSH以及其他结构类似的分子,同时探针对于多种盐离子及氨基酸等不敏感,能够很好地保证检测的准确性。我们报导的荧光探针合成步骤简单,过程绿色环保,GSH检测的响应速度快、光谱波动较小、相对误差小。进一步的研究有望实现细胞内的GSH高精度检测及成像。     

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.     

简单、快速合成柔性衬底上的三维花状金微结构SERS基底

具有3D结构的贵金属材料是具有超灵敏检测限的SERS活性基底,具有间隙位点的结构显示出很高的SERS增强,能够吸附更多的探针分子~([1]),这在生物检测~([2])和食品检测中都具有重要应用。大部分具有3D结构贵金属材料的合成需要表面活性剂或导向剂,这可能会引入非均相杂质,电沉积方法不需要表面活性剂或模板,可简单快速地制备SERS活性基底。本工作通过电沉积方法,在柔性基底PET膜上简单快速地合成花状金微结构作为SERS传感器,对罗丹明的检测限可达10~(-11) mol·L~(-1),对福美双的检测限可达0.1ppm。     

高灵敏度锥形光纤SERS探针及其在农残检测中的应用

实验研究了激光诱导化学沉积法(LICDM)中诱导激光功率及诱导时间对锥形光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针性能的影响。通过优化激光诱导功率为90 m W、诱导时间为50 min,制备出高灵敏度的锥形光纤SERS探针,结合便携式拉曼光谱仪实现了1.0×10-7mol/L甲基对硫磷(MP)的检测;该方法制备的探针对MP的SERS光谱检测具有良好的重复性。这种高灵敏度、可重复性好的锥形光纤SERS探针在农残现场检测、定量分析等方面具有潜在的应用前景。     

纳米类酶催化材料SERS基底的构筑及其应用研究

兼具多功能性质的材料是当今表面增强拉曼(SERS)基底构筑的发展方向。纳米模拟酶催化剂近年来发展迅速,引起了不同领域包括材料、化学、生物学、医学等学科的广泛研究兴趣。与天然酶相比,纳米酶具有高稳定性和可调催化活性以及价格低的优点,并能够避免生物酶易失活的特点,使其在催化和酶动力学领域具有广泛的应用前景,特别是在分析化学中有重要意义。构筑了一系列兼具类酶催化活性和SERS活性的纳米酶SERS基底,利用SERS及其他技术研究了类酶催化过程中分子的反应动力学过程,探讨了其类酶催化机理,并将其应用于多种有机分子及生物分子的超灵敏检测中。这里我们介绍几种多功能纳米类酶催化材料SERS基底的构筑及其应用研究:(1)石墨烯/半导体/金属复合纳米酶催化材料的构筑及其对生物体系的超灵敏检测;(2)碳点/金属复合纳米材料的构筑及其SERS增强机制与类酶催化性质研究;(3)导电高分子/金属复合材料的制备及其SERS与类酶催化性质研究;(4)金属/MOF复合材料的构筑及其SERS与类酶增强催化机理与检测研究。