基于表面增强拉曼光谱的左氧氟沙星检测研究

目前用于检测药物分子的光谱方法主要有荧光光谱法、紫外光谱、红外光谱法等。使用拉曼光谱法检测药物分子的相关信息比较少,表面增强拉曼光谱(SERS)技术具有无损检测、快速灵敏和不受溶剂水的影响等优点。本文开展了基于锌掺杂TiO_2纳米粒子(Zn-TiO_2NPs)作为SERS活性基底的左氧氟沙星(LVFX)药物分子的检测研究。研究结果表明,使用SERS技术对左氧氟沙星进行定性定量分析其检测限可以达到1×10-7 mol·L-1,其定量范围为1×10-31×10-7 mol·L-1。     

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。     

血卟啉衍生物（photofrin Ⅱ）对DNA的光敏损伤...：^31P核磁共振波谱的研究

本文用~(31)P核磁共振技术研究在光敏药物Photofrin Ⅱ作用下,DNA分子光敏损伤过程中的构象变化,损伤程度以及该药物与DNA分子可能的结合方式。     

基于g-C_3N_4/Ag/TiO_2基底上RhB的催化降解过程研究

表面增强拉曼光谱(SERS)具有无与伦比的光谱性能,因此在分析化学、催化等领域得到了广泛的关注,在适当的条件甚至可以做到单分子水平检测。SERS可以得到分子的振动能级信息,而且具有很高的灵敏度和选择性,尤其在表面、界面研究方面具有较大的优势。因此我们制备了具有较好催化性能的TiO_2,在它的表面沉积了贵金属Ag,然后再掺杂g-C_3N_4,形成g-C_3N_4/Ag/TiO_2复合催化剂。通过修饰和掺杂,催化剂的吸收从紫外区移动到可见区,同时光生载流子受到了抑制,因此材料的催化性能得到了提高。我们以RhB染料作为探针分子,用SERS研究了该分子的催化降解过程。     

氯离子对固定银纳米颗粒SERS活性的影响

通过在硅片上修饰聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对银纳米粒子进行组装,得到均一的表面增强拉曼光谱(SERS)基底。借助于此基底,在水溶液环境中,以异烟酸(INA)和罗丹明6g(R6g)作为探测分子,研究了氯离子(Cl-)对SERS增强的影响。结果表明,对于不同的探针分子,Cl-对银颗粒SERS活性的影响存在选择性。对于INA分子,在溶液中没有Cl-的情况下,分子通过羧基以锐角吸附在银颗粒表面,具有良好的SERS谱。在加入Cl-后,由于竞争吸附,INA分子脱附,SERS信号消失。R6g分子在银颗粒表面没有特异吸附,Cl-的加入并没有影响其与银颗粒的作用状态,在加入Cl-后SERS光谱没有发生显著变化。     

新光敏剂铝酞菁与人癌细胞作用的荧光研究

本文对用于光动力癌症疗法(PPT)的新光敏剂铝酞菁(AlSPC)与人癌细胞的作用进行了实验探讨。细胞荧光光谱的测定及荧光强度的定量表明,铝酞菁能被人癌细胞所吸收,且经40μg/mlAlSPC培育24小时后,细胞对AlSPC吸收的量级为3.47μg/107细胞。对人癌细胞的光敏杀伤显示,杀伤效果正比于光敏剂培育浓度与光辐照剂量。由脂质过氧化的荧光研究表明,经光敏反应后人癌细胞膜的脂质过氧化代谢产物丙二醛(MDA)明显增高,揭示在AlSPC光敏反应中有活性氧作用。色氨酸降解的荧光实验证实,在光敏反应中有单线态氧(1O2)的生成。     

苯甲酸的羟基取代物在银纳米颗粒表面的吸附行为的研究

分别以覆银滤纸和银胶溶液中的银纳米颗粒为基底,对苯甲酸的三种羟基取代物(n-HBA,n=P,M,O)进行了表面增强拉曼散射(SERS),发现PHBA分子在覆银滤纸上的SERS光谱和银胶中的SERS光谱明显不同,而MHBA分子和OHBA分子在两种基底上的SERS光谱却很相近。分析表明这些变化都来源于分子在银纳米颗粒表面吸附行为的变化,基底的表面特性和分子的表面构型对分子在基底表面的吸附行为会产生很大的影响。     

表面增强拉曼光谱(SERS)技术对非标记蛋白质的研究进展

基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术在非标记蛋白质研究方面的最新进展。SERS是一个特殊的拉曼光谱现象,对于众多被吸附到粗糙金属表面上的拉曼活性分析物,可以提供增强拉曼信号(通常可以增强几个数量级)。SERS是一个灵敏的,选择性的,和通用的技术,并且可以实时、快速的对数据进行采集。因此,在基于仪器仪表技术和数据分析方法以及SERS在生物体系中的诸多优势,SERS经历了快速的发展阶段。重点介绍几个采用SERS技术对生物体系的代表性研究。某些SERS的生物应用发展比较成熟,并已经可以小范围临床应用,而有些还停留在发展的初始阶段(实验室研究阶段)。讨论了最近发展起来的几种基于SERS技术定量分析的方法, 选择不同SERS活性基底和技术(如生物分子在电极上,胶体纳米粒子,周期性图案结构和基于针尖拉曼技术)对蛋白质进行直接研究。此外,根据SERS指纹信息的变化可以用来研究蛋白质-蛋白质,蛋白质-配体间的相互作用。基于SERS技术对生物分子进行定性和/或定量分析方面显示出了相当大的优势。     

噻菌灵分子的表面增强拉曼光谱的理论研究

表面增强拉曼散射(SERS)是指当分子靠近或者吸附于基底表面时,分子的拉曼散射信号会显著增强的现象。SERS克服了常规拉曼散射信号强度比较弱的缺点,被广泛地应用在环境检测、催化化学、有机化学和生命科学等领域。本文利用密度泛函理论计算方法对农残噻菌灵分子的SERS光谱进行模拟,并探讨SERS增强机理。系统研究了噻菌灵在金团簇的吸附行为和SERS增强效应,得到金团簇在噻菌灵分子上的最佳吸附位置。利用五种吸附结构(噻菌灵-Au_n,n=1-5)对噻菌灵与金团簇的相互作用进行了理论研究,研究表明噻菌灵-Au₄最稳定。结合拉曼光谱和理论计算的结果,借助高斯软件的图形化功能,对噻菌灵分子的振动模式、普通拉曼光谱和SERS光谱进行了系统的指认。     

表面增强拉曼光谱研究胞嘧啶在银胶上的吸附行为

为探讨胞嘧啶(Cytosine,Cy)在基底银表面的吸附特性和规律,采用表面增强拉曼散射(SERS)光谱对其吸附行为进行分析,并结合量子化学密度泛函理论(DFT)/B3LYP计算方法对Cy分子的常规拉曼光谱(NRS)及Cy与Ag团簇吸附的SERS光谱进行计算,与测定结果进行比对且对其拉曼峰进行系统指认及归属,理论计算结合实测值探讨了Cy在基底Ag上的增强效应和吸附行为。考察了Cy分子在Ag纳米粒子上的不同吸附时间、浓度、pH等条件对SERS光谱的影响及优化,发现pH影响最大,在中性和强碱性条件下的增强效应明显优于酸性。Cy分子存在2种不同的异构体和3种不同的存在形态,并随酸度变化相互转化而达动态平衡。基于Cy在不同pH时的形态分布和相应的SERS变化规律,结合DFT算得的Cy分子中的电荷分布及在银基底表面的吸附机制,详细探讨了酸碱对Cy分子的SRES光谱影响的内因和吸附机理,指出在中性和弱碱性时,是Cy中的N3和O与Ag形成配位吸附;在pH大于11时,N与Ag形成配位吸附,而O与Ag形成共价吸附。     

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。     

拉曼光谱检测生物大分子损伤的研究进展

拉曼光谱是基于拉曼散射效应而发展起来的一种光谱分析技术,体现的是分子的振动或转动信息。由于拉曼光谱技术与常规化学分析技术相比,具有对样品无损、样品制备简单和所需样品量少等特点,广泛用于生物大分子结构变化的研究。拉曼光谱不仅可以用于蛋白质、核酸和脂类等生物大分子损伤的快速检测,而且可以用于癌症的诊断与手术治疗。通过对比正常组织与癌变组织的拉曼光谱,可以找到两种组织特征吸收峰的差异,从而为癌症的最终确诊和确定肿瘤切除范围提供重要信息。文章综述了拉曼光谱检测生物大分子损伤的研究进展,介绍了利用表面增强拉曼光谱、傅里叶变换拉曼光谱和紫外共振拉曼光谱等技术在检测蛋白质二级结构、膜脂及DNA损伤中的应用,并展望了未来拉曼光谱技术的发展前景。     

结合微液滴技术与SERS光谱的单细胞分析方法

单细胞分析是目前一直备受关注的领域,通过对细胞群体中分离出来的个体细胞的研究来解释细胞的生理过程。单细胞的SERS检测也是近些年被关注的新领域,SERS检测单细胞的方法有几种,其中包括封片固定含有SERS底物的死细胞~([1])以及单个活细胞的SERS检测~([2])等。由于微流控技术具有高度集成、生成液滴的体积、速率可控等优势已经被应用于化学,生物学和纳米技术等的分析检测中~([3])。本研究结合微液滴技术与表面增强拉曼光谱,建立了原位检测单个细胞的方法,用于检测单个细胞表面的唾液酸(SA)。将Ag-MPBA纳米生物探针与细胞表面的唾液酸(SA))结合,通过细胞结合探针个数以及光谱的SERS信号强度,识别正常细胞系与癌细胞系以及同种细胞系的单个活细胞表面的唾液酸(SA)含量的差异。     

噻菌灵在纳米银胶表面吸附的表面增强拉曼光谱研究

噻菌灵(TBZ)属苯并咪唑类杀菌剂,容易在水果、蔬菜及相应的果蔬饮品中形成有毒残留。基于密度泛函理论(DFT)的量子化学计算方法和表面增强拉曼光谱(SERS)技术,从理论和实验角度系统研究了噻菌灵在纳米银胶粒子表面的吸附行为和增强效应。采用柠檬酸钠还原法制备了具有表面增强拉曼散射活性的银纳米溶胶,并对水相的噻菌灵进行了SERS光谱研究。利用TBZ-Ag₄四种吸附模型对噻菌灵与银纳米溶胶的相互作用进行了理论分析。结合FT-Raman光谱和B3LYP/6-311G(d)理论计算的结果,借助Gaussian View5.0程序的图形化功能,对噻菌灵分子的振动模式、FT-Raman振动光谱和SERS光谱进行了系统的指认。研究结果表明：噻菌灵分子的所有原子在同一平面上,属于Cs对称性;其在银纳米溶胶表面具有十分显著的表面增强拉曼活性;分子中的S原子与银胶粒子发生吸附作用,并通过该分子的长轴方向垂直于银纳米银胶表面;可利用SERS光谱方法对痕量的噻菌灵进行快速检测。为研究噻菌灵的特性以及其快速检测提供了理论和实验依据。     

基于SERS技术用于监测亚细胞器ROS

作为细胞信号传导和氧化应激压力的调控者,ROS(reactive oxygen species)在细胞及生命体的多种活动中发挥了重要作用。本研究以监测亚细胞器ROS为目的,设计了一种基于细胞器靶向的氧化还原反应的SERS纳米传感器,实现了对亚细胞层次ROS的监测,对于深入理解ROS在细胞生命活动的作用具有重要意义。     

CNF@Ag@ZIF-8膜的气态醛SERS传感应用

挥发性有机物(VOCs)检测在生命健康、食品安全及环境保护等领域都有着重要价值。表面增强拉曼散射(SERS)光谱是一种分子的指纹光谱,可以用于痕量气体及混合气体的快速检测。我们设计制备了纤维素纳米纤维@银纳米粒子@沸石咪唑酯骨架材料(CNF@Ag NPs@ZIF-8)SERS基底,表面修饰对氨基苯硫酚(PATP)后,通过醛基和氨基的席夫碱反应实现间接痕量醛类气体的SERS传感应用。结果表明,该基底能够实现苯甲醛(BA)的快速、高灵敏度检测,最低检测浓度为10 ppb,有望用于呼吸气体的成份分析,实现疾病的早期筛查与诊断。     

SERS光谱研究细胞表面聚糖的动态表达

基于苯硼酸和细胞表面聚糖的识别作用,我们设计了银纳米粒子-苯硼酸SERS探针,利用SERS光谱对细胞表面的聚糖进行了研究。该探针可以对细胞表面聚糖的不同含量进行响应,实现正常细胞与癌细胞的鉴别。同时该方法还可以用于研究药物刺激作用下细胞表面聚糖的动态表达,对细胞表面糖类的研究以及肿瘤的诊断与治疗具有重要的意义。     

基于氰基苯硼酸探针的尿液中微量葡萄糖的特异性检测研究

尿液中葡萄糖的高灵敏度、特异性定量检测在临床诊断中具有十分重要的意义。本工作在基于表面增强拉曼散射光谱(SERS)法的尿液葡萄糖定量检测中,采用4-氰基苯硼酸(4-CPBA)为二级糖探针。此探针不需要与SERS活性基底结合,并且氰基(CN)的特征峰2226cm-1位于SERS光谱的生物寂静区(1800~2800cm-1),从而避免了其他内源性生物分子的干扰。本方法对葡萄糖分子具有高度选择性,可有效避免尿液中果糖、半乳糖等其他糖类物质的干扰。本实验方法成功实现了尿糖的特异性检测,检测限低至10nM,并检测出了轻微糖尿病患者尿液中的微量葡萄糖。实验结果表明,本方法为尿糖检测提供了一种专一性强,灵敏度高的分析手段,为后续定量检测提供了有力的工具。     

新型冠状病毒S蛋白在金纳米粒子中的表面增强拉曼效应

表面增强拉曼光谱技术因其高灵敏度、操作简单、快速检测等优点,被广泛用于病毒检测方面。国内外的病毒拉曼检测研究主要集中在检测病毒核酸以及组成核酸的各种碱基的表面增强拉曼光谱(SERS),但少见对病毒蛋白的SERS检测。以新型冠状病毒（SARS-CoV-2）的S蛋白为检测对象,采用无标记SERS检测方法,对比SARS-CoV-2固态、饱和液态S蛋白的普通拉曼光谱和选用40 nm金纳米粒子为基底的SARS-CoV-2低浓度S蛋白SERS光谱。结果表明,以40 nm金纳米粒子为基底,采用SERS技术检测SARS-CoV-2的S蛋白是完全可行的。SARS-CoV-2的S蛋白分子中的羧基与金纳米粒子发生了分子增强,氨基与金纳米粒子发生了电磁增强,从而使得SARS-CoV-2的S蛋白拉曼效应得到了增强,并使得峰位发生一定移动。实验获得了较好的SARS-CoV-2低浓度S蛋白SERS光谱,为建立敏感、特异、快速的SARS-CoV-2检测新技术提供了一种方法。     

可循环使用表面增强拉曼散射基底研究进展

表面增强拉曼散射(SERS)技术克服了拉曼光谱灵敏度低的缺点,可以获得常规拉曼光谱不易得到的分子结构信息,成为分子甚至单一分子痕量检测的一个重要手段,在生命科学、分析化学等领域得到了广泛的应用。SERS基底是SERS检测中的核心部件,只有少量特殊处理的贵金属才具有较强SERS效应,同时这些传统SERS基底一般都是一次性使用,这给实际使用造成资源的浪费。在简要介绍SERS光谱发展的基础上,重点介绍了近期在可循环SERS基底的制备和应用作一述评,并对可循环SERS基底的研究和发展做了展望。