表面增强拉曼光谱在DNA检测中的应用

表面增强拉曼光谱(Surface Enhanced Raman Spectroscopy,SERS)由于具有光谱分辨率高、信息量大,不受水的干扰,灵敏度高等优点,在生命科学等研究领域得到了广泛应用。近几年来,SERS技术在DNA分析领域中得到迅速的发展,成为国内外研究的热点。本文主要对SERS进行了介绍,并对应用于DNA检测的一些最新SERS技术进行较为全面的综述,展望了SERS技术的应用前景。     

DNA碱基与高氯酸根共吸附行为的表面增强拉曼光谱研究

共吸附有助于实现弱吸附分子或离子的高灵敏表面增强拉曼光谱(SERS)检测.本文研究了四种脱氧核糖核酸(DNA)碱基,即腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶与高氯酸根(ClO4-)在金纳米粒子表面的共吸附行为,并考察了吸附能力、电位、共存阴离子等因素的影响.研究发现四种碱基在质子化后都可以与ClO4-发生共吸附,但在金表面吸附能力弱的胸腺嘧啶与ClO4-共吸附所获得的ClO4-信号最弱.另外,负电位下电极的排斥作用,以及较正电位下基底SERS增强效应减小等因素都会导致ClO4-信号衰减.此外,Cl-、NO3-、SO24-等阴离子可以与ClO4-发生可逆动态竞争共吸附,同时引起ClO4-信号减弱.以上结果将为提高共吸附法检测弱吸附离子的灵敏度提供重要参考.     

药物与DNA的相互作用研究——Ⅰ.小檗碱作为DNA的发光开关及pH的影响

用荧光光谱法研究了小檗碱与DNA的键合作用。发现小檗碱插入到DNA双螺旋中使小檗碱较弱的荧光带(λ_em=520 nm)的荧光强度显著提高。在pH=3.00附近，小檗碱-DNA体系的荧光增强到原来发射强度的69倍(I/I₀)。在pH=3.00和pH=7.20时，测得小檗碱与DNA的本征键合常数分别为3.00×10⁵和2.04×10⁵，二者的键合比分别为每分子小檗碱11.05和4.78个碱基对。     

表面增强拉曼光谱:应用和发展

表面增强拉曼光谱技术(Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)是一种具有超高灵敏度的指纹光谱技术,目前已广泛应用于表面科学、材料科学、生物医学、药物分析、食品安全、环境检测等领域,是一种极具潜力的痕量分析技术。 本文对SERS技术及相关的针尖增强拉曼光谱(Tip-enhanced Raman spectroscopy,TERS),壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱(Shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy,SHINERS)技术的发展及应用进行了综合评述,并探讨了其未来的研究热点及发展方向。     

表面增强拉曼光谱技术研究进展

表面增强拉曼光谱(SERS)具有检测灵敏度高、分析速度快等优点,是一种颇具潜力的痕量分析技术。SERS技术的关键在于通过机理研究制备出稳定性高、灵敏度高、重现性好的活性基底,从而实现痕量物质的定量分析。对SERS活性基底的发展和SERS在一些领域的应用进行了综述,提出了亟待解决的问题。     

表面增强拉曼光谱在偶氮染料检测中的研究进展

简述了偶氮染料的检测现状,对偶氮染料研究中表面增强拉曼光谱检测方法进行了综述。介绍了表面增强拉曼光谱用金属溶胶、金属电极、金属薄膜3种增强基底在偶氮染料检测中的方向,并对其在偶氮染料检测中的研究前景进行了展望。表面增强拉曼光谱法是一种新型光谱分析技术,具有操作简单、快速、灵敏度高等优势,为偶氮染料的检测开辟了新道路。     

表面增强拉曼光谱检测联苯胺

采用柠檬酸钠还原法制备了具有表面增强拉曼散射(SERS)活性的银纳米溶胶, 利用透射电子显微镜、 扫描电子显微镜和紫外-可见光谱仪对银纳米溶胶进行了表征. 对水相的联苯胺进行了SERS研究, 并对联苯胺的拉曼谱带进行了归属. 考察了团聚剂氯化镁的浓度对检测的影响, 发现随着氯化镁浓度的变大, SERS信号呈现出先增大后减弱的趋势, 即氯化镁的浓度存在一个最佳值, 此时联苯胺的检测限可达到10^-8 mol/L.     

表面增强拉曼光谱检测二噁英类化合物研究进展

以二噁英及二噁英类多氯联苯为代表的持久性有机污染物(POPs), 具有致畸、致癌、致突变的性质, 被国际癌症研究中心列为人类一级致癌物. POPs通过环境进入食物链对食品安全造成威胁和影响. 以表面增强拉曼光谱(SERS)为代表的新型快速检测技术具有高灵敏分析的特点. 本综述总结了近年来基于SERS技术分析POPs的研究进展, 归纳了不同类型增强基底, 提出了SERS分析POPs的若干关键技术难点, 并对未来SERS技术在POPs分析方面的发展进行了展望.     

表面增强拉曼光谱在定量分析中的应用

表面增强拉曼光谱(SERS)作为一种快速、灵敏的检测方法,在很多领域有着广泛的应用前景。随着SERS技术的发展,SERS研究工作不再限于物质的定性检测,更多地定位于样品中一种或多种成分的定量分析。本文详细介绍了三类SERS增强基底的制备,包括传统固相基底、金属胶体溶液和基于纳米制造的等离子体共振纳米结构以及它们在定量分析中的优缺点;从分子取向、激发波长、内标(internal standard)和数据分析4个方面论述如何提高SERS定量分析时的灵敏度和可靠性。本文综述了SERS在定量分析中的应用,简要分析其存在的问题并对其未来的发展进行展望。     

表面增强拉曼光谱研究高分子—金属界面结构

表面增强拉曼散射（ＳＥＲＳ）是近十几年来迅速发展起来的一种有力的表界面分析手段。本文简要地介绍了作者对激光拉曼制样技术的改进，以及ＳＥＲＳ在金属表面的聚合反应，聚合物在金属表面的取向，高聚物－金属表面微观结构等研究中的应用。     

小蘖碱与核酸作用荧光光谱及其分析应用

报道了小蘖碱与核酸（ＤＮＡ）作用的荧光光谱。在ＰＨ值３．０－９．１范围内小蘖碱与ＤＮＡ作用。荧光谱发生了显著变化,λｃｍ－５３１ｎｍ的荧光峰随着ＤＮＡ的浓度增加,荧光强度显著增强,据此奶可达１．１μｇ／Ｌ。确定了最佳条件,方法简便快速,对合成样品中ＤＮＡ测定结果令人满意。     

硫脲及其衍生物的SERS和量子化学研究

Adsorption of thiourea (TU) and ethylthiourea(ETU) on roughened silver electrode was investigated using in- situ surface enhanced Raman spectroscopy(SERS). Using quantum chemistry and HSAB theories, the influences of electrode potential and the different substituent groups on SERS were discussed. TU is chemisorbed perpendicularly by Ag-S bond on silver at E=-0.3 V and adsorption of TU turns into a parallel orientation at E=-0.9 V. ETU is always chemisorbed at an angle from Ag. The adsorption of ETU is through C=C and C=O groups at E=-0.3 V, and mainly through C=C at E=-0.9V.     

Interaction between Heavy Water and Single-Strand DNA: A SERS Study

The structure and function of biological macromolecules change due to intermolecular deuterium bond formation or deuterium substitution with environmental D₂O. In this study, surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) was used to detect interaction sites between D₂O and ssDNA and their action mechanisms. SERS peaks of ssDNA changed with increasing D₂O proportions, and the site of action mainly involved A and G bases, whose number strengthened the interaction between sequences and D₂O and hence the SERS peak intensities. Fixing the number of A and G bases prevented changes in their positions from significantly altering the map. We also identified the interaction between ssDNA sequences that easily formed a G-quadruplex structure and D₂O. The amplitude of the SERS peak intensity change reflected the ssDNA structural stability and number of active sites. These findings are highly significant for exploring genetic exchanges and mutations and could be used to determine the stability and structural changes of biological macromolecules.     

In situ SERS spectroscopy of Ag-modified pyrolytic graphite in organic electrolytes

Surface enhanced Raman scattering (SERS) has been applied to study the lithium intercalation/deintercalation process at the interface of a pyrolytic graphite electrode with propylene and ethylene carbonate containing organic solutions. We have focused on the lattice vibration of the most outer graphite surface layer simultaneously with cyclic voltammetric measurements. In situ Raman spectroscopy performed in this way allowed us to determine the La value that describes the size of graphitic microcrystallites along the a-axis. It was found that the La value decreases when the electrode is polarized to potentials between 0.02 and 1.0 V. This phenomenon can be correlated with the intercalation of lithium ions into the graphene structure. According to the spectral change, the size of the graphitic microcrystallites shows reversible behavior with potential cycling at the surface of the electrode. Electronic Publication     

苯骈噻唑类化合物在银电极表面上的SERS

自七十年代中期,吸附在银电极表面上的吡啶的表面增强拉曼散射效应被发现以来,大量的有关表面增强拉曼散射效应的研究集中在含氮有机化合物上.对含硫化合物,尤其是对含硫和氮的杂环化合物的研究较少.在六十年代中期,Califano,Sbrana 和Davidovics 等人及其合作者分别研究了噻唑和异噻唑的红外和拉曼谱.本文研究了含巯基化合物,即系列的苯骈噻唑类化合物的普通拉曼谱(NRS)及其吸附在银电极表面上所产生的表面增强拉曼谱(SERS),并讨论了噻唑杂环上不同取代基对谱图的影响.     

光谱法研究盐酸小檗碱与DNA的相互作用

采用荧光和紫外(UV)光谱等手段,研究了中药有效成分小檗碱(Ber)与脱氧核糖核酸(DNA)的键合作用。结果发现,小檗碱能插入到DNA双螺旋碱基对之间的空腔中,使小檗碱在eλm=530 nm处较弱的荧光强度显著提高;酸度显著影响其相互之间的作用;随着DNA浓度的增大,Ber的荧光强度增大,显示了很好的光敏性能。偏振、荧光猝灭实验等也进一步表明:Ber与DNA的作用方式主要是嵌插结合;离子强度的大小会影响Ber与DNA之间的作用。在pH=3.0适宜酸度条件下,建立了以Ber为探针定量测定DNA的分析方法。方法线性范围为0~5.2×10-5mol/L,精密度(RSD)为2.7%(n=7),检出限为1.43×10-7mol/L。     

电化学粗糙银电极表面上共吸附体系的SERS研究

自1974年发现表面增强喇曼散射(SERS)光谱以来,人们不但对其进行实验和理论上的探讨,还开展了应用方面的研究,如用于痕量分析、催化和腐蚀等,并已开始用于研究物质的吸附状态以及多物种共存体系。本文通过对吡啶、苯甲酸共存体系的SERS谱及其随外加电位变化的实验研究,运用镜像场等理论探讨了在电化学粗糙银电极表面上吡啶和苯甲酸共存体系中的吸附状态。     

用共振拉曼光谱研究电子激发态铜卟啉与DNA的相互作用

用共振拉曼光谱研究电子激发态铜卟啉与ＤＮＡ的相互作用赵晓杰，江山，陆冬生，陆琳，毛慈波，安承武，范永昌，李再光（华中理工大学激光技术国家重点实验室武汉，４３００７４）周翔，黄素秋（武汉大学化学系）关键词水溶性卟啉，受激复合物，ＤＮＡ，共振拉曼光谱在卟...     

Luminescence Studies on Interaction of an Isoquinoline Alkaloid with Calf Thymus DNA in Aqueous Medium and on Solid Substrate

The interaction of calf thymus DNA(ctDNA) with berberine(Ber) was systematically investigated via UV-Vis, fluorescence and phosphorescence spectroscopies in aqueous solution and on solid substrate. The very weak fluorescence intensity of Ber at 525 nm in aqueous solution can be greatly enhanced by ctDNA. The UV-Vis spectrum shows that Ber could bind with DNA by intercalation. In addition, strong fluorescence of Ber alone could be observed on filter paper substrate and can be quenched by ctDNA effectively, and the increase of fluorescence polarization of Ber on the filter paper implies the intercalation binding. Ber emits phosphorescence at 619 nm in the presence of thallium(I) acetate. The lifetime of Ber increased from 38.4 ms to 43.4 ms with the increase of ctDNA. The increase of lifetime is possibly attributed to the increase of rigidity of Ber after its intercalating into the ctDNA base pairs. This explanation is also augmented by the anionic quenching results. Ber behaves as a typical intercalating agent into ctDNA.The intrinsic binding constant between Ber and ctDNA is (1.84?0.12)?10⁴ L/mol and n=0.16.     

非水体系苯并咪唑及衍生物吸附的电化学表面增强拉曼光谱研究

应用电化学现场表面增强拉曼光谱(SERS)以及直接电化学合成技术分别研究了非水体系中苯并咪唑及2-巯基苯并咪唑在铜电极表面的吸附行为及其与三苯基膦(pph3)共存的表面过程.在较负电位区间苯并咪唑主要以分子形式吸附在电极表面.在较正电位区间,电极表面生成类高分子(CuBIM)n膜,具有缓蚀作用,对含有pph3的该体系,Cu+首先与pph3配位形成稳定的阳离子,进入溶液之后与BIM配位生成稳定的配合物,导致不能在表面有效地成膜而破坏了苯并咪唑的缓蚀作用.2-巯基苯并咪唑在Cu表面主要通过自组装单层方式在电极表面吸附,且在实验测试的电位区间内,MBI均是以S端与金属表面作用,其吸附取向随电位正移由倾斜逐渐向接近垂直过渡,并在金属表面形成MBI单分子层膜.pph3的加入不影响MBI在Cu电极表面的成膜行为.电化学现场模拟合成及产物结构组成解析为推断表面反应过程提供了直接证据.