中科院煙臺(tái)海岸帶所研發(fā)新型SERS檢測(cè)平臺(tái) 破解復(fù)雜基質(zhì)痕量檢測(cè)難題

上海自動(dòng)化儀表四廠在海水、生物血清等高鹽、高蛋白復(fù)雜樣品中實(shí)現(xiàn)痕量污染物的可靠檢測(cè)，

一直是分析化學(xué)領(lǐng)域的棘手問(wèn)題。表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)技術(shù)因兼具高靈敏度和分子指紋識(shí)別

能力而備受關(guān)注，但傳統(tǒng)方法在高鹽環(huán)境中易發(fā)生納米顆粒聚集，在蛋白體系中易因吸附作用干

擾信號(hào)，同時(shí)液滴蒸發(fā)產(chǎn)生的“咖啡環(huán)效應(yīng)”也嚴(yán)重影響檢測(cè)的重復(fù)性。

　　上海自動(dòng)化儀表四廠針對(duì)上述瓶頸，中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所的研究團(tuán)隊(duì)近日在《Nan

o Letters》期刊上發(fā)表了一項(xiàng)新研究成果。該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一種基于蒸發(fā)驅(qū)動(dòng)的銀納米顆粒負(fù)載水

凝膠毫米凝珠（Ag@Gel-MB）SERS富集檢測(cè)平臺(tái)，為復(fù)雜基質(zhì)中的痕量有機(jī)污染物檢測(cè)提供了

新的技術(shù)路徑。

　　據(jù)研究團(tuán)隊(duì)介紹，該平臺(tái)以海藻酸鈉水凝膠毫米凝珠為三維載體，通過(guò)物理負(fù)載的方式將銀

納米顆粒均勻嵌入水凝膠網(wǎng)絡(luò)之中。在檢測(cè)過(guò)程中，水凝膠的三維多孔結(jié)構(gòu)能夠有效吸附、富集

溶液中的目標(biāo)有機(jī)分子，同時(shí)利用其分子篩效應(yīng)排除大分子蛋白質(zhì)等干擾物質(zhì)，降低基質(zhì)效應(yīng)的

干擾。

　　完成樣品吸附后，水凝膠毫米凝珠在自然環(huán)境中逐漸蒸發(fā)失水，凝珠體積發(fā)生均勻收縮。

這一收縮過(guò)程使得凝珠內(nèi)部負(fù)載的目標(biāo)分子與銀納米顆粒被同步濃縮至一個(gè)極小的體積范圍內(nèi)，

兩者之間的空間距離大幅縮短，形成致密且穩(wěn)定的SERS“熱點(diǎn)”(hotspots)，從而顯著增強(qiáng)拉曼

散射信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子的高靈敏檢測(cè)。

　　研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)一系列定量實(shí)驗(yàn)評(píng)估了該平臺(tái)的分析性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，以尼羅藍(lán)(Nile Blue

)為模型分析物時(shí)，該平臺(tái)的檢測(cè)限(LOD)低于10?1? M，展現(xiàn)出優(yōu)異的靈敏度；在信號(hào)均勻性方面

，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)約為4.36%，批次間重復(fù)性約為4.39%，均體現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。

　　該平臺(tái)在抗干擾能力方面表現(xiàn)尤為突出。傳統(tǒng)SERS方法在高鹽環(huán)境中因納米顆粒團(tuán)聚而信號(hào)

驟降，在該水凝膠平臺(tái)中，三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有效避免了鹽誘導(dǎo)的顆粒聚集，在150 mM NaCl高鹽環(huán)

境中仍能保持穩(wěn)定信號(hào)，耐鹽能力較傳統(tǒng)方法提升約15倍；同時(shí)，水凝膠網(wǎng)絡(luò)對(duì)蛋白質(zhì)的排斥作

用使其在100 μg/mL牛血清白蛋白(BSA)環(huán)境中仍可正常檢測(cè)，耐蛋白干擾能力提升約100倍。

　　值得一提的是，該平臺(tái)無(wú)需依賴(lài)超疏水基底即可有效傳統(tǒng)液滴干燥法常見(jiàn)的“咖啡環(huán)效應(yīng)”，

上海自動(dòng)化儀表三廠可在任意支撐材料上實(shí)現(xiàn)均勻的信號(hào)增強(qiáng)。

　　上海自動(dòng)化儀表三廠該研究針對(duì)高鹽和富含蛋白質(zhì)等復(fù)雜基質(zhì)中痕量檢測(cè)的技術(shù)瓶頸，通過(guò)

水凝膠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了分子篩分、抗鹽抗蛋白與信號(hào)增強(qiáng)的多重功能集成。研究團(tuán)隊(duì)表示，該平

臺(tái)可拓展至不同類(lèi)型工業(yè)廢水、生物樣品和海水樣品的SERS指紋采集與污染物檢測(cè)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)

、食品安全檢驗(yàn)和生物醫(yī)學(xué)分析等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。