激光拉曼光譜儀|新型超靈敏表面增強(qiáng)拉曼技術(shù)在制藥領(lǐng)域的應(yīng)用
近期，卓立漢光探訪蘭州大學(xué)葉為春課題組，為大家分享其基于新型超靈敏表面增強(qiáng)拉曼技術(shù)在制藥領(lǐng)域的應(yīng)用，協(xié)助大家掌握SERS基底的制備原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化技巧等；了解在制藥領(lǐng)域的前沿應(yīng)用及其定量檢測的可能性。
當(dāng)一些分子被吸附到某些粗糙的金屬表面上時(shí)，他們的拉曼散射強(qiáng)度會(huì)極大的增強(qiáng)，后來科學(xué)界把這一現(xiàn)象命名為表面增強(qiáng)拉曼散射效應(yīng)（Surface-enchanced Raman Spectroscopy, SERS），簡稱SERS。常用的基底有貴金屬(Cu，Ag，Au 等)粗糙電極、貴金屬溶膠、納米顆粒、納米陣列等，基底也賦予了SERS具備更高的高靈敏度，故廣泛應(yīng)用于生物制藥、食品安全、刑偵安檢等領(lǐng)域。該技術(shù)可以獲得痕量分子結(jié)構(gòu)信號，特別適合于對微量物質(zhì)的研究分析。但其基底重現(xiàn)性和穩(wěn)定性難以控制，這一定程度上限制了其推廣和應(yīng)用。因此，研究和開發(fā)優(yōu)良的基底成為SERS研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。
蘭州大學(xué)葉為春課題組近年來專注于SERS基底研制技術(shù)及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究，并取得一系列研究進(jìn)展。早期，葉為春課題組開展多種工藝制備SERS基底，定性分析基底的檢測限、穩(wěn)定性、重復(fù)性等指標(biāo)。多項(xiàng)研究表明，其制備的SERS基底可成功用于定性識別如羅丹明6G、孔雀石綠、三磷酸腺苷、腺嘌呤等廣受制藥行業(yè)關(guān)注的物質(zhì)檢測。通過前期的積累，葉為春課題組又繼續(xù)在此基礎(chǔ)上持續(xù)深入研究，并開展定量測試及其應(yīng)用。新研究成果有：
1、利用Ag(111)晶面取向的優(yōu)勢又結(jié)合CT協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)，通過在上述Ag納米片表面修飾少量ZnO納米顆粒，構(gòu)建了具有優(yōu)異靈敏度、穩(wěn)定性和均一性的SERS基底，系統(tǒng)地探討該基底在分析物檢測過程中的作用機(jī)制；實(shí)現(xiàn)了小鼠血清中5種苯二氮卓類藥物 (艾司唑侖、惡西泮、阿普唑侖、三唑侖、勞拉西泮)總量的快速定量篩查，檢出限低至0.5 nM，與LC-MS檢測結(jié)果一致，極大拓展了SERS分析的應(yīng)用領(lǐng)域，為醫(yī)療用藥的發(fā)展提供參考。研究工作發(fā)表于Anal. Chem. 2021, 93, 3403-3410，入選Anal. Chem.第93卷第7期封面文章。
2、針對金屬晶型、晶面是影響SERS性能的重要因素，采用置換反應(yīng)在Al片上制備卷心菜狀A(yù)g納米片，通過調(diào)控銀離子濃度控制Ag晶面生長，實(shí)現(xiàn)高度(111)晶面取向生長。應(yīng)用分子動(dòng)力學(xué)模擬(MD)計(jì)算深入分析這種(111)晶面取向在SERS檢測上的優(yōu)勢。該SERS基底成功用于檢測藥片、火鍋底料中罌粟堿含量，在0.1-1000 μM具備良好的線性關(guān)系，檢出限為10 nM，為實(shí)現(xiàn)違禁藥物的快速定量分析提供了很好的范例。該研究工作發(fā)表于Anal. Chem. 2018, 90, 9805-9812。
3、利用氫鍵在樣品富集和選擇性檢測中具有獨(dú)特的優(yōu)勢，采用自組裝法制備氧化石墨烯/聚二烯丙基二甲基氯化銨/銀納米粒子（GO/PDDA/Ag NPs）納米復(fù)合材料作為SERS基底，具備良好的穩(wěn)定性和SERS檢測的可轉(zhuǎn)移性；實(shí)現(xiàn)定量檢測水溶液中腺嘌呤含量，并對其他結(jié)構(gòu)相似的核酸堿基如鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶具有良好的抗干擾能力。應(yīng)用DFT計(jì)算分析了PDDA與腺嘌呤間氫鍵作用的不同結(jié)合方式及其鍵能大小，為氫鍵的選擇性富集作用提供支撐。該研究工作發(fā)表于Talanta 2019, 204, 372-378。
4、鑒于ZnO與Ag間的電荷轉(zhuǎn)移(CT)協(xié)同增強(qiáng)作用，在ZnO納米棒上沉積銀納米粒子（NPs），構(gòu)建等離子體金屬/半導(dǎo)體氧化物異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)研究Ag負(fù)載量和激發(fā)波長對CT貢獻(xiàn)的影響，為CT增強(qiáng)機(jī)理提供大量的實(shí)驗(yàn)分析依據(jù)。該基底成功應(yīng)用于尿液中兩種口服降血糖藥含量(吡格列酮, PIO; 苯雙胍, PHE)的同時(shí)檢測，呈現(xiàn)良好的選擇性和加標(biāo)回收率，為多組分的同時(shí)檢測應(yīng)用提供借鑒。該研究工作發(fā)表于Sens. Actuator B-Chem. 2020, 307, 127634。
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本研究采用的是北京卓立漢光儀器有限公司 “Finder Vista”激光顯微共聚焦拉曼光譜儀系統(tǒng)，如需了解該產(chǎn)品，歡迎咨詢我司。
Finder Vista全自動(dòng)激光共聚焦顯微拉曼光譜儀
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