中科院煙臺海岸帶所研發(fā)新型SERS檢測平臺 破解復雜基質痕量檢測難題

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

一直是分析化學領域的棘手問題。表面增強拉曼光譜(SERS)技術因兼具高靈敏度和分子指紋識別

能力而備受關注，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，同時液滴蒸發(fā)產(chǎn)生的“咖啡環(huán)效應”也嚴重影響檢測的重復性。

　　上海自動化儀表四廠針對上述瓶頸，中國科學院煙臺海岸帶研究所的研究團隊近日在《Nan

o Letters》期刊上發(fā)表了一項新研究成果。該團隊構建了一種基于蒸發(fā)驅動的銀納米顆粒負載水

凝膠毫米凝珠（Ag@Gel-MB）SERS富集檢測平臺，為復雜基質中的痕量有機污染物檢測提供了

新的技術路徑。

　　據(jù)研究團隊介紹，該平臺以海藻酸鈉水凝膠毫米凝珠為三維載體，通過物理負載的方式將銀

納米顆粒均勻嵌入水凝膠網(wǎng)絡之中。在檢測過程中，水凝膠的三維多孔結構能夠有效吸附、富集

溶液中的目標有機分子，同時利用其分子篩效應排除大分子蛋白質等干擾物質，降低基質效應的

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。

這一收縮過程使得凝珠內(nèi)部負載的目標分子與銀納米顆粒被同步濃縮至一個極小的體積范圍內(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”(hotspots)，從而顯著增強拉曼

散射信號，實現(xiàn)對目標分子的高靈敏檢測。

　　研究團隊通過一系列定量實驗評估了該平臺的分析性能。實驗結果顯示，以尼羅藍(Nile Blue

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

，相對標準偏差(RSD)約為4.36%，批次間重復性約為4.39%，均體現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。

　　該平臺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)境中因納米顆粒團聚而信號

驟降，在該水凝膠平臺中，三維網(wǎng)狀結構有效避免了鹽誘導的顆粒聚集，在150 mM NaCl高鹽環(huán)

境中仍能保持穩(wěn)定信號，耐鹽能力較傳統(tǒng)方法提升約15倍；同時，水凝膠網(wǎng)絡對蛋白質的排斥作

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

　　值得一提的是，該平臺無需依賴超疏水基底即可有效傳統(tǒng)液滴干燥法常見的“咖啡環(huán)效應”，

上海自動化儀表三廠可在任意支撐材料上實現(xiàn)均勻的信號增強。

　　上海自動化儀表三廠該研究針對高鹽和富含蛋白質等復雜基質中痕量檢測的技術瓶頸，通過

水凝膠結構設計實現(xiàn)了分子篩分、抗鹽抗蛋白與信號增強的多重功能集成。研究團隊表示，該平

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

、食品安全檢驗和生物醫(yī)學分析等領域具有良好的應用前景。