20 三月 2020
表面增強(qiáng)型拉曼光譜（SERS）已經(jīng)擴(kuò)展了拉曼光譜的應(yīng)用，包括對(duì)爆炸物殘留物、犯罪現(xiàn)場(chǎng)證據(jù)、化學(xué)戰(zhàn)爭(zhēng)劑和殺蟲劑等材料的痕量分析。作為一種無需標(biāo)記的技術(shù)，SERS 還非常適合進(jìn)行生物傳感，從血糖到癌癥、阿爾茨海默癥和帕金森癥等疾病的診斷。
美國(guó)密西西比州杰克遜州立大學(xué)的一個(gè)研究小組開發(fā)出一種新的 SERS 變體，使用由附著在爆米花形金納米粒子上的氧化石墨烯組成的混合探頭，來實(shí)現(xiàn)對(duì) HIV 的 DNA 特征的超靈敏感測(cè)。
通過將分析物吸附到金屬基片上，SERS 可以通過拉曼光譜將極低水平的分析物檢測(cè)出來。局部表面等離子體由基片和拉曼激發(fā)激光器之間的電磁共振效應(yīng)產(chǎn)生，與分析物相互作用，以將拉曼發(fā)射增強(qiáng)高達(dá) 1010 倍。
可在基片上實(shí)施 SERS，或者使用懸浮在溶液中的膠體。盡管金、銀和銅等金屬是 SERS 最常用的材料，但石墨烯、半導(dǎo)體和量子點(diǎn)等新型材料也在探索之中。氧化石墨烯是一種經(jīng)過化學(xué)處理的石墨烯，具有許多特別適合生物應(yīng)用的特性。
與大多數(shù) SERS 基片不同，使用氧化石墨烯基片觀察到的增強(qiáng)拉曼信號(hào)被認(rèn)為是由化學(xué)效應(yīng)引起的。杰克遜州立大學(xué)1 的研究小組通過將氧化石墨烯和更傳統(tǒng)的金納米粒子組合成一種混合式 SERS 探頭，然后利用化學(xué)和電磁增強(qiáng)效應(yīng)，在檢測(cè)兩種特別有害的病原體時(shí)最大限度地提高了靈敏度：人類免疫缺陷病毒（HIV）和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）。
盡管聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)或 PCR 等技術(shù)是病毒檢測(cè)的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但已證實(shí)，也可以使用拉曼光譜法和 SERS 技術(shù)來檢測(cè)冠狀病毒 MERS-CoV 等病毒2。在大流行病的情況下進(jìn)行大批量檢測(cè)時(shí)，與基于拉曼技術(shù)的系統(tǒng)相關(guān)成本可能比傳統(tǒng)的 PCR 檢測(cè)更具有可取的優(yōu)勢(shì)。
1. 基于混合氧化石墨烯、用于無標(biāo)記生物感測(cè)的超靈敏 SERS 探頭。Fan，Z.，Kanchanapally，F(xiàn). 和 Ray，P.C.2013 年 21 期《物理化學(xué)快報(bào)期刊》，第 4 卷，第 3813-3818 頁
2. H. Kim，J. Hwang，J. H. Kim，S. Lee 和 M. Kang，“基于表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）多熒光探頭對(duì) MERS-CoV 進(jìn)行靈敏檢測(cè)”，22019 年 IEEE 第 14 屆納米/微觀工程和分子系統(tǒng)（NEMS）國(guó)際會(huì)議，泰國(guó)曼谷，第 498-501 頁。