使用羅丹明 6G 染料（一種著名的拉曼活性化合物）對 球形、籠 形和爆米花形金納米粒子進(jìn)行了測試。海洋光學(xué)利用利用 SERS 進(jìn)行模塊化病毒檢測的測量系統(tǒng)由 Ocean Optics QE 系列光譜儀、670 nm 激發(fā)激光器和 InPhotonics 光纖拉曼探頭 組成 （圖 1）。爆米花形納米粒子的拉曼信號電磁增強(qiáng)效果是其他構(gòu)型的 50 倍以上，這很可能是由于納米粒子的尖銳尖端在已知的表面等離子激發(fā) 之外還產(chǎn)生了 “避雷針效應(yīng)”。
圖 1：用于 SERS 檢測的模塊化光纖拉曼光譜系統(tǒng)。
選定后，將爆米花形金納米粒子與直徑小于 50 nm 的氧化石墨烯片段共軛，形成混合 SERS 探針（圖 2）。研究了這些混合探針檢測 低濃度病毒的能力 。
圖 2：在用于超靈敏生物傳感的混合 SERS 探針中，爆米花狀的金納米粒子（尖頭球）可增強(qiáng) SERS 信號的電磁效應(yīng)，而共軛氧化石墨烯（灰色網(wǎng)狀）則可增強(qiáng)化學(xué)效應(yīng)。
以前用于檢測艾滋病毒的 SERS 工作通常使用標(biāo)簽或標(biāo)記，這些標(biāo)簽或標(biāo)記必須附著在特定的基因序列上。相比之下，這項(xiàng)研究使用了一段 HIV gag 基因作為探針 DNA。觀察到的拉曼光譜中的每個峰值都能與文獻(xiàn)報(bào)告的數(shù)據(jù)相匹配，從而證實(shí)觀察到的拉曼光譜是由于 樣品中存在 病毒 而產(chǎn)生的 （圖 3）。
圖 3：使用與氧化石墨烯共軛的爆米花形金納米粒子（黑色）和單獨(dú)使用金納米粒子（紅色）對 HIV-1 gag 基因的一個片段進(jìn)行基于 SERS 的檢測。
為了評估氧化石墨烯的化學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)，對混合探針和單獨(dú)的爆米花形金納米粒子都采集了 SERS 光譜。 考慮到 樣品濃度的差異，混合探針的靈敏度比單獨(dú)的金納米粒子探針高出約 100 倍，這表明了在同一個 SERS 探針中同時采用化學(xué)和電磁增強(qiáng)的威力。
通過結(jié)合氧化石墨烯和金納米粒子分別具有的化學(xué)和電磁增強(qiáng)效應(yīng)，可以制造出一種高靈敏度的 SERS 探針，用于檢測 HIV 等病毒 。使用便攜式模塊化光譜系統(tǒng)進(jìn)行檢測，進(jìn)一步提高了這種方法在實(shí)際臨床診斷中的可行性。
基于混合氧化石墨烯的超靈敏 SERS 探針用于無標(biāo)記生物傳感。Fan, Z. ,Kanchanapally, F., and Ray, P.C. 21, 2013, Journal of Physical Chemistry Letters, Vol. 4, pp 3813-3818。