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【微光谱应用】SERS技术在HIV病毒检测中的应用

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Scientist looking at solution in Erlenmeyer flask

艾滋病是一种危害性极大的传染病,由艾滋病病毒(HIV)引起。HIV是一种能攻击人体免疫系统的病毒。它把人体免疫系统中最重要的CD4T淋巴细胞作为主要攻击目标,大量破坏该细胞,使人体丧失免疫功能。因此,人体易于感染各种疾病,并可发生恶性肿瘤,病死率较高。 杰克逊州立大学的研究人员成功使用SERS技术检测了艾滋病病毒(HIV)。为了此项研究,他们首先测试了各种形状的金纳米颗粒,从而确定哪种纳米颗粒显示出最大的电磁增强效应。

实验方法

使用罗丹明6G染料测试了球形,笼状和爆米花状的金纳米颗粒,使用海洋光学 QE 系列光谱仪、670 nm 激光器和光纤拉曼探头(图 1)进行检测。爆米花形的纳米粒子,拉曼信号的电磁增强度是其他构象的50多倍,这很可能是由于纳米粒子上的尖端在已知表面的电镀刺激之外产生了"避雷针效应"。

图1:用于SERS检测的模块化光纤拉曼光谱系统。

选定爆米花形状的金纳米粒子后,使其与直径小于50纳米的氧化石墨烯碎片结合,形成混合SERS探针(图2)。这种混合探针具有检测低浓度病毒的能力。

图2:爆米花形金纳米粒子(尖刺球)可对SERS信号产生电磁增强作用,偶联氧化石墨烯氧化物(灰色网格)则提供化学增强作用。

实验结果

之前关于SERS检测HIV的研究工作通常使用标签或标记方法,这些标签或标记必须附着在特定的基因序列上。相比之下,SERS技术使用了一部分HIV-gag基因作为DNA探针。每个测试结果中可观测到的拉曼峰都可与文献报告数据对应,从而确认观察到的拉曼光谱是否由于病毒引起(图3)。

图3. 基于SERS的HIV-1 gag基因检测。(黑色:混合探针;红色:单独金纳米粒子探针)

实验结论

通过结合氧化石墨烯和金纳米粒子,以增强SERS探针化学性质和电磁效应,从而制成一个用于检测HIV等病毒的高灵敏度SERS探针。使用便携式模块化光谱系统进行检测可进一步提高此方法在实际临床诊断中的可行性。 

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参考文献

Tracey Jones Graphic designer

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