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用于病毒检测的拉曼光谱技术

  • Medical & Life Sciences
  • Raman
Close-Up Scientist observing experiment

表面增强型拉曼光谱(SERS)已经扩展了拉曼光谱的应用,包括对爆炸物残留物、犯罪现场证据、化学战争剂和杀虫剂等材料的痕量分析。作为一种无需标记的技术,SERS 还非常适合进行生物传感,从血糖到癌症、阿尔茨海默症和帕金森症等疾病的诊断。

美国密西西比州杰克逊州立大学的一个研究小组开发出一种新的 SERS 变体,使用由附着在爆米花形金纳米粒子上的氧化石墨烯组成的混合探头,来实现对 HIV 的 DNA 特征的超灵敏感测。

通过将分析物吸附到金属基片上,SERS 可以通过拉曼光谱将极低水平的分析物检测出来。局部表面等离子体由基片和拉曼激发激光器之间的电磁共振效应产生,与分析物相互作用,以将拉曼发射增强高达 1010 倍。

可在基片上实施 SERS,或者使用悬浮在溶液中的胶体。尽管金、银和铜等金属是 SERS 最常用的材料,但石墨烯、半导体和量子点等新型材料也在探索之中。氧化石墨烯是一种经过化学处理的石墨烯,具有许多特别适合生物应用的特性。

与大多数 SERS 基片不同,使用氧化石墨烯基片观察到的增强拉曼信号被认为是由化学效应引起的。杰克逊州立大学1 的研究小组通过将氧化石墨烯和更传统的金纳米粒子组合成一种混合式 SERS 探头,然后利用化学和电磁增强效应,在检测两种特别有害的病原体时最大限度地提高了灵敏度:人类免疫缺陷病毒(HIV)和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)。

尽管聚合酶链式反应或 PCR 等技术是病毒检测的黄金标准,但已证实,也可以使用拉曼光谱法和 SERS 技术来检测冠状病毒 MERS-CoV 等病毒2在大流行病的情况下进行大批量检测时,与基于拉曼技术的系统相关成本可能比传统的 PCR 检测更具有可取的优势。

参考文献

1. 基于混合氧化石墨烯、用于无标记生物感测的超灵敏 SERS 探头。Fan,Z.,Kanchanapally,F. 和 Ray,P.C.2013 年 21 期《物理化学快报期刊》,第 4 卷,第 3813-3818 页

2. H. Kim,J. Hwang,J. H. Kim,S. Lee 和 M. Kang,“基于表面增强拉曼散射(SERS)多荧光探头对 MERS-CoV 进行灵敏检测”,22019 年 IEEE 第 14 届纳米/微观工程和分子系统(NEMS)国际会议,泰国曼谷,第 498-501 页。

Tracey Jones Graphic designer

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