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公司董事长在JACS上发表关于表面增强拉曼光谱自动捕获目标物分子的通用方法的研究工作
发布日期:2021-05-21   浏览次数:162

        近日,公司董事长杨良保研究员等开发了一种热点自动捕获目标物分子的表面增强拉曼光谱(SERS)方法,并提出基于纳米毛细泵的较小间隙主动捕获目标分子的原理模型。该成果以A General Surface Enhanced Raman Spectroscopy Method for Actively Capturing Target Molecules in Small Gaps为题,发表在《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.1c02169)上。

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种分子光谱,具有快速、高灵敏和指纹识别的特性。杨良保研究员团队一直从事表面增强拉曼光谱(SERS)方面的研究,取得了一系列研究成果,包括2020年度国家技术发明二等奖《拉曼光谱快速检测毒品毒物的增强基片、方法及仪器的关键技术》(已公示,孟国文、杨良保、董荣录等人)。本部分研究工作通过在液液界面组装大面积单层纳米粒子膜(图1),将高密度热点的纳米粒子膜覆盖在待测目标物分子之上,在溶剂挥发过程中,由于毛细力作用,目标物分子不断经过纳米粒子间隙,在小间隙处分子信号被极大的放大,从而实现高灵敏检测。本研究一改SERS领域之前“筑巢引凤”的随机思路,转变成在高铁站出口处的“瓮中捉鳖”的高效方法。让SERS之光投射到超痕量甚至单分子水平,让SERS检测之光辐照到更广阔的领域,让SERS检测实用化逼近最后一公里。


图1.目标小分子随溶剂向纳米粒子间隙(热点)处运动原理示意图。

研究结果表明,该方法具有高度普适性,可实现几乎所有类型分子的高灵敏检测(图2),包括塑化剂、有机污染物、抗肿瘤药物、毒物、毒素、农药残留、染料、抗生素、爆炸物和氨基酸。同时,也成功地将其应用于光热刺激下单细胞死亡过程的原位监测(图3)。该方法为目标分子主动运动到最佳热点开辟了新途径,为实现超灵敏检测或监测生物系统物质转化、细胞行为或化学动力学过程等研究提供了平台和策略。


《图2. 不同类型目标物分子SERS检测光谱图。a) 邻苯二甲酸丁苄酯 (10-8 M ~ 10-11 M);b) 结晶紫溶液 (10-8 M ~ 10-11 M); c) 芘 (10-7 M ~ 10-10 M);d) 百草枯溶液 (10-7 M ~ 10-10 M);e) 3,3',4,4'-四氯联苯 (10-7 M ~ 10-10 M);f) 孔雀石绿 (10-8 M ~ 10-11 M);g) 溴敌隆 (10-7 M ~ 10-10 M);h) 5-氟尿嘧啶 (10-5 M ~ 10-8 M);i) 冰毒 (10-6 M ~ 10-9 M);j) 2,4,6-三硝基甲苯 (10-5 M ~ 10-8 M);k) 节球藻毒素 (10-6 M ~ 10-9 M);l) 半胱氨酸 (10-5 M ~ 10-8 M)。

文章链接:https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AOR-6IRZEJBBNMCJKGVBSBVQ
文章报道:葛美红
文章编辑:葛美红