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磁性拉曼检测芯片问世 可用于食品安全和环境监测

2017-04-14 00:37
蓝林笑生
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近日,中国科学院深圳先进技术研究院李鹏辉、喻学锋、罗茜等合作,成功开发出一种磁性可移动拉曼增强(SERS)检测芯片,实现了多种环境污染物的高灵敏度快速检测。相关论文Efficient Enrichment and Self-Assembly of Hybrid nanoparticles into Removable and Magnetic SERS Substrates for Sensitive Detection of Environmental Pollutants(《纳米粒子高效汇聚自组装构建磁性可移动拉曼检测芯片及其在环境污染物高灵敏检测中的应用》)发表于国际期刊ACS Applied Materials &Interfaces (DOI: 10.1021/acsami.6b16141, 论文第一作者为深圳先进院唐思莹)。并且,团队与深圳市农产品质量安全检测检验中心合作,以相关技术制定了深圳市标准“养殖水中孔雀石绿的表面增强拉曼光谱快速检测方法”一项。

SERS检测技术因其免标记、灵敏度高、检测速度快、无损等优点,在食品安全、生命科学、环境监测等领域得到广泛应用。通常,具有小于10nm的窄间隙的贵金属纳米结构表面的等离子体共振效应可以引起非常有效的SERS信号,而液滴挥发自组装技术是一种可有效构建此种窄间隙结构的三维超晶格贵金属纳米阵列的方法。课题组成员唐思莹、李鹏辉和李泳等利用这一技术,成功制备了一种磁性可移动的SERS芯片,并实现了孔雀石绿、福美双、敌草快、多环芳烃等农药和环境污染物分子的高灵敏度检测。通过在多孔的特富龙薄膜表面构建的超润滑基底,使得液滴内的金纳米棒和磁性四氧化三铁纳米粒子在液滴挥发过程中高效聚集和自组装,得到可以脱离基底、在磁场下可控移动的三维超晶格结构。这种SERS芯片一方面由于高度有序排列的金纳米棒形成等离子体超晶格结构使其具有高灵敏度和高探测极限的优异SERS性能,检测极限可低至纳摩尔级别;另一方面由于其具有磁性,而能从复杂分析物中快速分离,此种SERS芯片适用于环境污染物的实地快速分析检测,拓宽SERS芯片在环境监测中的应用范畴。

课题组近年来在SERS检测芯片构建和SERS检测技术方向开展深入研究,在食品安全和环境污染物检测等领域取得了多项突破性进展(ACS Applied Materials & Interfaces, 2015, 7: 5391; Advanced Materials, 2016: 28: 2511,封面文章),并申请相关发明专利5项。这些研究成果不仅可以实现高灵敏低成本SERS检测芯片的大规模制备,更重要的是为食品安全检测和环境监测等领域提供了可靠的快速光学检测技术。

上述研究受到国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市科创委基础布局项目等资助。

(a)磁性拉曼检测芯片设计与制备示意图;(b)利用磁性拉曼检测芯片测试流程图;(c)不同浓度孔雀石绿拉曼增强谱图。

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