欢迎光临必发888有限公司!
栏目
联系我们
公司地址:http://www.itanking.com
当前位置: 必发888 > 科学 >
拉曼光谱潜力无限 应用领域再添佳绩

近日,中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研究员杨良保等利用表面共振增强拉曼光谱技术,实现了对血清中儿茶酚胺针刺效应物质的检测。相关成果已发表在Sensors and Actuators B: Chemical(2018, 268, 350-358.)杂志上。

因具有无损、便捷、高速、稳定等优点,拉曼光谱技术在基础研究领域备受推崇。当前,该技术已在食品安全、生物医药、分子结构研究、化工、考古及文物鉴定等领域得到了广泛应用。在研究人员的潜心研究下,拉曼光谱技术越发成熟,应用领域更为深入。  位移差分拉曼光谱技术取得突破  信号弱和易受干扰可谓限制拉曼技术应用的最大问题。为突破这一瓶颈,研究人员提出了位移差分拉曼光谱技术(SERDS)。然而,貌似理想的技术在实际应用过程中依然存在不少问题,比如测量过程中的数据偏差、算法选择等。  近期,南京简智仪器设备有限公司(以下简称:简智仪器)发布了国内首款便携式差分拉曼光谱。简智仪器在位移差分拉曼光谱技术上研究多年,作为这一技术的研究成果,该设备创新采用了bp神经网络技术,基于任意函数可以被一个有三层单元的网络以任意精度逼近(cybenko1988)这一原理,通过迭代最优解的方式,将差分、对齐和基线矫正同时完成。这一设备可用来直接测量高荧光物质,大幅提高系统整体的检测灵敏度和信噪比。同时,它可滤除干扰峰,只保留纯净的拉曼峰,方便研究人员进行理论研究。  拉曼光谱助力表观遗传学快速测序  表观遗传学是遗传学研究中最为前沿的领域之一,目前使用的表观遗传测序方法具有繁琐、费时、价格昂贵等缺点。5月9日,比利时校际微电子中心(IMEC)发表公报,言称该中心成功开发出了一种能直接读取单分子DNA碱基的新型光学纳米孔器件,有望用于遗传学研究快速测序。  据介绍,该新型器件运用了表面增强拉曼光谱和纳米孔流体技术。纳米流体技术会驱动DNA分子穿过表面等离子体纳米缝,穿过的瞬间,表面增强拉曼光谱被激发并“绘制”出碱基分子的“指纹图”,从而达到化学键水平的精准识别。通过表面增强拉曼光谱和纳米孔流体技术的联用,这一纳米孔器件不仅可以“读取”DNA编码,还可以“读取”碱基的各种化学修饰产物。这些修饰产物通常携带着与表观遗传变异相关的大量信息,并影响着细胞中的基因表达,对这些修饰产物进行观测意义重大。  SERRS技术应用于儿茶酚胺检测  作为一种重要的针刺效应物质,儿茶酚胺在生命机体内发挥着重要作用。当前,儿茶酚胺的检测手段多种多样,然而,由于其所在环境复杂、含量低、易氧化,检测结果都不甚理想。近日,中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研究员杨良保等人利用表面共振增强拉曼光谱(SERRS)技术,实现了对血清中儿茶酚胺针刺效应物质的检测。  在研究过程中,针对表面增强拉曼光谱(SERS)活性弱的目标分子,研究人员使其与拉曼探针结合,从而显著提升了目标分子的拉曼散射光谱强度。此外,利用算法和SERS指纹识别的优势,就可实现血清中儿茶酚胺物质的多组分检测。进一步利用该功能化基底的Au-0键作为内标信号,即可对低浓度下的儿茶酚胺进行定量检测。  随着研究的不断深入,拉曼光谱技术渐趋成熟,并逐渐开始在多个领域发挥作用。如今,各国的拉曼光谱研究进展不断加快,我们相信,这一无损智能检测技术将在更多领域释放出活力,助推其他研究领域取得丰硕成果。

儿茶酚胺作为一类重要的针刺效应物质,主要包括多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素三种物质,虽然含量低但在生命机体内发挥着重要的作用。目前已有多种技术手段用于儿茶酚胺的检测。近年来,表面增强拉曼光谱技术由于可以进行快速、高灵敏的指纹识别检测而一直备受关注,已经广泛应用于各大基础研究领域。然而真实样品往往存在于复杂环境中,且含量低,易于氧化,拉曼散射截面小,直接利用SERS技术检测效果不佳。

针对以上难题,研究人员利用SERRS技术实现血清中目标分子的检测。对于一些弱SERS活性的目标分子,通过设计拉曼探针与目标分子结合,使得入射光能量与目标分子中电子能量发生共振耦合,目标分子的拉曼散射光谱的强度将得到进一步增强。因此,研究人员将拉曼标签修饰在PVP稳定的金纳米粒子上,从而成功构筑一种功能化基底。结合算法和SERS指纹识别的优势,实现了血清中儿茶酚胺物质的多组分检测。进一步地,利用该功能化基底的Au-O键作为内标信号,实现了低浓度下儿茶酚胺的定量检测。

该研究工作得到了国家科技重大专项(No.2018ZX09J18112)、国家自然科学面上基金、国家自然科学青年基金(21505138,61605221)及中国博士后基金(2017M622031)等的支持。