深圳先進(jìn)院研發(fā)磁性拉曼檢測芯片用于食品安全和環(huán)境監(jiān)測

　　近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院李鵬輝、喻學(xué)鋒、羅茜等合作，成功開發(fā)出一種磁性可移動(dòng)拉曼增強(qiáng)（SERS）檢測芯片，實(shí)現(xiàn)了多種環(huán)境污染物的高靈敏度快速檢測。相關(guān)論文Efficient Enrichment and Self-Assembly of Hybrid nanoparticles into Removable and Magnetic SERS Substrates for Sensitive Detection of Environmental Pollutants（《納米粒子高效匯聚自組裝構(gòu)建磁性可移動(dòng)拉曼檢測芯片及其在環(huán)境污染物高靈敏檢測中的應(yīng)用》）發(fā)表于國際期刊ACS Applied Materials &Interfaces (DOI: 10.1021/acsami.6b16141, 論文第一作者為深圳先進(jìn)院唐思瑩)。并且，團(tuán)隊(duì)與深圳市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測檢驗(yàn)中心合作，以相關(guān)技術(shù)制定了深圳市標(biāo)準(zhǔn)“養(yǎng)殖水中孔雀石綠的表面增強(qiáng)拉曼光譜快速檢測方法”一項(xiàng)。

　　SERS檢測技術(shù)因其免標(biāo)記、靈敏度高、檢測速度快、無損等優(yōu)點(diǎn)，在食品安全、生命科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。通常，具有小于10nm的窄間隙的貴金屬納米結(jié)構(gòu)表面的等離子體共振效應(yīng)可以引起非常有效的SERS信號(hào)，而液滴揮發(fā)自組裝技術(shù)是一種可有效構(gòu)建此種窄間隙結(jié)構(gòu)的三維超晶格貴金屬納米陣列的方法。課題組成員唐思瑩、李鵬輝和李泳等利用這一技術(shù)，成功制備了一種磁性可移動(dòng)的SERS芯片，并實(shí)現(xiàn)了孔雀石綠、福美雙、敵草快、多環(huán)芳烴等農(nóng)藥和環(huán)境污染物分子的高靈敏度檢測。通過在多孔的特富龍薄膜表面構(gòu)建的超潤滑基底，使得液滴內(nèi)的金納米棒和磁性四氧化三鐵納米粒子在液滴揮發(fā)過程中高效聚集和自組裝，得到可以脫離基底、在磁場下可控移動(dòng)的三維超晶格結(jié)構(gòu)。這種SERS芯片一方面由于高度有序排列的金納米棒形成等離子體超晶格結(jié)構(gòu)使其具有高靈敏度和高探測極限的優(yōu)異SERS性能，檢測極限可低至納摩爾級(jí)別；另一方面由于其具有磁性，而能從復(fù)雜分析物中快速分離，此種SERS芯片適用于環(huán)境污染物的實(shí)地快速分析檢測，拓寬SERS芯片在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用范疇。

　　課題組近年來在SERS檢測芯片構(gòu)建和SERS檢測技術(shù)方向開展深入研究，在食品安全和環(huán)境污染物檢測等領(lǐng)域取得了多項(xiàng)突破性進(jìn)展(ACS Applied Materials & Interfaces, 2015, 7: 5391; Advanced Materials, 2016: 28: 2511，封面文章)，并申請(qǐng)相關(guān)發(fā)明專利5項(xiàng)。這些研究成果不僅可以實(shí)現(xiàn)高靈敏低成本SERS檢測芯片的大規(guī)模制備，更重要的是為食品安全檢測和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域提供了可靠的快速光學(xué)檢測技術(shù)。

　　上述研究受到國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、深圳市科創(chuàng)委基礎(chǔ)布局項(xiàng)目等資助。

　　(a)磁性拉曼檢測芯片設(shè)計(jì)與制備示意圖；(b)利用磁性拉曼檢測芯片測試流程圖；(c)不同濃度孔雀石綠拉曼增強(qiáng)譜圖。