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激光拉曼光谱仪|新型超灵敏表面增强拉曼技术在制药领域的应用

教育装备采购网 2022-04-27 13:37 围观0次

  近期,卓立汉光探访兰州大学叶为春课题组,为大家分享其基于新型超灵敏表面增强拉曼技术在制药领域的应用,协助大家掌握SERS基底的制备原理、实验设计和优化技巧等;了解在制药领域的前沿应用及其定量检测的可能性。

  当一些分子被吸附到某些粗糙的金属表面上时,他们的拉曼散射强度会极大的增强,后来科学界把这一现象命名为表面增强拉曼散射效应(Surface-enchanced Raman Spectroscopy, SERS),简称SERS。常用的基底有贵金属(Cu,Ag,Au 等)粗糙电极、贵金属溶胶、纳米颗粒、纳米阵列等,基底也赋予了SERS具备更高的高灵敏度,故广泛应用于生物制药、食品安全、刑侦安检等领域。该技术可以获得痕量分子结构信号,特别适合于对微量物质的研究分析。但其基底重现性和稳定性难以控制,这一定程度上限制了其推广和应用。因此,研究和开发优良的基底成为SERS研究的重点和热点。

  兰州大学叶为春课题组近年来专注于SERS基底研制技术及其在生物医学领域的应用研究,并取得一系列研究进展。早期,叶为春课题组开展多种工艺制备SERS基底,定性分析基底的检测限、稳定性、重复性等指标。多项研究表明,其制备的SERS基底可成功用于定性识别如罗丹明6G、孔雀石绿、三磷酸腺苷、腺嘌呤等广受制药行业关注的物质检测。通过前期的积累,叶为春课题组又继续在此基础上持续深入研究,并开展定量测试及其应用。新研究成果有:

  1. 利用Ag(111)晶面取向的优势又结合CT协同增大效应,通过在上述Ag纳米片表面修饰少量ZnO纳米颗粒,构建了具有优异灵敏度、稳定性和均一性的SERS基底,系统地探讨该基底在分析物检测过程中的作用机制;实现了小鼠血清中5种苯二氮卓类药物 (艾司唑仑、恶西泮、阿普唑仑、三唑仑、劳拉西泮)总量的快速定量筛查,检出限低至0.5 nM,与LC-MS检测结果一致,极大拓展了SERS分析的应用领域,为医疗用药的发展提供参考。研究工作发表于Anal. Chem. 2021, 93, 3403-3410,入选Anal. Chem.第93卷第7期封面文章。

激光拉曼光谱仪|新型超灵敏表面增强拉曼技术在制药领域的应用

激光拉曼光谱仪|新型超灵敏表面增强拉曼技术在制药领域的应用

  2.  针对金属晶型、晶面是影响SERS性能的重要因素,采用置换反应在Al片上制备卷心菜状Ag纳米片,通过调控银离子浓度控制Ag晶面生长,实现高度(111)晶面取向生长。应用分子动力学模拟(MD)计算深入分析这种(111)晶面取向在SERS检测上的优势。该SERS基底成功用于检测药片、火锅底料中罂粟碱含量,在0.1-1000 μM具备良好的线性关系,检出限为10 nM,为实现违禁药物的快速定量分析提供了很好的范例。该研究工作发表于Anal. Chem.2018, 90, 9805-9812。

激光拉曼光谱仪|新型超灵敏表面增强拉曼技术在制药领域的应用

  3.  利用氢键在样品富集和选择性检测中具有独特的优势,采用自组装法制备氧化石墨烯/聚二烯丙基二甲基氯化铵/银纳米粒子(GO/PDDA/Ag NPs)纳米复合材料作为SERS基底,具备良好的稳定性和SERS检测的可转移性;实现定量检测水溶液中腺嘌呤含量,并对其他结构相似的核酸碱基如鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶具有良好的抗干扰能力。应用DFT计算分析了PDDA与腺嘌呤间氢键作用的不同结合方式及其键能大小,为氢键的选择性富集作用提供支撑。该研究工作发表于Talanta2019,204, 372-378。

激光拉曼光谱仪|新型超灵敏表面增强拉曼技术在制药领域的应用

  4.  鉴于ZnO与Ag间的电荷转移(CT)协同增强作用,在ZnO纳米棒上沉积银纳米粒子(NPs),构建等离子体金属/半导体氧化物异质结结构,系统研究Ag负载量和激发波长对CT贡献的影响,为CT增强机理提供大量的实验分析依据。该基底成功应用于尿液中两种口服降血糖药含量(吡格列酮, PIO; 苯双胍, PHE)的同时检测,呈现良好的选择性和加标回收率,为多组分的同时检测应用提供借鉴。该研究工作发表于Sens. Actuator B-Chem. 2020, 307, 127634。

激光拉曼光谱仪|新型超灵敏表面增强拉曼技术在制药领域的应用

  文章信息本研究采用的是北京卓立汉光仪器有限公司 “Finder Vista”激光显微共聚焦拉曼光谱仪系统,如需了解该产品,欢迎咨询我司。

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  Finder Vista全自动激光共聚焦显微拉曼光谱仪

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