表面增强拉曼散射(SERS)和比色法双模适配传感器
创始人
2024-07-02 13:01:31

表面增强拉曼散射(SERS)和比色法双模适配传感器结合了两种技术的优势,显著提高了检测的灵敏度和特异性。SERS是一种光谱技术,通过增强吸附分子在特定纳米结构材料表面的固有拉曼散射,实现了对分子的高灵敏度检测。由于其速度和非破坏性,SERS被认为是最有前途的检测技术之一。Li等人设计了一种结合SERS和比色法的双模适配传感器,利用了铜-四(4-羧基苯基)卟啉(Cu-TCPP(Fe))纳米片的SERS和过氧化物酶样活性。通过将AuNPs在纳米片上还原,并通过Au-S共价键固定cDNA,形成了一个可以结合链霉亲和素修饰的磁珠和生物素化适配体的传感器。适配体与靶标的相互作用导致磁选后cDNA/AuNPs/Cu-TCPP(Fe)释放到上清液中,从而提高上清液的比色和SERS性能,实现了双模式检测。这种传感器在比色模式下的检测限(LOD)为5 nM,而在SERS模式下的检测限为1.12 nM。这一技术也被用于检测癌症生物标志物Mucin-1(MUC1),显示了其在生物医学领域的广泛应用前景。

SERS和比色法双模适配传感器的设计还可以根据不同靶标的特性进行定制。例如,研究表明香兰素和TMB可以将Tollens试剂还原为不同类型的AgNPs,从而开发了一种用于香兰素的比色和SERS双模适配传感器。随着香兰素浓度的增加,溶液颜色从粉红色转变为无色,而还原的AgNPs表现出显著的SERS增强效果。这种方法不仅提高了香兰素检测的灵敏度,而且消除了制备SERS活性底物的额外步骤,简化了操作流程。通过结合比色法和SERS技术,这种双模适配传感器为食品安全和环境监测提供了更高效和可靠的检测手段,显示出巨大的应用潜力。

荧光和SERS双模适配传感器是另一种广泛应用的双模检测技术,这种传感器将荧光和SERS技术结合在一起,使其既具有荧光检测的高灵敏度,又具有SERS检测的高选择性。例如,Wang等人开发了一种基于金纳米星(AuNSs)和Cy3标签的cDNA功能化AuNP杂交组装而成的荧光和SERS适配传感器,用于检测赭曲霉毒素A(OTA)。在这种传感器中,Cy3的荧光在靠近AuNS时被淬灭,而其SERS信号得到增强。在OTA存在的情况下,适配体与OTA的优先结合导致cDNA-AuNPs从卫星结构中释放,从而SERS信号降低,荧光信号增强。这种适配传感器在荧光模式下的检测限为0.17 ng/mL,在SERS模式下的检测限为1.03 pg/mL,显示了其在检测复杂样品中的高特异性和抗干扰性。

此外,Li等人还开发了一种基于固定在AuNS表面的Cy3-cDNA的双模式适配传感器,用于检测微囊藻毒素-LR(MC-LR)。在这种设计中,适配体与cDNA杂交形成双链体,使Cy3远离AuNSs表面。在靶标存在的情况下,cDNA从双链体中解离,并粘附到AuNSs表面,导致Cy3荧光的猝灭和SERS信号的增强。这种设计实现了高精度和可重复性的检测。此外,通过将适配体有效吸附到AuNPs嵌入的MIL-101纳米杂化物表面,可以进一步简化传感器的结构,消除固定化步骤,进一步提高检测的便捷性和灵敏度。

比色法和表面增强拉曼散射(SERS)双模适配传感器以及荧光和SERS双模适配传感器的结合,为科学研究和实际应用提供了强大的工具。这些传感器不仅提高了检测的灵敏度和特异性,而且通过结合两种不同的检测技术,弥补了单一检测模式的不足。未来,随着纳米材料和适配体技术的不断进步,这些双模适配传感器将在生物医学、食品安全、环境监测等领域发挥更加重要的作用。通过进一步优化和发展,双模适配传感器有望成为多种靶标检测的标准方法,为科学研究和实际应用带来更多的创新和突破。

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