杨良保课题组开发出一种天然小于3纳米的层间小间隙捕获目标分子的表面增强拉曼光谱

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近日，中科院合肥物质科学研究院健康所杨良保研究员课题组在表面增强拉曼光谱（SERS）检测方法学开发方面取得新进展。科研团队通过构建多层纳米颗粒膜形成层间天然小于3nm的间隙，利用纳米毛细泵作用自动捕获目标物分子到更小间隙中，实现高灵敏SERS检测。该成果发表在光学领域顶级期刊Advanced Optical Materials上。  

图1 左图为三层膜蒸腾示意图，右图为层间小间隙主动捕获目标分子原理示意图

图2 该方法和干态成膜方法检测示意以及检测效果对比图

图3 该方法用于监测精子-卵细胞结合过程中的物质变化

　　SERS是一种分子光谱，具有快速、高灵敏和指纹识别的特性。本项研究工作是在课题组前期研究的单层纳米膜热点自动捕获目标物分子的SERS方法（J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 7769？7776）基础上，进一步发展了一种天然小于3纳米的多层层间小间隙主动捕获目标分子的SERS新方法。研究人员通过液-液界面组装方法构建了一个天然的具有1-3纳米层间小间隙和大量热点的三层银纳米颗粒膜结构，有效增加了热点的数量。由于这些较小的间隙产生的纳米泵效应，目标物溶液能够自发的通过纳米间隙向上移动，小间隙主动捕获目标物分子使得目标分子的信号急剧放大，实现灵敏检测（图1）。与传统的干态成膜的SERS方法相比，该方法可以更有效的使目标分子主动进入热点，检测限比干态成膜方法降低2-3个数量级（图2）。该方法提供了一个痕量动态检测平台，并成功应用于精子-卵细胞结合过程的物质变化跟踪（图3）。该成果为目标分子主动运输到最佳热点开辟了新的方法，有望实现对生物系统的物质转化、细胞行为或化学动力学过程研究等方向的超灵敏检测或监测。
　　该工作的第一作者为合肥研究院健康所2019级工程博士秦苗，通讯作者为杨良保研究员。该项研究受到中国科学院科研仪器装备开发项目、国家自然科学基金、安徽省自然科学研究项目等资助。
　　文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202200551
        文章来源：合肥研究院
        杨良保，中科院合肥物质科学研究院研究员，博士生导师。安徽师范大学教育硕士专业毕业。已在J. Am. Chem. Soc.，Chem. Soc. Rev., Anal. Chem.等杂志上发表文章100余篇、h因子38，论文的引用次数3800余次。国家“863”项目首席、“国家重大科学仪器设备开发专项”项目课题负责人和“国家重大新药创制专项”项目课题负责人、获得国家技术发明二等奖和安徽省自然科学一等奖。中国物理学会光散射专业委员会委员，中国分析测试协会标记免疫分析专业委员会委员。