柔性SERS基底的构建及其在农残和细菌分子快速检测中的应用研究

来源 :上海应用技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lxkeinsun
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近年来,公共健康问题引起人们的广泛关注,开发针对于食源性病菌与农残分子的超灵敏原位检测技术是基于解决实际问题和重要的科研价值的。表面增强拉曼散射(SERS)是一种利用等离子体共振效应获取分子指纹信息的分析技术,目前已被应用于食品安全和生命分析等领域。传统SERS基底材料(如金或银溶胶)具有易团聚、纳米结构可控性差等问题,因而限制其广泛应用。因此,构建形貌和结构精准可控的SERS基底材料具有重要的理论价值和现实意义。本文通过热响应和溶剂诱导增强策略,结合贵金属Ag纳米材料,构建两种不同类型的柔性SERS纳米基底,从而实现果蔬、食品中农药分子残留及食源性致病菌的快速检测,该策略具有在提高SERS基底的均匀性和重现性等特性的同时提高基底材料的灵敏度和与待测分子靶向结合的特异性,而且有动态调控“热点”的优势。论文主要以以下两个工作进行开展:(1)基于罗勒种子的柔性材料对多种农药的动态SERS检测。本章设计了一种同时对多种农药进行动态SERS检测的方法。基于原位还原法在罗勒种子的天然3D网络结构上负载Ag NPs,合成Ag NPs@Basil-seeds衬底,罗勒种子固有的多孔结构具有优异的吸附特性,允许通过“热收缩”和“水溶胀”方法达到对“热点”的调控产生更高的增强因子,实现动态SERS传感。同时以ATP为探针,检测出优异的灵敏度、均匀性和稳定性。因此,制备的SERS柔性材料对农残分子有较强的吸附和动态可控的能力。对福美双、噻菌灵、毒死蜱和甲基对硫磷四种农药的检测限分别低至3.65、3.33、3.64和3.34p M,极大提高了检测灵敏度。而且能实现对实际果蔬中混合农药的检测。因此,Ag NPs@Basil-seeds纳米材料的“吸-放”式策略可以提供动态可控、较高SERS活性及低检测限,将促进POC分析领域在快速检测食品中的痕量污染物的潜力。(2)采用微通道技术制备基于高分子材料聚乙烯醇(PVA)包裹的银纳米颗粒的凝胶微球PVA-Ag NPs,本章利用“T-CYH”(环己烷的三元共沸物)溶剂作为SERS检测的刺激响应“开关”。以PVA-Ag NPs微凝胶“吸水-失水”的过程实现对Ag NPs“聚集-分散”的调控。结合SERS光谱快速地识别细菌,产生Bacterial@PVA-Ag NPs细菌配适体。在“T-CYH”的诱导作用下,Ag NPs对细菌的“夹逼”形成高密度的“热点”,E.coli@PVA-Ag NPs和S.aureus@PVA-Ag NPs在10~1-10~9和10~1-1010CFU/m L的范围内的产生的SERS信号显著增强,且检测限分别低至3.3和0.81CFU/m L。为微米级大分子提供了生物相容性好、检测快速、SERS活性优异等优势,已成功应用于真实样品(瓶装饮料)中E.coli和S.aureus的痕量区分检测。证明这种基于SERS的方法食品安全检测中具有广泛的应用,有望成为同时检测多种食源性细菌的超灵敏分析技术。
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