科学岛团队开发出一种纳米口袋自动捕获目标物分子的SERS方法

近日，中国科学院合肥物质院健康所杨良保研究员课题组开发了一种AgNP/MoS2纳米“口袋”自动捕获目标物分子的表面增强拉曼光谱方法，可实现部分化学反应过程的高灵敏长时间动态监测。相关成果发表在分析化学顶刊 Analytical Chemistry 上，并且被选为当期正封面(图1)。
 
　　表面增强拉曼光谱(SERS)是一种分子光谱，具有快速、高灵敏和指纹识别的特性。杨良保研究员团队一直从事SERS方面的研究，在之前的研究基础上(DOI：10.1021/jacs.1c02169)，团队在大面积单层纳米粒子膜上覆盖了二维材料MoS2(图2)，制备成AgNP/MoS2纳米“口袋”，将其覆盖在待测目标物分子之上，采用多物理场模型的有限元模拟方法，分析了AgNP/MoS2纳米“口袋”结构在溶液和空气中的电场增强分布和溶液蒸发的动态过程。研究表明，该纳米“口袋”不仅具有高密度的热点，还具有主动捕获分子的能力，与单层Ag NP膜相比，覆盖MoS2后减缓了溶液的蒸发，延长了SERS检测的窗口期，同时进一步增强了电场。该结构可以实现长达8分钟的高灵敏度、高稳定性的SERS动态检测。此外，该结构还可用于检测抗肿瘤药物和监测血清中次黄嘌呤的结构变化。相关方法有望更多地应用于生物系统中物质转化或其他化学反应动力学的现场监测。
 
　　该工作的第一作者为健康所2019级博士生陈思雨、2018级博士生葛美红以及博士后翁士瑞。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。

图1 Analytical Chemistry的正封面

图2 (上) 通过在液液界面组装大面积单层纳米粒子膜(下)在大面积单层纳米粒子膜覆盖二维材料MoS2，形成的AgNP/MoS2纳米“口袋”