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中科院烟台海岸带所研发新型SERS检测平台 破解复杂基质痕量检测难题
2026年05月09日 14:13:56
来源：化工仪器网 作者：宋池 点击量：4645
针对海水、生物血清等高盐高蛋白复杂基质中痕量检测易受干扰的难题，中国科学院烟台海岸带研究所近日研发出一种基于蒸发驱动的水凝胶毫米凝珠SERS富集检测平台。该平台可同步实现分子筛分、抗盐抗蛋白与信号增强，相关成果发表于《Nano Letters》。
在海水、生物血清等高盐、高蛋白复杂样品中实现痕量污染物的可靠检测，一直是分析化学领域的棘手问题。表面增强拉曼光谱(SERS)技术因兼具高灵敏度和分子指纹识别能力而备受关注，但传统方法在高盐环境中易发生纳米颗粒聚集，在蛋白体系中易因吸附作用干扰信号，同时液滴蒸发产生的“咖啡环效应”也严重影响检测的重复性。
针对上述瓶颈，中国科学院烟台海岸带研究所的研究团队近日在《Nano Letters》期刊上发表了一项最新研究成果。该团队构建了一种基于蒸发驱动的银纳米颗粒负载水凝胶毫米凝珠（Ag@Gel-MB）SERS富集检测平台，为复杂基质中的痕量有机污染物检测提供了新的技术路径。
据研究团队介绍，该平台以海藻酸钠水凝胶毫米凝珠为三维载体，通过物理负载的方式将银纳米颗粒均匀嵌入水凝胶网络之中。在检测过程中，水凝胶的三维多孔结构能够有效吸附、富集溶液中的目标有机分子，同时利用其分子筛效应排除大分子蛋白质等干扰物质，降低基质效应的干扰。
完成样品吸附后，水凝胶毫米凝珠在自然环境中逐渐蒸发失水，凝珠体积发生均匀收缩。这一收缩过程使得凝珠内部负载的目标分子与银纳米颗粒被同步浓缩至一个极小的体积范围内，两者之间的空间距离大幅缩短，形成致密且稳定的SERS“热点”(hotspots)，从而显著增强拉曼散射信号，实现对目标分子的高灵敏检测。
研究团队通过一系列定量实验评估了该平台的分析性能。实验结果显示，以尼罗蓝(Nile Blue)为模型分析物时，该平台的检测限(LOD)低于10⁻¹⁰ M，展现出优异的灵敏度；在信号均匀性方面，相对标准偏差(RSD)约为4.36%，批次间重复性约为4.39%，均体现出良好的稳定性。
该平台在抗干扰能力方面表现尤为突出。传统SERS方法在高盐环境中因纳米颗粒团聚而信号骤降，在该水凝胶平台中，三维网状结构有效避免了盐诱导的颗粒聚集，在150 mM NaCl高盐环境中仍能保持稳定信号，耐盐能力较传统方法提升约15倍；同时，水凝胶网络对蛋白质的排斥作用使其在100 μg/mL牛血清白蛋白(BSA)环境中仍可正常检测，耐蛋白干扰能力提升约100倍。
值得一提的是，该平台无需依赖超疏水基底即可有效抑制传统液滴干燥法常见的“咖啡环效应”，可在任意支撑材料上实现均匀的信号增强。
该研究针对高盐和富含蛋白质等复杂基质中痕量检测的技术瓶颈，通过水凝胶结构设计实现了分子筛分、抗盐抗蛋白与信号增强的多重功能集成。研究团队表示，该平台可拓展至不同类型工业废水、生物样品和海水样品的SERS指纹采集与污染物检测，在环境监测、食品安全检验和生物医学分析等领域具有良好的应用前景。
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