表面增强拉曼光谱的基底设计及其血液检测研究进展

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.240199

摘要/Abstract

摘要：

表面增强拉曼光谱（SERS）因其独有的快速检测、高灵敏度、低检测限和无损分析等优点，在医学检验领域有着广泛的研究。 SERS增强基底的成功构建是SERS技术实现以上优点的前提。本文介绍了SERS的增强机制，在血液检测中，对其增强基底的设计进行了分类及讨论，将其分为无标签基底和有标签基底两大类，并根据材料应用的不同和基底设计的方式不同进行进一步的细分。对近年来血液检测中SERS检测应用相关文献进行了回顾，综述了在血液检验中不同类型增强基底的设计方法及应用特征。最后，对SERS增强基底在血液检验中的设计进行了总结与展望。

关键词: 表面增强拉曼光谱, 增强机制, 无标签基底, 有标签基底, 血液检测

Abstract:

Surface enhanced Raman spectroscopy （SERS） has been extensively studied in the field of medical testing due to its unique advantages of rapid detection， high sensitivity， low detection limits and non-destructive analysis. The successful construction of SERS substrates is essential for realizing these benefits. In this paper， the enhancement mechanism of SERS is introduced， the design of its enhanced substrate in blood detection is categorized and discussed. It is divided into two categories： label-free substrates and label substrates， and further subdivided according to different material applications and substrate design methods. A review of relevant literature on the application of SERS detection in blood testing in recent years， summarizes the design methods and application characteristics of different types of enhanced substrates in blood testing. Finally， the design of SERS-enhanced substrate in blood examination is summarized and prospected.

Key words: Surface-enhanced Raman spectroscopy, Enhancement mechanism, Label-free substrate, Label substrate, Blood testing

中图分类号:

O657.3

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图/表 7

图1 SERS增强基底在血液检验中的应用

Fig.1 Research on the application of SERS-enhanced substrates in body fluid testing

图2 玫瑰花瓣为模板制作的新型金纳米片示意图［21］

Fig.2 Schematic diagram of a gold nanosheet made from a template with rose petals［21］

图3 Au Sts的（A）透射电子显微镜（TEM）图像及（B）Au Sts的TEM图像统计获得的尺寸分布［51］

Fig.3 TEM image of Au Sts （A） and size distribution obtained statistically from TEM images （B） of Au Sts［51］

图4 （A）采用飞秒激光烧蚀物理合成技术在Ni基底上合成了三维Ni-NiO纳米结构示意图；（B）合成的Ni-NiO纳米结构的TEM图像［58］

Fig.4 （A） Schematic diagram of three-dimensional Ni-NiO nano-structures synthesized on Ni substrate by femtosecond laser ablation physical synthesis technology；（B） TEM image of a synthesized Ni-NiO nanostructure［58］

图5 Au镀膜TiO2 MIO增强基底的示意图及检测过程［72］

Fig.5 Schematic diagram and detection process of Au-coated TiO2 MIO reinforced substrate［72］

图6 （A） VP40抗体封装在金-SiO2核壳材料的示意图；（B）使用SERS纳米标签技术检测埃博拉、拉沙和疟疾的示意图［74］

Fig.6 （A） Schematic diagram of VP40 antibody encapsulated in gold-silica （SiO2） core-Shell material；（B） Schematic of Ebola， Lassa， and malaria detection using SERS nanotag technology［74］

图7 （A）合成的Au NR和Au@4-MBN@Ag NP与miRNA-21 序列半互补的DNA 探针进行功能化的示意图；（B） Au@4-MBN@Ag纳米粒子报告器拉曼信号沉默窗口（1800~2800 cm-1）中具有特征峰［77］

Fig.7 （A） Schematic diagram of Au NR and Au@4-MBN@Ag NP synthesized and functionalized with DNA probes that are semi-complementary to the miRNA-21 sequence， respectively；（B） Characteristic peaks in the Au@4-MBN@Ag NP reporter Raman signal silencing window （1800~2800 cm-1）［77］

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