2023-03-23 14:31:02 上海如海光电科技有限公司
一、研究背景
近年来,急性中毒事件频繁发生,危害到人类的身体健康,甚至威胁生命,发展急性中毒物的快速检测方法是亟需解决的关键问题之一[1]。急性中毒是毒物通过粘膜、呼吸道等途径进入人体,使人体器官功能受损[2]。中毒者病情变化快,如果没有得到及时治疗,会有生命危险,所以必须快速进行急救处理[3]。
当前,检测急性毒物和污染物的方法主要包括:气相色谱法、气相色谱-质谱联用法、高效液相色谱、液相色谱-质谱联用技术等。首先这些分析方法检测所需时间比较长,检测成本也比较高,往往需要使用大型的精密仪器,对操作人员的专业技术要求也比较高,难以满足急性中毒物的快速检测这类现实需求,不利于中毒物及污染物的快速检测。所以,对中毒物的新型快速鉴定方法有着迫切的现实需求。因此,需要建立急性中毒物与污染物的快速检测与分析的方法。SERS 技术作为一种快速检测的方法,将其与实际生活检测结合起来尤为必要。
二、研究内容2.1 银线滤纸基底及溶剂的 SERS 检测
图 1 (A) 便捷式拉曼光谱仪;(B) a 曲线为浓度为 CV 10-6 mol/L 的 SERS 光谱图, b 曲线为银线滤纸基底 SERS 光谱图
为了验证银线滤纸基底对待测物的检测是否有影响,采用便捷式拉曼光谱仪(图 1 -A),对浓度为 10-6 mol/L 的结晶紫和银线滤纸基底在相同测试条件下分别进行了 SERS 检测。如图 1- B 所示,图中曲线 b 是银线滤纸基底的 SERS 光谱图,基本没有拉曼峰,曲线 a 是浓度为 10-6 mol/L CV 的 SERS 光谱图,从两曲线对比可以看出,银线滤纸基底对待测物的检测基本不产生影响,可以用于后续的急性中毒物及污染物的 SERS 检测。
2.2 最佳涂覆次数银线滤纸基底的筛选
图 2(A)不同涂覆次数的银线滤纸基底 CV 的 SERS 光谱图;(B)在 1175 cm-1 拉曼位移处,不同涂覆次数对应的拉曼强度图
为了研究不同涂覆次数的银线滤纸基底对 SERS 效果的影响,选取浓度为 10-5 mol/L 的 CV 溶液,采用 SEED 3000 便捷式拉曼光谱仪,积分次数选择 1 次,激光波长选取 785 nm,功率选取 50 mW,积分时间选取 1 s,拉曼位移选 600-1800 cm-1之间,用涂覆次数分别为 1 次-5 次的银线滤纸进行 SERS 检测,结果如图 2- A 所示。从图中可以看出,在 1175 cm-1 拉曼位移处,涂覆次数为 2 次时,SERS 强度最强,随着涂覆次数再一次的增加,拉曼强度减弱,可能是由于银线之前相互堆积导致热点区域的减少,从而拉曼强度减弱。由图2- B中可知,涂覆次数为 2 次,SERS 效果最好,故选用涂覆次数为 2 次的银线滤纸作为之后的 SERS 基底。
2.3 银线滤纸检测卡 SERS 检测的灵敏度分析
图3(A)CV 浓度为 10-4 mol/ L~ 10-8 mol/ L 的 SERS 光谱图;(B)拉曼位移在 1175 cm-1处的 CV 浓度对数与 SERS 强度的散点图
选取 CV 作为探针分子对 AgNWs的SERS 灵敏度进行考察评估,图 3- A是以银线滤纸作为基底,对不同浓度 CV 检测出的 SERS 光谱图,从图中可以清晰的看到 CV 主要的拉曼特征峰,分别位于 800 cm-1、912 cm-1、1175 cm-1、1385 cm-1、1586 cm-1、1619 cm-1 处,在拉曼位移为 800 cm-1、912 cm-1、1175 cm-1 处的峰,不仅与 C-H 键振动有关,还和放射状芳香骨架振动有关,位于 1385 cm-1、1619 cm-1处的吸收峰来源于 N-phenyl 伸缩芳香环振动[4]。可以看出拉曼信号强度随浓度增加而提高,当 CV 浓度低至 10-8 mol/L 时,也能够在收集的光谱中捕获特征峰信号,且峰值强度满足 3 倍信噪比,故表明银线滤纸基底检测卡对 CV的检测极限为 10-8 mol/L,说明该基底灵敏性较高,可以满足现场检测的需要。由图3- B 可知,随着 CV 浓度的增加,SERS 强度也随之增加,在浓度为 10-4 mol/ L~10-8 mol/ L 范围内,SERS 强度与 CV 的对数浓度关系呈正相关。
文献来源
参考文献
[1] Li Q, Yu W, Qu Y, et al. Acute toxic encephalopathy following bromadiolone intoxication: a case report[J]. Bmc Neurology, 2021, 21(1): 1-4.
[2] 赵元晶, 辛雅雯, 张明霞. 急性中毒 483 例流行病学和药物治疗分析[J]. 临床合理用药杂志, 2021, 14(01): 123-127.
[3] Han K S, Kim S J, Lee E J, et al. Development and validation of new poisoning mortality score system for patients with acute poisoning at the emergency department[J]. Critical Care, 2021, 25(1).
[4] Liu L, Hou S, Zhao X, et al. Role of Graphene in Constructing Multilayer Plasmonic SERS Substrate with Graphene/AgNPs as Chemical Mechanism-Electromagnetic Mechanism Unit[J]. Nanomaterials (Basel), 2020, 10(12).
三、SEED3000便携式拉曼光谱仪
SEED3000广泛应用于食品安全、国防安全、珠宝鉴定、医药等需对原材料快速筛选、现场快速检测及物质分析鉴定等行业。结构简单,快速检测,可满足实验室、野外以及工业现场等多种实验场景。预留USB和串口通信,方便多功能系统集成。
SEED3000便携式拉曼光谱仪是一款高性价比的785nm小型拉曼光谱仪;结构简单,快速检测,可满足实验室、野外以及工业现场等多种实验场景。预留USB和串口通信,方便多功能系统集成。便携式拉曼光谱仪广泛应用于食品安全、国防安全、珠宝鉴定、医药等需对原材料快速筛选、现场快速检测及物质分析鉴定等行业。
产品特点
◆ 高度集成,应用灵活,轻巧便捷,方便携带;
◆ 可适配光谱范围在200cm-1~3000cm-1;
◆ 高稳定性,光谱响应稳定性<2%@2hrs;
◆ 高分辨率,分辨率最佳可达4cm-1。
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