Name: 基于过滤器的表面增强拉曼光谱检测方法的化学污染物快速检测 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-19T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 13 s
Description: 学习基于过滤器的表面增强拉曼光谱法检测液体样品中的痕量化学污染物。该方法利用银纳米颗粒提高灵敏度，可快速检测福美铁和氨苄西林等农药及抗生素，适用于环境监测和食品安全分析。

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本材料基于美国国土安全部通过明尼苏达大学国家食品安全与防御中心授予的资助项目（资助编号：2010-ST-061-FD0001）所支持的工作。免责声明：本文档中所包含的观点和结论均为作者个人意见，不应被解释为必然代表美国国土安全部或国家食品安全与防御中心的官方政策，无论是明示或暗示的政策。

1. 银纳米颗粒的合成15
<ol>
	<li>将18 mg硝酸银溶解于100 ml超纯水（18.2 ΩU）中，涡旋振荡5秒。</li>
	<li>将27 mg二水合柠檬酸钠溶解于1 ml水中，涡旋振荡5秒。</li>
	<li>将配制好的硝酸银溶液全部转移至含有搅拌子的锥形瓶中，并将锥形瓶置于磁力加热板上。在剧烈搅拌（搅拌速度为700 rpm）条件下加热，加热板设定温度约为350 °C。</li>
	<li>当溶液开始沸腾时，立即将配制好的柠檬酸钠溶液全部加入锥形瓶中，并继续煮沸25分钟，直至溶液变为黄绿色至棕褐色，表明已生成银纳米颗粒（Ag NPs）。</li>
	<li>将锥形瓶从加热板上取下，转移至另一磁力搅拌板（不加热）上，在室温下以相同搅拌速度持续搅拌过夜&#160;，直至混合物颜色和透明度保持恒定，达到稳定状态。如有需要，可使用紫外-可见分光光度计测定所制备Ag NPs的吸光度。</li>
	<li>用超纯水将最终混合液定容至100 ml。</li>
	<li>如有需要，按照仪器制造商的操作说明，使用Zetasizer测定Ag NPs的粒径。</li>
	<li>将银溶胶转移至密封容器中，并用铝箔包裹避光保存。如需长期保存，可置于4–7 °C冰箱中，最长可稳定保存2个月。</li>
</ol>
2. SERS 活性滤膜的制备
<ol>
	<li>将2.92 g氯化钠（NaCl）溶于100 ml水中，配制成50 mM NaCl溶液。</li>
	<li>将1 ml 5 mM NaCl溶液加入1 ml已制备的Ag NPs中，在20 rpm条件下于旋转混合仪上混合10分钟。此步骤旨在使Ag NPs聚集形成Ag纳米簇。</li>
	<li>将滤膜（PVDF，0.1 µm 孔径）放入可连接注射器的滤器中。较小孔径的滤膜比大孔径滤膜更有效即， 0.22 µm）在捕获银纳米簇并产生稳定信号方面的作用。</li>
	<li>将2 ml制备好的银纳米簇加入注射器中用于过滤。将滤膜 holder 连接到注射器上，手动以每秒1滴的流速将银纳米簇溶液全部通过膜过滤。膜会截留银纳米簇，形成具有SERS活性的滤膜。</li>
	<li>从滤膜架上取下滤膜。使用镊子夹持滤膜外缘时需格外小心，避免损坏滤膜。室温下晾干约3分钟，然后将滤膜置于玻片上。</li>
	<li>SERS基底的拉曼检测
	<ol>
		<li>将拉曼仪器设置为780 nm波长激光，激光功率为5 mW，曝光时间为1秒，曝光次数为2次。将显微镜物镜设为10倍。确保软件中的物镜设置也相应调整为10倍。</li>
		<li>将带有膜的玻璃载玻片放置在拉曼仪器的平台上，使用显微镜对膜表面进行聚焦。</li>
		<li>从膜表面随机选取8-10个位点，仪器将按顺序自动采集。在厂商提供的软件中打开光谱数据进行分析。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 应用表面增强拉曼散射活性滤膜系统检测化学污染物
<ol>
	<li>配制 10 ppb 的福美铁溶液。 
	注意：福美铁具有高挥发性。称量固体时需采取防护措施（佩戴呼吸器和护目镜）。
	<ol>
		<li>称取 2 mg 福美铁粉末，溶于 20 ml 50% 乙腈溶液（10 ml 乙腈和 10 ml 水）中，配制成储备液（100 ppm）。将烧瓶涡旋振荡 30 秒。</li>
		<li>取 1 ml 100 ppm 的福美铁溶液置于试管中，加入 9 ml 50% 乙腈溶液，配制成 10 ppm 溶液。涡旋振荡试管 5 秒。</li>
		<li>取 1 ml 10 ppm 溶液置于试管中，加入 9 ml 50% 乙腈溶液，配制成 1 ppm 溶液。涡旋振荡试管 5 秒。</li>
		<li>取 1 ml 1 ppm 溶液置于试管中，加入 9 ml 50% 乙腈溶液，配制成 100 ppb 溶液。涡旋振荡试管 5 秒。</li>
		<li>取 1 ml 100 ppb 溶液置于试管中，加入 9 ml 50% 乙腈溶液，配制成 10 ppb 溶液。涡旋振荡试管 5 秒。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>配制 1 ppm 的氨苄青霉素溶液。
	<ol>
		<li>称取 10 mg 氨苄青霉素粉末，溶于 100 ml 水中，配制成 100 ppm 的氨苄青霉素溶液。将烧瓶涡旋振荡 30 秒。</li>
		<li>取 1 ml 100 ppm 溶液置于试管中，加入 9 ml 水，配制成 10 ppm 氨苄青霉素溶液。涡旋振荡试管 5 秒。</li>
		<li>取 1 ml 10 ppm 溶液置于试管中，加入 9 ml 水，配制成 1 ppm 氨苄青霉素溶液。涡旋振荡试管 5 秒。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将滤膜放回滤器中，使纳米颗粒（NP）涂层一侧朝上。</li>
	<li>取 5 ml 样品加入新的注射器中，然后将其连接至装有银（Ag）涂层膜的滤器。</li>
	<li>手动以每秒 1 滴的流速将全部样品体积缓慢通过滤膜。目标分子可被吸附并富集在滤膜表面的纳米颗粒涂层上。</li>
	<li>将滤膜从滤器中取出，室温下晾干约 3 分钟，然后采用与步骤 2.6 相同的方法使用拉曼仪器检测信号。</li>
	<li>重复步骤 2.2 至 2.6，制备另一张银涂层膜，并从步骤 3.3 开始进行另一个样品的检测。</li>
</ol>

<ol><li>Albrecht, M. G., Creighton, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anomalously+intense+Raman+spectra+of+pyridine+at+a+silver+electrode%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Anomalously intense Raman spectra of pyridine at a silver electrode.</a> J. Am. Chem. Soc. 99 (15), 5215-5217 (1977).</li>
<li>Schatz, G. C., Young, M. A., Van Duyne, R. P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSchatz%2C+GC+%22Electromagnetic+mechanism+of+SERS.+Surface-enhanced+Raman+scattering%22">Electromagnetic mechanism of SERS. Surface-enhanced Raman scattering</a>. , Springer Berlin Heidelberg. 19-45 (2006).</li>
<li>Matijevic, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+properties+of+uniform+size+colloids%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">Preparation and properties of uniform size colloids.</a> Chem. Mater. 5 (4), 412-426 (1993).</li>
<li>Nickel, U., zu Castell, A., Pöppl, K., Schneider, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+silver+colloid+produced+by+reduction+with+hydrazine+as+support+for+highly+sensitive+surface-enhanced+Raman+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">A silver colloid produced by reduction with hydrazine as support for highly sensitive surface-enhanced Raman spectroscopy.</a> Langmuir. 16 (23), 9087-9091 (2000).</li>
<li>Khanna, P. K., Subbarao, V. V. V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanosized+silver+powder+via+reduction+of+silver+nitrate+by+sodium+formaldehydesulfoxylate+in+acidic+pH+medium%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanosized silver powder via reduction of silver nitrate by sodium formaldehydesulfoxylate in acidic pH medium.</a> Mater. Lett. 57 (15), 2242-2245 (2003).</li>
<li>Henglein, A., Giersig, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+colloidal+silver+nanoparticles%3A+capping+action+of+citrate%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Formation of colloidal silver nanoparticles: capping action of citrate.</a> J. Phys. Chem. B. 103 (44), 9533-9539 (1999).</li>
<li>Sun, X., Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloidal+carbon+spheres+and+their+core%2Fshell+structures+with+noble-metal+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Edit%22%5BJournal%5D)">Colloidal carbon spheres and their core/shell structures with noble-metal nanoparticles.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 43 (5), 597-601 (2004).</li>
<li>Lu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Seed-mediated+growth+of+large%2C+monodisperse+core-shell+gold-silver+nanoparticles+with+Ag-like+optical+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Seed-mediated growth of large, monodisperse core-shell gold-silver nanoparticles with Ag-like optical properties.</a> Chem. Commun. (2), 144-145 (2002).</li>
<li>Aslan, K., Wu, M., Lakowicz, J. R., Geddes, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescent+core-shell+Ag%40SiO2+nanocomposites+for+metal-enhanced+fluorescence+and+single+nanoparticle+sensing+platforms%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Fluorescent core-shell Ag@SiO2 nanocomposites for metal-enhanced fluorescence and single nanoparticle sensing platforms.</a> J. Am. Chem. Soc. 129 (6), 1524-1525 (2007).</li>
<li>Lu, Y., Yin, Y., Li, Z. Y., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+self-assembly+of+Au%40+SiO2+core-shell+colloids%5BTitle%5D)+AND+%22Nano.+Lett%22%5BJournal%5D)">Synthesis and self-assembly of Au@ SiO2 core-shell colloids.</a> Nano. Lett. 2 (7), 785-788 (2002).</li>
<li>Link, S., Wang, Z. L., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alloy+formation+of+gold-silver+nanoparticles+and+the+dependence+of+the+plasmon+absorption+on+their+composition%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Alloy formation of gold-silver nanoparticles and the dependence of the plasmon absorption on their composition.</a> J. Phys. Chem. B. 103 (18), 3529-3533 (1999).</li>
<li>He, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+Detection+of+Ricin+in+Milk+Using+Immunomagnetic+Separation+Combined+with+Surface+Enhanced+Raman+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Food.+Sci%22%5BJournal%5D)">Rapid Detection of Ricin in Milk Using Immunomagnetic Separation Combined with Surface Enhanced Raman Spectroscopy.</a> J. Food. Sci. 76 (5), N49-N53 (2011).</li>
<li>Zheng, J., He, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-Enhanced+Raman+Spectroscopy+for+the+Chemical+Analysis+of+Food%5BTitle%5D)+AND+%22Compr.+Rev.+Food.+Sci.+F%22%5BJournal%5D)">Surface-Enhanced Raman Spectroscopy for the Chemical Analysis of Food.</a> Compr. Rev. Food. Sci. F. 13 (3), 317-328 (2014).</li>
<li>He, L., Haynes, C. L., Diez-Gonzalez, F., Labuza, T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+detection+of+a+foreign+protein+in+milk+using+IMS-SERS%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Raman.+Spectrosc%22%5BJournal%5D)">Rapid detection of a foreign protein in milk using IMS-SERS.</a> J. Raman. Spectrosc. 42 (6), 1428-1434 (2011).</li>
<li>Wei, W. Y., White, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+filter-based+approach+to+surface+enhanced+Raman+spectroscopy+for+trace+chemical+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">A simple filter-based approach to surface enhanced Raman spectroscopy for trace chemical detection.</a> Analyst. 137 (5), 1168-1173 (2012).</li>
<li>Cheng, M. L., Tsai, B. C., Yang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silver+nanoparticle-treated+filter+paper+as+a+highly+sensitive+surface-enhanced+Raman+scattering+%28SERS%29+substrate+for+detection+of+tyrosine+in+aqueous+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Silver nanoparticle-treated filter paper as a highly sensitive surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrate for detection of tyrosine in aqueous solution.</a> Anal. Chim. Acta. 708 (1), 89-96 (2011).</li>
<li>Fierro-Mercado, P. M., Hernández-Rivera, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+sensitive+filter+paper+substrate+for+SERS+trace+explosives+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Spectrosc%22%5BJournal%5D)">Highly sensitive filter paper substrate for SERS trace explosives detection.</a> Int. J. Spectrosc. 2012, 716527(2012).</li>
<li>Tran, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subnanogram+detection+of+dyes+on+filter+paper+by+surface-enhanced+Raman+scattering+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Subnanogram detection of dyes on filter paper by surface-enhanced Raman scattering spectrometry.</a> Anal. Chem. 56 (4), 824-826 (1984).</li>
<li>Wu, D., Fang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+adsorption+behavior+of+p-hydroxybenzoic+acid+on+a+silver-coated+filter+paper+by+surface+enhanced+Raman+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">The adsorption behavior of p-hydroxybenzoic acid on a silver-coated filter paper by surface enhanced Raman scattering.</a> J. Colloid Interface Sci. 265 (2), 234-238 (2003).</li>
<li>Wigginton, K. R., Vikesland, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold-coated+polycarbonate+membrane+filter+for+pathogen+concentration+and+SERS-based+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Gold-coated polycarbonate membrane filter for pathogen concentration and SERS-based detection.</a> Analyst. 135 (6), 1320-1326 (2010).</li>
<li>Berthod, A., Laserna, J. J., Winefordner, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+by+surface+enhanced+Raman+spectroscopy+on+silver+hydrosols+and+silver+coated+filter+papers%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pharm+Biomed+Anal%22%5BJournal%5D)">Analysis by surface enhanced Raman spectroscopy on silver hydrosols and silver coated filter papers.</a> J Pharm Biomed Anal. 6 (6), 599-608 (1988).</li>
<li>Ackermann, K. R., Henkel, T., Popp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+Online+Detection+of+Low-Concentrated+Drugs+via+a+SERS+Microfluidic+System%5BTitle%5D)+AND+%22ChemPhysChem%22%5BJournal%5D)">Quantitative Online Detection of Low-Concentrated Drugs via a SERS Microfluidic System.</a> ChemPhysChem. 8 (18), 2665-2670 (2007).</li>
<li>Walter, A., März, A., Schumacher, W., Rösch, P., Popp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+a+fast%2C+high+specific+and+reliable+discrimination+of+bacteria+on+strain+level+by+means+of+SERS+in+a+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab.+Chip%22%5BJournal%5D)">Towards a fast, high specific and reliable discrimination of bacteria on strain level by means of SERS in a microfluidic device.</a> Lab. Chip. 11 (6), 1013-1021 (2011).</li>
<li>Lee, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+and+sensitive+trace+analysis+of+malachite+green+using+a+surface-enhanced+Raman+microfluidic+sensor%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Fast and sensitive trace analysis of malachite green using a surface-enhanced Raman microfluidic sensor.</a> Anal. Chim. Acta. 590 (2), 139-144 (2007).</li>
<li>Guo, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+Silver+Nanoparticles+in+Antimicrobial+Products+Using+Surface-Enhanced+Raman+Spectroscopy+%28SERS%29%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Analysis of Silver Nanoparticles in Antimicrobial Products Using Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS).</a> Environ. Sci. Technol. 49 (7), 4317-4324 (2015).</li>
<li>Narayanan, V. A., Begun, G. M., Stokes, D. L., Sutherland, W. S., Vo-Dinh, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Normal+Raman+and+surface+enhanced+Raman+scattering+%28SERS%29+spectra+of+some+fungicides+and+related+chemical+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Raman.+Spectrosc%22%5BJournal%5D)">Normal Raman and surface enhanced Raman scattering (SERS) spectra of some fungicides and related chemical compounds.</a> J. Raman. Spectrosc. 23 (5), 281-286 (1992).</li>
<li>Kang, J. S., Hwang, S. Y., Lee, C. J., Lee, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SERS+of+dithiocarbamate+pesticides+adsorbed+on+silver+surface%3B+thiram%5BTitle%5D)+AND+%22Bull.+Korean.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">SERS of dithiocarbamate pesticides adsorbed on silver surface; thiram.</a> Bull. Korean. Chem. Soc. 23 (11), 1604-1610 (2002).</li>
<li>Li, Y. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+and+sensitive+in-situ+detection+of+polar+antibiotics+in+water+using+a+disposable+Ag-graphene+sensor+based+on+electrophoretic+preconcentration+and+surface-enhanced+Raman+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Rapid and sensitive in-situ detection of polar antibiotics in water using a disposable Ag-graphene sensor based on electrophoretic preconcentration and surface-enhanced Raman spectroscopy.</a> Biosens. Bioelectron. 43, 94-100 (2013).</li>
<li>Clarke, S. J., Littleford, R. E., Smith, W. E., Goodacre, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+monitoring+of+antibiotics+using+Raman+and+surface+enhanced+Raman+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Rapid monitoring of antibiotics using Raman and surface enhanced Raman spectroscopy.</a> Analyst. 130 (7), 1019-1026 (2005).</li>
<li>Zheng, J., Pang, S., Labuza, T. P., He, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semi-quantification+of+surface-enhanced+Raman+scattering+using+a+handheld+Raman+spectrometer%3A+a+feasibility+study%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Semi-quantification of surface-enhanced Raman scattering using a handheld Raman spectrometer: a feasibility study.</a> Analyst. 138 (23), 7075-7078 (2013).</li>
<li>Zheng, J., Pang, S., Labuza, T. P., He, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+surface-enhanced+Raman+scattering+detection+using+a+handheld+and+a+bench-top+Raman+spectrometer%3A+A+comparative+study%5BTitle%5D)+AND+%22Talanta%22%5BJournal%5D)">Evaluation of surface-enhanced Raman scattering detection using a handheld and a bench-top Raman spectrometer: A comparative study.</a> Talanta. 129, 79-85 (2014).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

本方案中的一个关键步骤是银纳米颗粒（Ag NPs）的合成，其中均匀的银纳米颗粒是获得一致结果的关键。加热时间与前驱体的浓度必须精确控制。该批银纳米颗粒的平均粒径为80 nm，由Zetasizer测定（数据未显示）。另一个关键步骤是盐诱导聚集过程，其中盐浓度和聚集时间必须精确控制。此外，膜的选择也至关重要，因为孔径较小的膜被发现更有效地截留银纳米簇。对于本研究中使用的特定膜，具有正反两面，其中正面必须朝上放置于夹持器中以连接注射器。若反向放置，则涂层效果显著降低。在溶液通过膜时避免产生气泡，是实现成功涂层的另一个关键因素。
针对本实验的故障排查，建议采取以下步骤。若未检测到信号或信号较弱，请检查以下可能原因：主要原因可能是银纳米颗粒（Ag NPs）未充分聚集，导致无法被滤膜孔隙截留。可通过提高盐浓度和/或延长孵育时间以增强聚集效果。此外，请确认滤膜的背面是否朝上，以及加样至膜上的样品体积或浓度是否过低。若目标分子的信号不稳定，请检查以下原因：银纳米颗粒的粒径分布可能过宽，或纳米颗粒在膜上的分布不均匀，这可能是由于纳米颗粒过度聚集或通过膜的速度过快所致。
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表面增强拉曼光谱（SERS）是一种将拉曼光谱技术与纳米技术相结合的分析方法。在贵金属纳米表面，由于局域表面等离子体共振效应，分析物的拉曼散射信号显著增强。1 银纳米粒子（Ag NPs）因其极强的增强能力，迄今为止是最广泛使用的SERS基底。2 目前已开发出多种Ag NPs的合成方法。3-6 Ag NPs既可单独用作高效的SERS基底，也可与其他材料和结构结合使用，以提高其灵敏度和/或功能性。7-11
表面增强拉曼光谱技术已展现出在食品和环境样品中检测多种痕量污染物的卓越能力。12 传统上，制备表面增强拉曼散射（SERS）样品有两种常用方法：基于溶液的方法和基于基底的方法。13 该 基于溶液的方法利用纳米颗粒胶体与样品混合，随后通过离心收集纳米颗粒-分析物复合物，干燥后将其沉积到固体载体上进行拉曼测量。基于基底的方法通常是将数微升液体样品直接滴加到预制的固体基底上。14 然而，这两种方法均无法有效且适用于大体积样品。一些对表面增强拉曼散射（SERS）检测的改进克服了样品体积的限制，例如整合滤膜系统15-21 或微流控装置的整合。21-24 改进后的表面增强拉曼散射检测方法在监测大体积水样中化学污染物的灵敏度和可行性方面表现出显著提升。
本文展示了基于注射器滤膜的表面增强拉曼散射（SERS）方法制备与应用的详细实验方案，用于检测痕量农药代森锌（ferbam）和抗生素氨苄青霉素（ampicillin）。

<table><tbody><tr><td>氨苄青霉素</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP1760-5</td><td>N/A</td></tr><tr><td>福美铁</td><td>Chem Service</td><td>N-11970-250MG</td><td>98+%</td></tr><tr><td>硝酸银</td><td>Sigma Aldrich</td><td>209139</td><td>99.0+%</td></tr><tr><td>柠檬酸钠二水合物</td><td>Sigma Aldrich</td><td>W302600</td><td>99+%</td></tr><tr><td>氯化钠</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S7653</td><td>99.5+%</td></tr><tr><td>EMD Millipore Durapore PVDF 膜滤器</td><td>Fisher Scientific</td><td>VVLP01300</td><td>0.10 &amp;micro;m 孔径，亲水性</td></tr><tr><td>聚碳酸酯滤器支架</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-29550-40</td><td>13 mm 直径</td></tr><tr><td>模拟旋涡混合器</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-215-365</td><td>N/A</td></tr><tr><td>旋转摇床混合器</td><td>Fisher Scientific</td><td>05-450-213</td><td>N/A</td></tr><tr><td>DXR 拉曼光谱仪</td><td>Thermo Scientific</td><td>IQLAADGABFFAHCMAPB</td><td>激光功率：1 mW&lt;br /&gt; 曝光时间：5 秒</td></tr></tbody></table>

基于滤膜的表面增强拉曼光谱法快速检测化学污染物

A Filter-based Surface Enhanced Raman Spectroscopic Assay for Rapid Detection of Chemical Contaminants

我们展示了一种利用滤膜注射器系统制备高灵敏度表面增强拉曼光谱（SERS）基底的方法，该方法可用于检测多种化学污染物。通过柠檬酸钠还原硝酸银来合成银纳米颗粒（Ag NPs）。随后，加入氯化钠使纳米颗粒聚集形成纳米团簇，并被截留在滤膜的孔隙中。将注射器连接至带有滤膜的滤器装置，把纳米团簇溶液注入注射器并使其通过滤膜，液体可穿过膜，而纳米团簇则被截留，从而形成具有SERS活性的膜基底。在检测目标分析物时，将液体样品注入注射器，并使其流经涂覆有Ag NPs的滤膜，分析物便会结合并富集在Ag NPs修饰的膜上。随后将膜从滤器装置上取下，自然风干，并用拉曼仪器进行检测。本文报道了Ag NPs溶液体积和样品体积对检测灵敏度的影响，并利用所建立的方法实现了对10 ppb浓度的福美铁和1 ppm浓度的氨苄青霉素的检测。

本实验的主要步骤如示意图（图1）所示。图2展示了在膜包被过程中使用优化体积的AgNPs对于实现最高检测灵敏度的重要性。使用福美双（ferbam）时，1 ml AgNPs可产生最强信号，而0.5 ml（包被不足）或2 ml（包被过量）的效果均较差。
通过所开发的基于滤膜的表面增强拉曼散射（SERS）检测方法，我们能够以很强的信号强度检测到10 ppb浓度的福美铁和1 ppm浓度的氨苄青霉素（图1）。在10 ppb浓度下，福美铁的SERS光谱显示出明显的特征峰。1,386 cm-1处的峰来源于CN和C=S伸缩振动以及对称CH3变形振动的混合；1,516 cm-1处的峰与CH3和CN的伸缩振动相关；561 cm-1处的峰由SS伸缩振动产生2...

一种基于滤膜的表面增强拉曼光谱（SERS）检测化学污染物的制备与检测方法即， 杀虫剂福美铁和抗生素氨苄青霉素

我们展示了一种利用滤膜注射器系统制备高灵敏度表面增强拉曼光谱（SERS）基底的方法，该系统可……

该基于滤膜的表面增强拉曼光谱方法的总体目标是检测液体样品中痕量的各种目标分子。该技术的两个优势在于降低了样品制备成本和时间；更重要的是，通过使用更大的样品体积，该技术可提供更高的灵敏度，从而降低检测限。通常，初次接触该方法的研究人员可能会遇到困难，因为在缺乏适当的聚集步骤时，纳米颗粒可能无法被截留在膜的孔隙中，或者在膜上分布不均。实验开始时，配制 100 毫升新鲜的硝酸银溶液，并在 350 摄氏度的加热板上以 700 转/分钟的磁力搅拌加热至沸腾。一旦沸腾，立即加入1 mL新配制的柠檬酸钠溶液，并让溶液继续沸腾25分钟。随着银纳米颗粒的形成，溶液将变为绿褐色。25分钟后，将烧瓶置于未加热的搅拌台上，在700 RPM条件下持续搅拌过夜。早晨时，混合物应处于稳定状态，颜色和透明度保持恒定。如有需要，可测定纳米颗粒的吸光度。随后用超纯水将混合物稀释至 100 毫升。然后，使用粒度分析仪测定银纳米颗粒的尺寸。储存时，将银纳米颗粒转移至密封容器中，并用铝箔包裹以避光。胶体在4摄氏度下可保持稳定长达两个月。制备表面增强拉曼散射（SERS）活性滤膜时，首先将1毫升5毫摩尔的氯化钠溶液加入1毫升已制备的胶体中，并使用摇床以20转/分钟振荡混合10分钟。随着银纳米簇的形成，准备一张孔径为0.1微米的PVDF膜。必须确保滤器完全干燥，并且滤膜处于正确的方向。混合10分钟后，以大约每秒一滴的速度将2毫升纳米簇溶液通过膜过滤。持续推动溶液通过，中间不要中断。得到具有表面增强拉曼散射（SERS）活性的滤膜。用镊子小心剥离活性滤膜，然后置于空气中干燥三分钟。干燥后，将SERS活性膜转移至载玻片上。现在，为进行SERS基底的拉曼检测，将仪器设置为使用780纳米激光，功率为5毫瓦。曝光时间设为1秒，曝光强度设为2。使用10倍物镜，对样本进行聚焦。确保软件也设置为10倍物镜。随后，在膜上随机选择8到10个位点，并使用仪器采集这些位点的数据。然后，在制造商提供的软件中打开光谱数据进行分析。首先，将100 ppm的福美铁溶液进行系列稀释，得到5 mL的10 ppb福美铁溶液，并含有50%乙腈。现在，将活性膜放入过滤器支架中，纳米颗粒涂层朝上。然后，将5 mL样品加入新的注射器中，并连接活性滤膜。以约每秒一滴的连续流速将样品过滤。溶液过滤完毕后，小心取下滤膜，使其在空气中干燥3分钟。膜干燥后立即进行拉曼检测。数据采集操作与之前相同。本方法已测试了不同体积的银纳米颗粒。用于包被膜以获得最大灵敏度的银纳米颗粒溶液的体积为一毫升。通过测量拉曼位移显示，十亿分之十的福美铁的表面增强拉曼散射（SERS）光谱可被检测到。位于1386处的峰源于氰基和碳硫双键伸缩振动以及对称甲基变形的混合振动。1516 处的峰与甲基和氰基的伸缩振动相关，561 处的峰由硫键伸缩振动产生。即使浓度为百万分之一的氨苄青霉素也能被明显

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化学

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关键词：阻抗生物传感器，流体生物芯片，RTgill-W1细胞，饮用水毒性，细胞传感器，环境监测，实时细胞分析

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本方案描述了一种用于表面增强拉曼散射的柔性基底的制备方法。该方法已成功用于低浓度R6G和福美双的检测。...

基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的柔性表面增强拉曼散射（SERS）基底的制备用于超灵敏检测

学习基于过滤器的表面增强拉曼光谱法检测液体样品中的痕量化学污染物。该方法利用银纳米颗粒提高灵敏度，可快速检测福美铁和氨苄西林等农药及抗生素，适用于环境监测和食品安全分析。

基于滤膜的表面增强拉曼光谱法快速检测化学污染物

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