等离子体纳米粒子的光镊捕获 原位 表面增强拉曼光谱表征

该方案可在无需聚集剂的条件下，实现对表面增强拉曼散射（SERS）活性纳米粒子组装过程的空间和时间控制，从而实现对目标分析物的高灵敏度检测。本方法的主要优势在于，无需使用聚集剂即可形成具有SERS活性的纳米粒子组装体，因此适用于在生理条件下分析敏感的生物分子。该技术为在微流控系统中检测溶液及生理条件下的分析物分子（如疾病生物标志物）提供了一个极具前景的平台。

首次使用该方法时，研究人员可能需要优化捕获激光功率、照射时间以及银纳米颗粒浓度，以获得最佳效果。首先，将532纳米激光束导入光镊显微镜的柔性端口。利用750纳米长通二向色镜，将532纳米激光束与光镊显微镜的立体双层光路对齐，使其与原有的捕获激光束合并，并聚焦于样品腔室。

使用750纳米长通二向色镜收集样品室的背向散射光，并将其导入配备液氮冷却电荷耦合器件相机的光谱仪中。在光谱采集前，将532纳米陷波滤光片置于光谱仪入射狭缝前方。用去离子水和乙醇清洗载玻片和盖玻片。

将框架胶带粘附到玻片上以形成反应腔室。向框架内加入数滴银纳米颗粒 DSNB 溶液。将盖玻片置于框架胶带上并密封。

向液氮冷却的电荷耦合器件相机的容器中加入液氮，直至温度降至零下120摄氏度。使用磁性激光安全挡板阻断拉曼探针光路，然后开启532纳米拉曼激发光源激光器。将装有银纳米颗粒DSNB溶液的样品室固定在样品室支架上。

向水浸物镜中加入水，然后立即将腔室支架放置在物镜上方的显微镜载物台上。在盖玻片上方滴加浸油，并定位油浸式聚光镜，以便在显微镜相机上观察到颗粒。通过旋转显微镜的调节旋钮，调整物镜的Z轴位置，直至532纳米拉曼探针光束聚焦于腔室的底部玻璃表面，在显微镜相机上呈现一个白点。

调节微调平台的 X 和 Y 位置，移动样品室，使样品室的中心区域位于白点处。打开光镊控制软件，使用配套的操纵杆控制将 1,064 纳米捕获激光移动至与白点重合。接着，调节显微镜旋钮，向上移动物镜的 Z 位置。

打开1,064纳米的捕获激光，以吸引样品室中的银纳米颗粒并形成等离激元银纳米颗粒组装体。根据需要调低捕获激光光束强度，以避免过热或气泡产生。调节样品微位移台的位置，使等离激元银纳米颗粒组装体的暗斑位于532纳米拉曼探测光束的焦点下方，以进行光谱测量。

将中性密度滤光片置于532纳米拉曼激光出口前方，将激光功率调节至10兆瓦。在光谱软件的设置面板中输入采集时间，然后点击“采集”按钮以开始光谱采集。在无捕获激光的情况下，样品室中分散的银纳米颗粒产生了一条黑色光谱。

增加捕获激光的功率并延长照射时间，可吸引更多银纳米颗粒并形成暗斑。由于分散的银纳米颗粒处于布朗运动状态，颗粒间的连接较大且不稳定。在等离激元银纳米颗粒组装体中，DSNB的整体强度高于分散银纳米颗粒的强度。

根据位于1,444 cm⁻¹处的特征峰强度，与分散的银纳米颗粒相比，等离子体银纳米颗粒组装体可使DSNB的表面增强拉曼光谱信号增强约50倍。在这20组表面增强拉曼光谱中，DSNB在1,152、1,444和1,579 cm⁻¹处的特征峰强度以直方图形式展示，其相对标准偏差分别为6.88%、6.59%和5.48%。该实验过程中最关键的是准确定位532 nm拉曼探测激光的位置，并使其与1,064 nm捕获激光重叠。

该技术为研究人员在生理条件下实现对分析物分子的时空可控检测提供了途径，有望用于未来的活体分析。