拉曼光谱技术助力分子定量检测取得重大突破
2024-05-09 11:06:25化工仪器网阅读量：249 我要评论
【化工机械设备网 技术前沿】在现代科学技术的迅猛发展中，对于分子级别的精确检测需求日益增长。传统的定量分析方法虽然广泛，但往往受限于样品制备繁琐、检测时间长和灵敏度不足等问题。而拉曼光谱技术的崛起，以其独特的优势，为分子定量检测带来了革命性的突破。
近日，上海交通大学生物医学工程学院的研究团队近日在国际顶级期刊Nature上发表了一篇题为“通过单分子计数进行数字胶体增强拉曼光谱定量检测”的研究论文。这项研究标志着拉曼光谱技术在分子定量检测领域取得了重大突破，为生物医学、化学、物理等多个领域的研究提供了强有力的工具。
拉曼光谱是一种基于非弹性散射光的分子振动光谱技术，能够提供分子结构和化学键合状态的信息。由于其对样品破坏小、无需特殊标记以及能够在复杂生物体系中进行测量等优点，拉曼光谱在生物分子检测方面展现出巨大的潜力。自1928年被印度物理学家Chandrasekhara Venkata Raman发现以来，已广泛应用于物理、化学、生物、地质、医学、国防和公共安全等领域。拉曼光谱的独特之处在于，它可以通过谱峰直接判断对应的分子结构，进而识别具体的分子类型，然而，拉曼信号的强度通常较弱，限制了其在低浓度检测中的应用。
为了增强拉曼信号，科学家们发展出了表面增强拉曼光谱(SERS)技术。SERS技术利用金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应，可以显著增强拉曼信号的强度。然而，随着SERS研究的深入，人们发现在低浓度检测时，拉曼信号强度存在极大的不可重复性，这使得SERS技术在实际应用中面临挑战。
上海交通大学生物医学工程学院的研究团队针对这一难题，提出了一种全新的解决方案——数字胶体增强拉曼光谱(dCERS)。dCERS技术利用胶体纳米颗粒，通过单分子计数的方式实现对多种分子(如染料分子、代谢小分子、核酸、蛋白)的定量检测。这一技术不仅提高了检测的灵敏度，而且保证了测量的可重复性，为SERS技术在实际应用中的推广奠定了基础。
研究团队在论文中详细介绍了dCERS技术的实验设计和数据分析过程。他们首先合成了一种新型的胶体纳米颗粒，然后利用这些颗粒对目标分子进行标记。在激光照射下，这些标记了目标分子的胶体纳米颗粒会产生强烈的拉曼信号。通过单分子计数的方式，研究团队成功地实现了对目标分子的定量检测。
值得一提的是，dCERS技术所采用的胶体颗粒的合成步骤简单，易于放大生产，这为其在实际应用中的推广提供了便利。此外，由于dCERS技术无需对目标分子进行标记，这使其在生物医学等领域的应用前景尤为广阔。通过这项技术，研究人员可以更加精确地检测和分析生物分子，从而有助于疾病的早期发现和治疗。
上海交通大学生物医学工程学院的研究团队在拉曼光谱领域取得的这一重大突破，不仅为分子定量检测提供了强有力的工具，也为相关领域的研究开辟了新的道路。我们期待着这一技术在未来的研究中发挥更大的作用，为人类探索未知世界提供更多的可能性。
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