上海交通大學葉堅最新Nature：基于單分子計數的數字膠體增強拉曼光譜

【導讀】

定量檢測復雜混合物中極低濃度的各種分子一直是科學和工程許多領域的主要目標，從致癌誘變劑和早期疾病標志物的檢測到環境污染物和生物戰劑。此外，無需外部標記或修飾就能檢測這些分析物的技術是非常有價值的，而且往往是首選的。在這方面，表面增強拉曼光譜可以僅根據其固有的和獨特的振動特征來檢測復雜混合物中的分子種類。然而，迄今為止，由于不可控的信號異質性和在低分析物濃度下的可重復性差，開發用于此目的的表面增強拉曼光譜一直具有挑戰性。

【成果掠影】

今日，上海交通大學葉堅教授表明，使用數字(納米)膠體增強拉曼光譜（dCERS），只受測量過程的泊松噪聲的限制，通過單分子計數，可以在非常低的濃度下對廣泛的目標分子進行可重復的定量。由于增強這些振動信號的金屬膠體納米顆粒，包括羥胺還原銀膠體，可以在常規條件下大規模制備，本工作預計數字(納米)膠體增強拉曼光譜將成為可靠和超靈敏檢測各種分析物的首選技術，包括對人類健康具有重要意義的分析物。相關論文以題為“Digital colloid-enhanced Raman spectroscopy by single-molecule counting”的論文發表在Nature上。

?

【數據概況】

圖1. dCERS的概念? 2024?Springer Nature Limited

圖2. dCERS的重復性? 2024?AAAS

?

圖3. dCERS定量檢測痕量化學物質? 2024?AAAS

【成果啟示】

總之，本工作已經證明，基于單分子計數的dCERS是一種有效和高效的技術，在超低濃度下，只要目標分子表現出明確的、特定的光譜特征以及與熱點的充分相互作用，就可以僅僅基于目標分子的固有振動特征進行分子定量。正如毒性化合物（福美雙和百草枯）的概念驗證實例所表明的那樣，前所未有的靈敏度和可預測的準確性使dCERS成為一種強大的、甚至是首選的技術，用于要求苛刻的應用，包括環境保護、食品安全和誘變劑檢測，其中甚至微量的某些化學物質的存在已經對人類健康構成嚴重威脅。

文獻鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07218-1

本文由溫華供稿。