近日，中国科学院合肥肿瘤医院药学中心杨良保研究员等开发了一种热点自动捕获目标物分子的表面增强拉曼光谱（SERS）新方法，并提出基于纳米毛细泵的较小间隙主动捕获目标分子的原理模型。该成果以A General Surface Enhanced Raman Spectroscopy Method for Actively Capturing Target Molecules in Small Gaps为题，发表在国际顶级期刊《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.1c02169）上。

杨良保研究员团队一直从事SERS检测方法的研究，取得了一系列研究成果。本部分研究工作通过在液液界面组装大面积单层纳米粒子膜（图1），将高密度热点的纳米粒子膜覆盖在待测目标物分子之上，在湿态向干态转变的过程中，单层纳米粒子膜构成具有毛细抽吸作用的纳米毛细泵模型，溶液带着目标物分子不断经过纳米粒子间隙，从而实现纳米粒子小间隙对分子的自动捕获，实现大面积热点的活化，解决了分子进入热点的难题。

图1.目标小分子随溶剂向纳米粒子间隙（热点）处运动原理示意图。

研究结果表明，该方法具有高度普适性，可实现几乎所有类型分子的高灵敏检测（图2），包括塑化剂、有机污染物、抗肿瘤药物、毒物、毒素、农药残留、染料、抗生素、爆炸物和氨基酸。同时，也成功地将其应用于光热刺激下单细胞死亡过程的原位监测（图3）。该方法为目标分子主动运动到最佳热点开辟了新途径，为实现超灵敏检测或监测生物系统物质转化、细胞行为或化学动力学过程等研究提供了平台和策略。

图2. 不同类型目标物分子SERS检测光谱图。a) 邻苯二甲酸丁苄酯 (10^-8 M ~ 10^-11 M)；b) 结晶紫溶液 (10^-8 M ~ 10^-11 M)； c) 芘 (10^-7 M ~ 10^-10 M)；d) 百草枯溶液 (10^-7 M ~ 10^-10 M)；e) 3,3',4,4'-四氯联苯 (10^-7 M ~ 10^-10 M)；f) 孔雀石绿 (10^-8 M ~ 10^-11 M)；g) 溴敌隆 (10^-7 M ~ 10^-10 M)；h) 5-氟尿嘧啶 (10^-5 M ~ 10^-8 M)；i) 冰毒 (10^-6 M ~ 10^-9 M)；j) 2,4,6-三硝基甲苯 (10^-5 M ~ 10^-8 M)；k) 节球藻毒素 (10^-6 M ~ 10^-9 M)；l) 半胱氨酸 (10^-5 M ~ 10^-8 M)。

图3.光热刺激下A549细胞死亡过程原位动态监测谱图。

本文的第一作者是硕博连读的葛美红博士，通讯作者为杨良保研究员。该项研究受到国家科技重大专项项目(NO.2018ZX09J18112-001)，国家自然科学基金(NO.21974142)，安徽省自然科学研究项目(NO.1908085QB65)，中国科学院战略性重点研究计划(No. XDA22040303)等的资助。

论文链接:https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AOR-6IRZEJBBNMCJKGVBSBVQ