几种羧基生物分子的Raman光谱及其表面增强拉曼散射（SERS）研究

我梦的来*方长 2013-10-28 21:53:15 428 浏览

参与评论

登录后参与评论

全部评论(1条)

xiaohong0507 2013-10-29 00:00:00

【摘要】：拉曼(Raman)光谱技术是研究晶体或分子结构的一种重要工具.它能够快速获得分子振动的固有频率、分子对称性及分子内部作用力、表面处理、界面反应等较为丰富的信息.由于普通拉曼散射信号强度非常弱，灵敏度低，而限制了其在低检测限获取信息的能力.为了获得无干扰、高质量的拉曼光谱图，人们先后发展了激光拉曼光谱、傅立叶变换拉曼光谱(FT-Raman)，表面增强拉曼散射(SERS)光谱、共振拉曼光谱、时间分辨拉曼光谱等新技术. 表面增强拉曼散射(SERS)效应是指在特殊制备的一些金属良导体表面或溶胶中，吸附子的拉曼散射信号比普通拉曼散射信号大大增强的现象.由于其高探测灵敏度、高分辨率、水干扰小、可猝灭荧光、稳定性好及适合研究界面等特点，被广泛应用于表面研究、吸附物界而表面状态研究、生物大分子的界面取向及构型、构象研究和结构分析等. 本文应用Raman光谱及SERS研究了几类含羧基结构的生物分子，其中包括:几种蛋白质氨基酸、DNA、药物、莽草酸.分别获得其Raman光谱及SERS;根据SERS选律和作用机理，推测了几种含羧基结构的生物分子在银粒子和金/银核-壳复合粒子两种基底表面的作用方式、吸附状态及其不同浓度pH值下的变化规律.另外，利用拉曼光谱探讨了几种蛋白质氨基酸与九芴甲氧羰基(Fmoc)的复合物分子内对应基团的振动情况. 1.支链氨基酸在金/银核-壳复合纳米粒子上的FT-Raman光谱及其SERS研究获得了亮氨酸，异亮氨酸及缬氨酸三种支链氨基酸的Raman光谱及其在金/银核-壳复合粒子基底表面的SERS光谱;由此结合金/银核-壳复合粒子基底的特性和SERS机制，探讨了三种支链氨基酸此基底表面不同的作用方式及其吸附模式.实验结果表明:支链氨基酸不同的SERS及其在金/银核-壳复合粒子基底表面不同的吸附状态主要为分子内对应的支链甲基的不同振动模式所致，而羧基在三种分子结构中都明显的与金银复合粒子产生了作用.又由于金/银核-壳复合粒子基底均一性和高SERS增强因子，尤其在不同浓度及pH值条件下，致使三种分子在其表面的SERS和吸附差异更为突出. 2.药物与DNA相互作用的SERS研究选择了三种含羧基或羧基变异结构的药物:卡铂、阿霉素和博莱霉素作为探针，研究了三种药物各自的拉曼光谱，在具有较强的SERS增强因子的银粒子基底表面的SERS;对拉曼峰进行了归属，通过对比研究三种药物与DNA相互作用的SERS，考察了三种药物与DNA在银粒子表面相互作用的情况及其影响变化.对药物的体外筛选提供有意义的参考. 3.SERS研究含环状结构的氨基酸在银胶中的吸附状态通过对比苯丙氨酸、组氨酸、色氨酸三种带环状结构的氨基酸的Raman光谱，分析了羧基在不同分子结构中的振动峰位差异;以及获得了三种氨基酸分子在银粒子表面的SERS，结合SERS机理推测了三种环状结构氨基酸的吸附状态，尤其分子结构中羧基的振动峰位及吸附差异.Z后探讨了氨基酸与银胶的不同作用模式及其不同浓度，pH值对吸附状态的影响. 4.莽草酸的FT-IR、FT-Raman光谱及SERS研究莽草酸为我国盛产，是目前ZLH5N1高致病性禽流感唯yi证实有效的药物“达菲”的合成原料.莽草酸还具有其它许多生物药性如KY、镇痛作用.莽草酸的分子结构为一个羧基和三个羟基取代在环己烯环结构上，本文测得了莽草酸的Raman光谱，推测了各峰位对应的基团扰动;同时考察了莽草酸在银粒子表面的吸附状态，尤其羧基的吸附机理和所受浓度，pH值的影响.为进一步研究莽草酸在新型药物合成、开发及其与底物作用机制等方面提供了十分有益参考. 5.Fmoc-氨基酸的振动光谱获得了Fmoc-基团与亮氨酸，异亮氨酸，蛋氨酸，苯丙氨酸和缬氨酸五种氨基酸分子复合物的FT-Raman光谱，并对其中各特殊振动峰位进行了归属、指认;由此，推测了Fmoc-基团与五种氨基酸分子的复合物中的各特殊基团的振动模型，尤其对羧基的振动情况进行了归纳.为进一步研究氨基酸及其它生物分子提供参.

赞(19)

回复(0)

评论

评论
登录后参与评论

热门问答

几种羧基生物分子的Raman光谱及其表面增强拉曼散射（SERS）研究:

如何计算表面增强拉曼散射（SERS）增强因子 EF:

如何计算表面增强拉曼散射（SERS）增强因子 EF:

原来表面增强拉曼效应（SERS）是这样发现的

表面增强拉曼

表面增强拉曼（Surface-Enhanced Raman Scattering，简称SERS），用通常的拉曼光谱法测定吸附在胶质金属颗粒如银、金或铜表面的样品，或吸附在这些金属片的粗糙表面上的样品，其拉曼光谱的强度可提高10³-10⁶倍。

SERS的发现

Fleischmann 等人于1974 年对光滑银电极表面进行粗糙化处理后,首次获得吸附在银电极表面上单分子层吡啶分子的高质量的拉曼光谱。

一直到1977年，Van Duyne和Creighton两个研究组各自独立地发现，吸附在粗糙银电极表面的每个吡啶分子的拉曼信号要比溶液中单个吡啶分子的拉曼信号大约强10⁶，指出这是一种与粗糙表面相关的表面增qiang效应,被称为SERS 效应。

“原景”重现

我们本次使用Metrohm DropSens品牌的电化学拉曼光谱仪SPELEC RAMAN动态模拟一下SERS实验。SPELEC RAMAN是一款紧凑型仪器，包含了785 nm激光光源、光谱检测器和双恒电位仪/恒电流仪。整套设备如下图所示：

完全集成式电化学拉曼光谱仪

电化学拉曼光谱仪配有专用的电解池，其材料采用黑色特氟龙(Teflon)制成，采用创新的磁吸设计，非常易于使用。拉曼探头正好位于工作电极表面的顶部。

丝网印刷电极用拉曼电解池

本次实验中我们使用的丝网印刷电极（SPE）由平整的陶瓷基底制成，在其上面印制传统的三电极系统。工作电极为银电极，其直径为1.6毫米的圆形。

DRP-C013丝网印刷银电极

我们通过上述仪器配置，利用循环伏安法动态表征[Ru(bpy)₃]²⁺的SERS效应。

三(2,2'-联吡啶)氯化钌(II)[Ru(bpy)₃]²⁺分子式

实验开始

在初始电势下，工作电极上的金属银被氧化为银离子，在存在氯离子的情况下，沉积为AgCl。在阴极扫描过程中，银离子被还原为金属银，从而获得可发生SERS效应的新鲜纳米结构表面。

循环伏安法（CV）条件：

+0.3V 至 -0.4V，50 mV/s

样品信息：

2.5μM [Ru(bpy)₃]²⁺，电解液为0.1M KCl

在此循环过程中，起始电位点①开始时没有拉曼信号。在阴极扫描过程中，银工作电极表面产生SERS效应，拉曼光谱逐步得到增强②，在-0.3V左右的电势下产生ZD增强③。在随后的反向扫描中，由于银电极表面再次被氧化，拉曼信号减小④。整个过程不同电位的拉曼图谱如下：

不同电位下的拉曼图谱

利用SPELEC软件，我们可以动态模拟SERS效应的产生过程。我们将1040cm^-1拉曼位移处的拉曼强度与CV扫描的电位图相结合，即可得到如下关系图：

CV扫描状态下1040 cm^-1拉曼强度的变化

基于该方法，利用原位电化学表面增强拉曼技术，我们还可以在zui强光谱1040cm-1处进行定量分析，并获得不错的线性关系。

定量分析校准图

至此，我们“还原“了表面增强拉曼效应的发现历程。验证了SPELEC RAMAN电化学拉曼光谱仪可以实时跟踪原位动态SERS效应，从而获得了高SERS信号的电极过程信息。使用电化学拉曼光谱仪可以简单、精确地实现化合物的灵敏检测。

2020-08-17 10:52:34 1151 0

为什么表面增强拉曼散射用于分子结构的探索:

3·15的食品安全问题，请交给表面增强拉曼（SERS）

国际消费者权益日

1983年，国际消费者协会把每年的3月15日定为国际消费者权益日。此后，每年3月15日，世界各地的消费者及有关组织都要举行各种活动，推动保护消费者权益运动进一步发展。

每年3·15晚会曝光的黑幕中，食品安全都是重灾区。去年的土坑酸菜、掺假的红薯粉条和肮脏的火腿肠，今年的调香“泰国香米”、半天妖烤鱼食材等问题，让消费者触目惊心。

食品安全问题主要出在哪里？

大部分食品安全问题都来自掺伪，主要包括掺假、掺杂和伪造。是指有目的地向食品中加入一些非固有成分，以增加其重量或体积，而降低成本；或改变某种质量，以低劣色、香、味来迎合消费者心理的行为。

掺假	是指食品中添加了廉价物质，替换次等营养物质，以次充好
掺杂	是指在食品中加入一些杂质物，混淆视听
伪造	是指包装标识或产品说明与内容物不符，挂羊头卖狗肉

瑞士万通 Misa

{ 让食品掺伪无处遁形 }

Misa 是瑞士万通便携式 SERS 分析仪，专门用于检测复杂基质中的非法添加物质。Misa 基于表面增强拉曼（SERS）技术，具有强大的算法，可快速、智能、简便地进行分析，即使是非技术人员也能轻松使用。

Misa

为您带来前所未有的便捷测试体验

快速得出结果

简便的操作，无需专业的化学知识

直观的引导式工作流程

极少的化学药品和溶剂用量

完整的痕量检测解决方案

成熟的应用以及案例

案例