基于超疏水高黏附结构的痕量农药分子现场检测SERS基底研究

摘要：

多种农药,包括孔雀石绿(MG)作为禁用兽药,存在食用致癌的风险.由于MG低廉的价格和极好的药效,在渔业养殖中一直被不法商贩非法使用,使得鱼类生鲜中时有MG残留检出.针对MG分子痕量残留的检测,目前一般是抽取少量养殖水样,再利用高效液相色谱柱、液相色谱-光谱等方法来评估其是否超标.这类传统的检测方法一般需要依赖价格昂贵的大型设备,且检测过程操作繁琐复杂,单次检测耗时长、价格高,因而与农贸市场中商品流通量大、速度快、价格需亲民低廉等特点和要求不相符合.近年来,表面增强拉曼散射(SERS)检测技术以及便携式拉曼光谱仪的出现,有望实现对痕量农药分子的现场快速检测,进而很好地解决这一问题.SERS检测技术利用金属纳米结构的表面等离激元效应感应位于其结构表面附近的分子,得到分子种类和浓度信息.为了降低可检测的浓度极限,一般会在SERS基底上利用咖啡环效应或其他手段将待测分子蒸发富集,以获得足够高的信号强度.针对亲水基底,液滴与基底相接触后,会在基底表面摊开,使其分布面积扩大,导致其咖啡环周长变长,分子分布浓度随之降低.而当采用疏水基底富集时,由于常规的疏水基底表面黏附性小,液滴在其表面处于随处滚动无法抓取的状态,极大增加了操作的难度.以MG分子痕量残留的检测为例,由于农贸市场人员众多、无专业实验平台,磕碰撞击时有发生,在此环境下采用疏水SERS基底对农药分子进行检测显然是不可取的.该研究提出一种基于超疏水高黏附纳米森林结构的SERS基底用于痕量MG分子的快速现场检测.相比于超疏水SERS基底,所提出的超疏水高黏附基底利用其高黏附性可牢固抓取待测液滴,解决了以往超疏水基底在实际现场检测中存在液滴滚动无法操作的问题.此外,与亲水基底相比,超疏水高黏附基底由于接触角大,可将咖啡环面积缩小5.73倍,继而使分子的富集浓度提高5.73倍,最终使检测极限浓度降低了至少两个数量级.研究所提出的超疏水高黏附SERS基底有望在痕量农药分子快速现场检测中得到应用.

关键词：表面增强拉曼散射(SERS);痕量农药分子;超疏水高黏附;孔雀石绿;咖啡环;分子富集

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分类号：O657.37(分析化学)

资助基金：国家自然科学基金面上项目;中国科学院青年创新促进会项目;广东省重点领域研发计划项目

在线出版日期：2021-08-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：2499-2504