近日，中國科學院合肥物質科學研究院智能機械研究所劉錦淮課題組的研究員楊良保、副研究員劉洪林等人成功實現了人尿樣中毒品的快速分離與富集，并成功利用制備的三維表面增強拉曼散射(SERS)熱點超結構實現了毒品分子指紋特征的快速檢測與識別。相關成果發表在美國化學會《分析化學》雜志上（Anal. Chem. 2015, DOI: 10.1021/acs.analchem.5b00176）。
真實人體尿液中毒品分子的快速SERS檢測面臨三個方面的難題：快速分離和富集尿液中的毒品分子；排除尿液中復雜成分的干擾；有效控制毒品分子位于SERS活性納米結構的熱點區域。針對這些難題，研究人員成功實現了相同介質（環己烷）環境下尿樣毒品的快速分離富集和三維SERS活性納米結構組裝，最終實現了高活性三維SERS熱點區域中毒品分子的快速富集、識別與多通道檢測的目標。
研究人員以環己烷作為提取溶劑，開發了快速分離和富集真實人體尿樣中苯丙胺類物質的方法，整個過程5分鐘內即可完成，毒品的萃取率均大于80%，富集濃度能夠提高8倍以上。而且，利用水包油乳濁液法組裝環己烷相中的單分散銀納米粒子，制備了水相中的三維銀溶膠超結構，在三維空間上構筑了大量的SERS熱點，將熱點拓展到z軸維度，充分利用了激發激光聚焦體積的三維空間，實現待測分子的高靈敏檢測，突破了傳統上x-y笛卡爾平面對SERS活性區域的局限。研究結果顯示，三維 SERS 熱點溶膠超結構可以實現水相或有機相中待測分子的高靈敏和高重現性的識別和檢測，以及多種組分的多通道檢測。此外，利用數學識別算法可以快速、準確地識別人體尿樣中不同毒品的拉曼信號，實現了毒品分子ppb量級水平的多通道檢測。該研究成果不僅提供了一種尿樣毒品的快速分離富集與檢測方法，而且對推廣毒品的現場快速檢測具有非常重要的意義。
該研究工作得到了國家重大科學儀器設備開發專項任務、國家重大科學研究計劃納米專項和國家自然科學基金等項目的支持。
圖1 三維SERS熱點超結構制備及SERS檢測示意圖
圖2 (a、b)人真實尿樣中毒品的快速分離富集及(c)超高效液相色譜法檢驗譜圖
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