超低污染聚合物刷中微缺陷的表面增强拉曼光谱检测及其生物传感应用价值

本研究针对超低污染聚合物刷（PBs）中微缺陷影响生物传感性能的关键问题，开发了一种基于表面增强拉曼散射（SERS）和荧光双信号的光谱映射技术。通过甲基蓝（MB）探针分子，实现了对微缺陷的精准定位及深浅分类，为优化生物传感器表面改性策略提供了新方法。

　　

在生物医学和生物传感领域，超薄、高密度的聚合物刷（PBs）因其超低污染特性成为表面改性的明星材料。然而，这些刷状结构中潜伏的微缺陷——小到足以锚定蛋白质分子的空腔或暴露底层金属的针孔——可能让它们的“抗污光环”黯然失色。传统检测技术如红外反射吸收光谱（IRRAS）或原子力显微镜（AFM）要么分辨率不足，要么观测范围有限，难以捕捉这些“隐形杀手”。

捷克科学基金会等资助的研究团队在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》发表论文，提出了一种巧妙的解决方案：利用表面增强拉曼散射（SERS）活性银纳米岛层作为“放大镜”，让探针分子甲基蓝（MB）在缺陷处发出强烈的拉曼和荧光双信号。研究人员选取了羧基甜菜碱甲基丙烯酰胺（CBMAA）与N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺（HPMAA）的共聚物刷作为模型体系，这种材料不仅具有卓越的抗蛋白吸附能力，还能通过组分比例调节功能基团密度。

关键技术包括：1）磁控溅射制备SERS活性银纳米岛基底；2）共聚物刷的表面引发聚合；3）共聚焦显微光谱系统实现10^?2 mm²级区域的拉曼/荧光同步成像。

Sample preparation
通过直流磁控溅射在镀金玻璃基底上沉积银纳米岛层，构建SERS活性平台。聚合物刷采用表面引发聚合法制备，红外光谱证实其化学组成与单体投料比一致。

Examination of SERS–active samples
拉曼映射显示MB信号在缺陷区域增强100倍以上，荧光成像进一步区分出“浅缺陷”（信号强度比拉曼高2-3倍）和“深缺陷”（荧光主导）。值得注意的是，即使缺陷覆盖率仅0.1%，也能被可靠检出。

Conclusion
该研究不仅建立了聚合物刷质量评估的新标准，更揭示了组分比例（CBMAA:HPMAA=3:7时缺陷最少）与结构完整性的关联。这种“双模检测”策略为生物传感器表面优化提供了精准工具，尤其适用于需要对抗复杂生物流体的医疗器械和诊断设备开发。

讨论部分强调，该方法突破了传统技术对微缺陷“看不见、测不准”的局限，未来可通过拓展其他报告分子（如近红外探针）进一步提升活体检测潜力。研究团队特别指出，银纳米岛的等离子体共振效应与聚合物刷厚度的协同调控，可能是实现更高灵敏度检测的关键方向。