利用Ag@MoS双等离子体效应和电荷转移增强机制实现抗生素的SERS检测 （SERS Detection of Antibiotics Using Dual Plasmonic and Charge Transfer Enhancement Mechanisms of Ag@MoS Core-Shell Nanocomposites）

《Sensors and Actuators Reports》：SERS Detection of Antibiotics Using Dual Plasmonic and Charge Transfer Enhancement Mechanism of Ag@MoS 2 Core-Shell Nanocomposites

Ag@MoS?核心壳纳米复合材料通过银等离子共振和MoS?电荷转移协同增强，实现抗生素检测极限达10?1? M，较传统AgNPs灵敏度提升三倍，适用于环境与临床痕量分析。

　　在全球范围内，抗生素耐药性问题日益严重，这使得对生物和环境样本中抗生素的快速、敏感且非侵入性检测方法变得尤为重要。随着抗生素滥用和不规范使用现象的加剧，抗生素耐药性不仅对公共健康构成威胁，还导致现有治疗方法的效果下降，从而增加了疾病的发病率和死亡率。因此，开发一种能够有效检测抗生素残留的高灵敏度检测技术，对于监控耐药性、确保治疗效果和推动医疗进步具有重要意义。在此背景下，表面增强拉曼散射（Surface-Enhanced Raman Spectroscopy, SERS）作为一种强大的分析技术，因其超高灵敏度和分子指纹识别能力，被广泛应用于抗生素的检测领域。

SERS技术的核心在于通过金属纳米结构诱导的局部表面等离子体共振（Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR）和化学增强机制，显著提升拉曼信号强度。银（Ag）和金（Au）纳米结构因其在可见光谱范围内的高LSPR增强效应而被广泛使用，而银纳米颗粒（AgNPs）因其成本效益和可调谐的等离子体响应，成为一种理想的替代材料。然而，银在空气中容易氧化，这限制了其在长期应用中的稳定性。为解决这一问题，研究者们探索了金属-半导体复合纳米结构，通过引入化学增强机制（Chemical Enhancement, CE）和提高化学稳定性，实现了更优的SERS性能。

本研究中，合成了一种Ag@MoS?核心-壳层纳米复合材料，该材料结合了银的等离子体增强效应和二硫化钼（MoS?）的化学增强特性。MoS?作为一种半导体材料，其带隙特性在单层形式下从间接带隙转变为直接带隙，从而增强了光与物质之间的相互作用。此外，MoS?的高比表面积促进了分子吸附，进一步提高了SERS信号强度。通过将Ag与MoS?结合，实现了双重增强机制，不仅提升了拉曼信号的强度，还有效保护了Ag核心免受氧化，提高了其在复杂环境中的稳定性。

在实验中，我们以Rhodamine 6G（R6G）作为模型分子，评估了Ag@MoS?纳米复合材料的SERS性能。在532 nm和785 nm激发条件下，均观察到了显著的信号增强。其中，785 nm激发在生物应用中表现出更高的灵敏度，因为它可以有效抑制生物样本中的自发荧光，提高信噪比。Ag@MoS?纳米复合材料的检测限达到10?1? M，远优于传统的银纳米颗粒，后者检测限约为10?? M。这一结果表明，Ag@MoS?纳米复合材料在检测低浓度抗生素方面具有显著优势。

进一步的研究还涉及对Levofloxacin和Tetracycline的检测，这两种抗生素在785 nm激发下同样表现出优异的SERS性能。在10?1? M浓度下，仍然能够检测到明显的拉曼信号，说明Ag@MoS?具有极高的灵敏度。通过与水和尿液样本的比较，发现Ag@MoS?在尿液中的回收率较高，表明其在复杂生物基质中的应用潜力。此外，研究还展示了Ag@MoS?在检测其他抗生素如氯霉素、诺氟沙星、多西环素、利福平和环丙沙星时的广泛适用性，这些抗生素在不同的样本基质中均能被有效检测。

在分析特异性方面，研究了Levofloxacin与Ciprofloxacin以及Tetracycline与Doxycycline的二元混合物。结果显示，Ag@MoS?能够清晰地检测到目标抗生素的特征峰，而不会因干扰物质的存在而导致信号偏移。这一特性表明，Ag@MoS?在实际应用中具有良好的选择性，能够有效区分不同抗生素。

Ag@MoS?纳米复合材料的结构和性能优势使其成为一种理想的SERS基底材料。其核心-壳层结构不仅提高了材料的稳定性，还通过双重增强机制显著提升了检测灵敏度。此外，785 nm激发下的低荧光背景和高信噪比，使其特别适用于生物样本和环境监测。与现有的SERS基底材料相比，如Ag/TiO?、ZnO/Ag等，Ag@MoS?在结构设计、稳定性和检测可靠性方面展现出明显优势。

本研究的成果为抗生素耐药性的监测和控制提供了新的工具。通过Ag@MoS?纳米复合材料，可以在水、食品和人体液体中实现对抗生素残留的高灵敏度检测，有助于提高医疗诊断的准确性，并支持环境监管的实施。此外，Ag@MoS?的简单操作和高重现性，使其在实际应用中更具可行性。未来的研究应进一步优化其选择性和集成到实际的检测平台中，以实现更广泛的应用和更高的检测效率。