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为解决药物污染检测难题，研究人员开展 “石墨烯增强拉曼光谱检测超低浓度药物” 研究。结果显示该方法可检测低至 100μg/mL 药物，且石墨烯能增强信号、淬灭荧光。这为药物污染研究、水质监测等提供创新工具。
在现代社会，药物的广泛使用给人们的健康带来了极大的便利，但同时也引发了一个棘手的问题 —— 药物污染。这些药物残留如同隐藏在水中的 “幽灵”，悄无声息地渗透到各种水体系统，包括我们日常饮用的水。它们不仅对水生和陆地生态系统造成负面影响，还可能威胁人类健康，然而其长期影响至今仍是个谜。目前，检测水中超低浓度药物（浓度范围从 ng/L 到 μg/L）的常用技术，如气相色谱 - 质谱联用（GC - MS）、气相色谱 - 串联质谱联用（GC - MS/MS）和液相色谱 - 串联质谱联用（LC - MS/MS），虽然检测限较低，但存在诸多弊端，比如需要复杂的样品制备过程，仪器和耗材昂贵，而且会破坏样品，无法进行后续分析。
在此背景下，为了找到一种更高效、便捷的检测方法，来自未知研究机构的研究人员开展了关于利用石墨烯增强拉曼光谱检测超低浓度药物的研究。他们的研究成果发表在《Carbon Trends》上，为解决药物污染检测难题带来了新的希望。
研究人员在这项研究中用到了几个主要关键技术方法：一是溶液制备技术，将布洛芬和对乙酰氨基酚（两种在环境中大量存在的药物）制成 100μg/mL 的溶液；二是拉曼光谱技术，使用 532nm 激发波长测量相关样品的拉曼光谱；三是构建校准曲线，对布洛芬溶液进行适当稀释构建校准曲线；四是采用四探针系统进行电导率测试，检测药物存在引起的电导率变化及石墨烯基底的恢复效率。
下面来详细看看研究结果：
- GERS 效应在检测水中溶解药物中的作用：研究人员将超低浓度的药物溶液滴铸在石英基底的化学气相沉积（CVD）石墨烯上，微拉曼分析显示出与药物存在相关的峰。布洛芬在 D 到 G 线区域和 2D 线区域有特征峰，对乙酰氨基酚在 1000 - 1800cm-1区域有相关峰。同时发现石墨烯的拉曼响应在药物沉积后明显增强，即出现石墨烯增强拉曼散射（GERS）效应。通过分析不同浓度布洛芬溶液，进一步证实了 GERS 效应，还发现特定浓度（20ppm 和 80ppm）下 GERS 效应更强。
- GERS 2D 映射：通过 2D 拉曼映射，发现布洛芬的 GERS 效应在 G 线响应上更突出，对乙酰氨基酚对石墨烯的 D、G 和 2D 线都有均匀强烈的响应。这表明药物分子与石墨烯晶格之间存在强烈的超分子相互作用，驱动了 GERS 效应。
- 样品恢复和电导率测量：研究人员对石墨烯进行高温真空处理，以探测其稳定性和恢复情况。拉曼光谱显示，处理后布洛芬的特征振动消失，但石墨烯出现不同程度的氧化和功能化。电导率测量表明，石墨烯基底在药物处理后电导率下降，热处理后部分恢复，且电导率与四点探针的取向有关。
研究结论和讨论部分指出，石墨烯与超低浓度药物的超分子相互作用引发了 GERS 响应，使检测低至 100μg/mL 的药物成为可能，GERS 在 G 线和 2D 线的增强因子可达 48 倍。此外，石墨烯基底增强了药物的光谱带并淬灭其荧光，有助于识别药物特征光谱，可作为药物存在的标记，为药物污染研究、水质监测和保护公众健康提供了创新工具。这一研究成果不仅为深入了解药物污染物的来源、分布模式以及生态和生态毒理效应打开了新的大门，还为开发更精确、快速和经济有效的检测方法奠定了基础，在药物污染研究和环境保护领域具有重要的意义，有望推动相关领域的进一步发展。
