基于柔性SERS基底即时自组装的 aquaculture 中孔雀石绿与结晶紫快速灵敏原位检测

为解决水产养殖中非法残留物快速、低成本原位检测难题，研究人员开发了一种集成银纳米星薄膜与聚四氟乙烯滤膜（AgNS/PTFE）的柔性表面增强拉曼散射（SERS）传感器，实现了孔雀石绿（MG）和结晶紫（CV）的灵敏检测（检出限分别达10 pg/mL和7 pg/mL）。该技术仅需20分钟完成从基底制备到检测的全流程，兼具优异疏水性、均匀性和机械耐久性，为食品安全监测提供了创新解决方案。

　　

水产养殖中非法使用的孔雀石绿（MG）和结晶紫（CV）因其强效抑菌性曾被广泛使用，但其致癌性及在食物链中的累积效应对公众健康构成严重威胁。传统检测方法如酶联免疫吸附试验（ELISA）、液相色谱（LC）等虽精准却成本高昂、操作复杂，难以满足现场快速筛查需求。表面增强拉曼散射（SERS）技术凭借其指纹识别能力和高灵敏度成为理想替代方案，但现有刚性基底难以适配不规则样品表面，且商业化制备工艺复杂耗时。

河北自然科学基金青年项目等资助的研究团队通过将银纳米星（AgNS）即时界面自组装至柔性聚四氟乙烯（PTFE）滤膜，开发出AgNS/PTFE柔性SERS基底。该技术仅需5秒完成纳米星单层自组装，全流程耗时不足20分钟。基底独特的疏水特性使2 μL微量样本即可产生强信号，而纳米星多分支结构通过“避雷针效应”形成高密度电磁热点，显著提升检测灵敏度。

主要技术方法
研究采用改良Garcia-Leis法合成AgNS胶体，通过全氟癸硫醇触发界面自组装在PTFE膜上形成均匀纳米星单层。利用透射电镜（TEM）和紫外-可见光谱表征纳米结构，结合有限差分时域（FDTD）模拟电磁场分布。实际样本检测采用“滴涂/擦拭”法采集小龙虾外壳及肌肉残留物，通过拉曼光谱仪获取信号。

研究结果

1. AgNS表征：TEM显示AgNS具有4-10个分支的星状结构，紫外吸收峰位于450 nm，证实其局域表面等离子体共振（LSPR）特性。
2. 基底性能：PTFE的三维纤维结构有效固定AgNS，形成均匀热点分布，相对标准偏差（RSD）低至8.3%，弯曲100次后信号保持率超90%。
3. 检测效能：对MG和CV的检出限分别达10 pg/mL和7 pg/mL，较传统方法提升2-3个数量级，实际样本加标回收率为92.5%-107.8%。

结论与意义
该研究首创的AgNS/PTFE柔性基底突破了SERS技术在现场检测中的适用性瓶颈。其快速制备、超灵敏响应和优异机械稳定性为水产食品安全监管提供了革命性工具，尤其适用于不规则表面的农药残留原位分析。研究通过理论模拟与实验验证相结合，阐明了纳米星形貌与电磁增强的构效关系，为后续设计高性能SERS基底提供了范式。成果发表于《Food Chemistry》，对推动食品安全快检技术发展具有重要实践价值。