柔性Ag-SiO2微球SERS基底集成微流控芯片用于油菜菌核病菌的高灵敏检测

针对油菜菌核病传统检测方法灵敏度不足、集成度低的问题，研究人员开发了一种基于柔性Ag-SiO2核壳微球SERS基底与无泵多通道微流控芯片的协同检测平台。该技术实现了对核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）和小核盘菌（Sclerotinia minor）10?12?M级痕量检测，增强因子达8.5×1010，为农作物真菌病害的现场快速诊断提供了创新解决方案。

　　

油菜菌核病是由核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）引起的毁灭性病害，全球每年造成巨大产量损失。传统化学防治导致农药抗性增强和环境污染，而现有拉曼光谱检测技术存在灵敏度不足、无法区分不同病原菌亚型的瓶颈。针对这些问题，华中农业大学的研究团队创新性地将柔性三维核壳结构Ag-SiO₂微球表面增强拉曼散射（SERS）基底与无泵多通道微流控芯片集成，开发出高灵敏病原菌检测平台。该成果发表在《Food Chemistry》上，为农作物真菌病害的早期预警和生物防治提供了新工具。

研究采用有限元模拟优化微球尺寸参数，通过聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜制备柔性基底，结合微流控芯片实现病原菌自动富集。选用罗丹明6G（R6G）验证性能，并实际检测了淡紫拟青霉（Purpureocillium lilacinum）和盾壳霉（Coniothyrium minitans）等生防菌株。

Electrical field simulation and characterization of flexible SERS substrates
电磁场模拟显示200?nm直径的Ag-SiO₂微球可获得46.3?V/m的最佳增强效果，实验证实其对R6G的检测限达10^?12?M，在1506?cm^?1特征峰处增强因子为8.5×10¹⁰，相对标准偏差（RSD）仅6.93%。

Conclusion
该平台成功区分了核盘菌和小核盘菌，其三维核壳结构产生的电磁耦合效应使热点分布均匀性提升3.7倍。微流控芯片通过毛细作用实现样本自动输送，检测通量较传统方法提高8倍。

这项研究突破了农作物真菌病害现场检测的技术瓶颈，建立的SERS指纹数据库为生防菌株筛选提供了新标准。柔性基底与微流控的集成设计为开发便携式农业检测设备奠定了基础，对保障粮油安全具有重要意义。