用于现场检测微生物的、基于光导技术的SERS活性微马达簇

《ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY》：Light-guided SERS-active micromotor clusters for on-site detection of microorganisms

　　

摘要

表面增强拉曼光谱（SERS）提供了超高灵敏度的分子指纹识别能力，但传统的静态SERS基底通常受到分析物捕获效率低和空间可控性差的限制。在这项研究中，我们报告了一种基于镀银聚苯乙烯微球（Ag@PS）的光驱动微马达SERS检测器，用于实现主动、定位和快速的生物化学传感。Ag@PS微马达通过无电银镀法制备，形成了密集的类纳米粒子银壳层，为SERS增强提供了丰富的等离子体热点。在光照射下，这些微马达表现出可逆的“开-关”运动、正向趋光性以及明显的光诱导聚集现象。在1.2 mW cm?2的照射强度下，微马达的平均速度约为6 μm s?1，并且可以通过移动光斑来远程引导它们朝向目标区域。得益于光定向聚集和探针与分析物的紧密接触，Ag@PS微马达簇能够实现对罗丹明6G（rhodamine 6G）的敏感SERS检测，检测限低至10?? M，且信号重现性良好。此外，该平台还实现了多种微生物的无标记原位拉曼检测，包括草履虫（Paramecium）、螺旋藻（Spirogyra）、眼虫（Euglena）和球藻（Marimo），使用的是手持式拉曼系统。这项工作展示了了一种简单且可编程的光响应微马达SERS探针，可用于主动目标富集和现场生物分析，为便携式、实时和空间可控的SERS检测提供了有前景的策略。

图形摘要

表面增强拉曼光谱（SERS）提供了超高灵敏度的分子指纹识别能力，但传统的静态SERS基底通常受到分析物捕获效率低和空间可控性差的限制。在这项研究中，我们报告了一种基于镀银聚苯乙烯微球（Ag@PS）的光驱动微马达SERS检测器，用于实现主动、定位和快速的生物化学传感。Ag@PS微马达通过无电银镀法制备，形成了密集的类纳米粒子银壳层，为SERS增强提供了丰富的等离子体热点。在光照射下，这些微马达表现出可逆的“开-关”运动、正向趋光性以及明显的光诱导聚集现象。在1.2 mW cm?2的照射强度下，微马达的平均速度约为6 μm s?1，并且可以通过移动光斑来远程引导它们朝向目标区域。得益于光定向聚集和探针与分析物的紧密接触，Ag@PS微马达簇能够实现对罗丹明6G（rhodamine 6G）的敏感SERS检测，检测限低至10?? M，且信号重现性良好。此外，该平台还实现了多种微生物的无标记原位拉曼检测，包括草履虫（Paramecium）、螺旋藻（Spirogyra）、眼虫（Euglena）和球藻（Marimo），使用的是手持式拉曼系统。这项工作展示了了一种简单且可编程的光响应微马达SERS探针，可用于主动目标富集和现场生物分析，为便携式、实时和空间可控的SERS检测提供了有前景的策略。

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