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向壁虎取經(jīng)，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)韓鶴友教授課題組創(chuàng)制仿壁虎腳納米SERS基底

來(lái)源: 找試劑網(wǎng) 2017-05-22 15:29:50

壁虎是自然界的“納米高手”。科學(xué)家在早期的研究中發(fā)現(xiàn)，壁虎能夠飛檐走壁的奧秘在于腳底隱藏著數(shù)百萬(wàn)根納米級(jí)的剛毛，而每根剛毛末端又有數(shù)百根更細(xì)的分支。這些柔軟的納米結(jié)構(gòu)能夠任意地調(diào)整角度與墻壁充分接觸，極大地增加了腳掌與墻壁的接觸面積，產(chǎn)生巨大的粘附力。

受這一現(xiàn)象的啟發(fā)，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的韓鶴友教授（點(diǎn)擊查看介紹）課題組創(chuàng)制了一種仿壁虎腳納米SERS基底。與傳統(tǒng)基底相比，一塊成人指甲蓋大小的仿壁虎腳基底表面擁有數(shù)億根與壁虎剛毛結(jié)構(gòu)類似的柔軟納米“觸角”，當(dāng)用于果蔬表面多組分農(nóng)藥殘留檢測(cè)時(shí)，這些“觸角”能夠極大增加基底與樣品的接觸面積，產(chǎn)生極強(qiáng)的分子引力，實(shí)現(xiàn)基底與實(shí)際樣品表面的親密接觸，做到無(wú)損傷、直接、快速檢測(cè)。

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如上圖所示，韓鶴友課題組采用表面超疏水化處理的有序陽(yáng)極氧化鋁(AAO)為模板，聚二甲基硅氧烷(PDMS)為原材料，制得了有序的高密度3D納米“觸角”陣列，并利用種子銀沉積法在“觸角”陣列上得到了多種類型的nano-gap結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了大面積的SERS“熱點(diǎn)”區(qū)域，創(chuàng)制出一種仿壁虎腳的納米“觸角”SERS基底（G-SERS）。研究發(fā)現(xiàn)，這種新型3D仿生G-SERS基底制備方法簡(jiǎn)單、靈敏度高（EF=1.2×107），而且具有出眾的信號(hào)重現(xiàn)性（RSD=5.4%），與此同時(shí)展現(xiàn)出不俗的SERS穩(wěn)定性。更重要的是，G-SERS基底表面具有高密度柔軟靈活的納米“觸角”（6.7×108）。利用這些高密度的“觸角”便能夠像壁虎腳底的剛毛一樣自由地到達(dá)實(shí)際樣品表面的微小區(qū)域，通過(guò)“擦”、“粘貼-揭起”等簡(jiǎn)單的采樣方式，對(duì)復(fù)雜表面的微量樣品進(jìn)行原位、無(wú)損傷地直接收集，省去了樣品預(yù)處理的繁瑣過(guò)程，大大縮短了分析時(shí)間。不僅如此，“觸角”陣列上修飾的銀納米粒子之間還可產(chǎn)生數(shù)量可觀的拉曼信號(hào)“熱點(diǎn)”，使得樣品表面的拉曼散射效應(yīng)（SERS強(qiáng)度）增強(qiáng)1200萬(wàn)倍，極大地提高了檢測(cè)的靈敏度。基于這些優(yōu)勢(shì)，G-SERS基底成功地應(yīng)用于蘋果、葡萄、黃瓜表面甲基對(duì)硫磷、福美雙、孔雀石綠等農(nóng)藥殘留的原位快速高效采集和非標(biāo)記分析檢測(cè)，檢測(cè)限達(dá)到了1.6 ×10-9g/cm2。一塊成人指甲蓋大小的果蔬表面，只要有十億分之一克農(nóng)藥殘留，都能夠快速檢測(cè)出來(lái)。這一結(jié)果遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)和歐盟的最大殘留限量標(biāo)準(zhǔn)。

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近日，該研究成果發(fā)表在國(guó)際分析化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊Analytical Chemistry 上。這是韓鶴友課題組繼用“知了翅膀SERS檢測(cè)H5N1等動(dòng)物病毒”的工作后，將仿生思想與納米技術(shù)相結(jié)合，突破傳統(tǒng)基底制備限制的又一成果。碩士生王盼和博士生吳龍為共同第一作者，韓鶴友教授為通訊作者。

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