合肥研究院在DNA功能化的SERS基底免标记检测多氯联苯研究中获进展

近期，中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所研究员黄青课题组在DNA功能化的表面增强拉曼散射基底免标记检测持久性有机污染物——多氯联苯（Polychlorinated biphenyls，简称PCBs）方面取得新进展，相关结果发表在《美国化学学会应用材料界面》上（ACS Applied Materials & Interfaces 2016,8,5723−5728）。

表面增强拉曼光谱（Surface-Enhanced Raman Spectroscopy, 简称SERS）技术由于其高检测灵敏度、能提供待测分子指纹信息、并具有无损检测和抗水干扰等优点，在痕量物质检测和分析领域中得到越来越广泛的应用。由于PCBs分子很难直接被吸附到表面增强拉曼光谱沉淀的表面，利用表面增强拉曼光谱的方法很难直接检测到PCBs。近年来，一些生物识别物包括DNA适配体（对特定靶物质有特异性亲和力的特定DNA或RNA序列）、蛋白质（如抗体等）被引入到检测体系中来提高检测的特异性。与传统的抗原、抗体相比，DNA适配体体积更小，灵敏度相当，更容易合成，且稳定性更好。因此，将来DNA适配体有望取代酶联免疫反应，成为各种生物、化学分子探测的有力武器。

课题组研究人员把银纳米柱阵列的高SERS活性、均匀性、信号可重复性及适配体的特异性吸附的优点结合起来，将能够与PCB-77特异性结合的DNA适配体修饰到银纳米柱阵列的表面，PCB-77分子与适配体结合引起DNA结构的变化，从而导致DNA的拉曼光谱也发生相对应的变化，通过检测DNA适配体表面增强拉曼光谱信号的变化，实现免标记定量检测PCB-77。实验结果显示，衬底的表面增强拉曼光谱敏感性随着所修饰适配体浓度的降低而增加，通过对比656cm-1（鸟嘌呤的呼吸振动峰）和733cm-1(腺嘌呤的呼吸振动峰)的拉曼强度的比值变化实现了对纯水、自然湖水中PCB-77的定量化的检测，检测极限（达3.3×10-8M）比一般的Ag纳米柱阵列的检测极限降低了约3个数量级，也是目前获得测量PCB-77灵敏度最高的表面增强拉曼光谱检测方法。同时，这项工作为特异性检测环境中痕量持久性有机污染物提供了新的方法和依据。

相关工作得到科技部“973计划”、国家自然科学基金和安徽省自然科学基金等项目的支持。