上海交通大学叶坚最新Nature：基于单分子计数的数字胶体增强拉曼光谱

【导读】

定量检测复杂混合物中极低浓度的各种分子一直是科学和工程许多领域的主要目标，从致癌诱变剂和早期疾病标志物的检测到环境污染物和生物战剂。此外，无需外部标记或修饰就能检测这些分析物的技术是非常有价值的，而且往往是首选的。在这方面，表面增强拉曼光谱可以仅根据其固有的和独特的振动特征来检测复杂混合物中的分子种类。然而，迄今为止，由于不可控的信号异质性和在低分析物浓度下的可重复性差，开发用于此目的的表面增强拉曼光谱一直具有挑战性。

【成果掠影】

今日，上海交通大学叶坚教授表明，使用数字(纳米)胶体增强拉曼光谱（dCERS），只受测量过程的泊松噪声的限制，通过单分子计数，可以在非常低的浓度下对广泛的目标分子进行可重复的定量。由于增强这些振动信号的金属胶体纳米颗粒，包括羟胺还原银胶体，可以在常规条件下大规模制备，本工作预计数字(纳米)胶体增强拉曼光谱将成为可靠和超灵敏检测各种分析物的首选技术，包括对人类健康具有重要意义的分析物。相关论文以题为“Digital colloid-enhanced Raman spectroscopy by single-molecule counting”的论文发表在Nature上。

【数据概况】

图1. dCERS的概念© 2024Springer Nature Limited

图2. dCERS的重复性© 2024AAAS

图3. dCERS定量检测痕量化学物质© 2024AAAS

【成果启示】

总之，本工作已经证明，基于单分子计数的dCERS是一种有效和高效的技术，在超低浓度下，只要目标分子表现出明确的、特定的光谱特征以及与热点的充分相互作用，就可以仅仅基于目标分子的固有振动特征进行分子定量。正如毒性化合物（福美双和百草枯）的概念验证实例所表明的那样，前所未有的灵敏度和可预测的准确性使dCERS成为一种强大的、甚至是首选的技术，用于要求苛刻的应用，包括环境保护、食品安全和诱变剂检测，其中甚至微量的某些化学物质的存在已经对人类健康构成严重威胁。

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07218-1

本文由温华供稿。