翟玉翠

摘要：本文论述了基于表面增强拉曼光谱的光流体分析，表面增强拉曼散射（ SERS）有结合简化免标记被分析物，基于荧光检测的低检测极限和鉴别分析物特定分子拉曼光谱的潜力。为了增加拉曼散射的交错部分至几个数量级的放大，SERS利用很好理解的由金属纳米结构提供的电磁增强，以及一种由于金属分子的相互作用的化学增强，这尚未得到很好的理解的。SERS已经被用来观察单分子的拉曼散射。尽管自SERS被提出已经35年，这一强大的技术的实际应用依然十分有限。

关键词：表面增强拉曼散射;光流体

中图分类号：0657. 37

文献标识码：A

文章编号：1672 -1578（2019）08 -0284 -01

一个提高SERS实际应用的方法是将检测结构融入一个承载其他功能的微流体系统中。共同实现使样品通过在金属纳米颗粒胶体溶液中的通道和在一个微流体通道底部结合一个纳米结构表面。通常，然而，用微流体环境控制SERS测量可能对于检测极限有害，因为当结合金属纳米结构表面时减少了SERS活性位置的数目和在微流体环境中低分析物分子大量传输。近期的光流体SERS对于这些缺点进行了弥补，通过增加目标分析物分子的数量，这些分子被激励源激励或者与SERS活性表面相互作用，从而提高SERS的性能。

一个提高SERS机制的光流体方法是利用光子几何尺寸延伸检测体积，如此包含了更多检测物分子和SERS活性点。例如，PCFs（图le）利用多孔芯或包层作为一个微流体通道;激励光和拉曼散射光子沿着PCF内的样品传播，如此检测体积延伸到整个PCF的长度。杨等人，利用空芯PCF作为微流体通道，而Khaing 00等人利用多孔包层。在两个例子中，报道的罗丹明6G检测极限在lOOpM左右，这比之前描述的传统微流体SERS实现的检测极限明显变大了。这种光流体SERS概念被Measor等人翻译到芯片的实现，运用了之前讨论过的ARROW结构，使流体SERS增强集合其他芯片结合RS检测的能力。

SERS还能利用微米和纳米流体提高集中分析物或分析物纳米颗粒聚集到检测体积中。这增加了SERS的性能和实用性通过去除依赖运送目标扩散到检测体积中。王等人表示这可以被动地被实现通过用纳米量级几何尺寸的聚集的聚合物，特别通过利用一个位于进口和出口之间的40 nm高的通道装置。在这个方案中，由于高密度SERS活性点，在纳米通道的进口金属纳米颗粒被包裹。通过一个相似的概念，Park等人探测到Cy3标记的登革热病毒的DNA序列标志。既然这样，在入口使用聚二甲基硅氧烷弹性崩溃制成小到60nm纳米流体通道。刘等人利用一个带有微流体通道的纳米多孔聚合物整体在三维基质上捕获和集中银纳米颗粒。该设计创造了三维SERS活性基质，因而去除了被分析物分析扩散到表面的需求。

活跃的微流体技术已经被用于光流体SERS技术中来集中纳米颗粒或被分析物分子（或两者）优于SERS检测。Huh等人利用微流体腔室内的电动力吸引金属纳米颗粒将目标纳米颗粒的结合物集中在SERS检测体积中。电动力也可以被用来集中被分析物到SERS活性表面。Cho等人在SERS活性表面顶部创建了微流体通道，在通道的顶部组装了一个电极。在电极和金属纳米结构的表面之间施加的电势，驱使被分析物分子到SERS活性表面，因而集中样品体积中所有的被分析物到监测区域，再次避免了依赖SERS活性表面与被分析物的相互作用扩散的需求。开发这种微流体技术提供的巨大增强，Cho等人在集中度为lOfM时检测了腺嘌呤。

另一个蕴含巨大潜力增加SERS性能的光流体方法是利用SERS激励的光流体谐振腔在微米或纳米流体环境中。光共振器顶部的高强度场能够作为SERS的高能量激励源。尽管只有很少的报道利用光共振器作为SERS激励源，这种光流体设计概念仍有大量未被探索。此外，建立在一些发展中的光流体，上面提到过的光流体谐振器方法与微纳米流体集中方法的集成具有巨大潜力，这可以共同提供特殊的SERS性能。

除了增强检测能力，光流体还允许知道现在还不可能的SERS的特殊应用。例如，之前描述过的建立在PDMS上的纳米通道，CHoi等人已经证实的选择性地检测蛋白质聚集物，這在许多疾病检测中极为重要，包括阿尔茨海默氏。在纳米颗粒在纳米通道入口形成集中网之后，聚合的蛋白质在监测区域被捕获并且产生SERS信号，而单体蛋白质迁移通过监测区域没有被检测。最近被Lee等人报道另一个光流体SERS应用是将基于SERS的柱上检测器与金属离子层离法的分离结合。覆盖了羧化的金纳米颗粒的圆柱的内表面不仅由于金属离子选择吸收特性作为分离介质，而且作为SERS活性表面。这去除了如质谱的分离后检测装置的需要。SERS的应用期望将会继续从光流体的新进展中出现，包括引进光学谐振微流体结构，SERS结合水滴微流体和纳米尺寸粒子的光捕获。