近日，食品科學與工程學院食品安全與質量控制團隊在《Sensors and Actuators: B. Chemical》發表了題為“SERS aptasensor utilizing aptamer-conformation-mediated regulation of Au dumbbell dimers for the ultrasensitive detection of β-phenethylamine in foods”的研究論文，博士研究生陳晨為第一作者，徐志祥教授為本文通訊作者，山東農業大學為論文第一完成單位。

表面增強拉曼光譜（SERS）是檢測食品中目標分析物的有力工具，然而抗干擾性和穩定性一直制約著SERS技術在實際檢測中的應用。構建可控聚集、高度有序的SERS“熱點”系統的可以顯著提高SERS性能，包括信號強度和再現性。因此，二聚體、四面體和多面體結構在內的各種自組裝NPs組件已被探索并應用于制備SERS檢測探針。在自組裝NPs組件的開發中，適配體是合成成本低、穩定性高、易于化學修飾的寡核苷酸，其獨特之處在于二級和三級結構對特定物質具有優異的親和力和特異性。因此，基于適體與目標分析物結合后三維構型變化來構建可開啟“熱點”的SERS生物傳感器的研究備受關注。同時，研究表明大多數生物分子在1800-2800 cm-1范圍內的“生物靜默區”沒有拉曼響應。因此，有效構造在“生物靜默區”的可控自組裝NPs組件是提高SERS檢測技術抗干擾性和穩定性的關鍵。

基于以上思路，研究團隊設計了基于調節Au二聚體中Au NPs之間等離子體納米間隙的適配體構象介導的SERS傳感器。兩種特殊設計的含有β-苯乙胺適配體的DNA鏈被修飾在Au NPs上。β-苯乙胺的存在使得適配體折疊改變了金二聚體的三維幾何形狀，縮短了金NPs之間的納米間隙，從而產生了SERS“熱點”，“打開”了信號開關。“生物靜默區”拉曼報告分子4-MBN也被修飾在Au NPs表面，由于“熱點”的產生，4-MBN在2225 cm-1處的信號大大增強。冷凍透射電鏡、時域有限差分、分子對接模擬等驗證了該策略。構建的SERS適配體傳感器對食品中β-苯乙胺的檢測具有出色的靈敏度、穩定性和抗干擾性，檢出限低至3.8×10-7mg L-1。本研究為適配體構象介導的SERS傳感器研究領域的應用提供了理論依據。

圖1. 適配體構象介導金二聚體自組裝用于β-苯乙胺的SERS檢測示意圖

該工作得到了國家自然科學基金和山東省科技型中小企業創新能力提升工程項目的大力支持。

原文鏈接: https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.135293

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波