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儀器網 科技成果】在現(xiàn)代科學技術的迅猛發(fā)展中，對于分子級別的精確檢測需求日益增長。傳統(tǒng)的定量分析方法雖然廣泛，但往往受限于
樣品制備繁瑣、檢測時間長和靈敏度不足等問題。而拉曼
光譜技術的崛起，以其獨特的優(yōu)勢，為分子定量檢測帶來了革命性的突破。
近日，上海
交通大學生物醫(yī)學工程學院的研究團隊近日在國際頂級期刊Nature上發(fā)表了一篇題為“通過單分子計數(shù)進行數(shù)字膠體增強拉曼光譜定量檢測”的研究論文。這項研究標志著拉曼光譜技術在分子定量檢測領域取得了重大突破，為生物醫(yī)學、化學、物理等多個領域的研究提供了強有力的工具。
拉曼光譜是一種基于非彈性散射光的分子振動光譜技術，能夠提供分子結構和化學鍵合狀態(tài)的信息。由于其對樣品破壞小、無需特殊標記以及能夠在復雜生物體系中進行測量等優(yōu)點，拉曼光譜在生物分子檢測方面展現(xiàn)出巨大的潛力。自1928年被印度物理學家Chandrasekhara Venkata Raman發(fā)現(xiàn)以來，已廣泛應用于物理、化學、生物、地質、醫(yī)學、國防和公共安全等領域。拉曼光譜的獨特之處在于，它可以通過譜峰直接判斷對應的分子結構，進而識別具體的分子類型，然而，拉曼信號的強度通常較弱，限制了其在低濃度檢測中的應用。
為了增強拉曼信號，科學家們發(fā)展出了表面增強拉曼光譜(SERS)技術。SERS技術利用金屬納米顆粒的表面等離子體共振效應，可以顯著增強拉曼信號的強度。然而，隨著SERS研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)在低濃度檢測時，拉曼信號強度存在極大的不可重復性，這使得SERS技術在實際應用中面臨挑戰(zhàn)。
上海交通大學生物醫(yī)學工程學院的研究團隊針對這一難題，提出了一種全新的解決方案——數(shù)字膠體增強拉曼光譜(dCERS)。dCERS技術利用膠體納米顆粒，通過單分子計數(shù)的方式實現(xiàn)對多種分子(如染料分子、代謝小分子、核酸、蛋白)的定量檢測。這一技術不僅提高了檢測的靈敏度，而且保證了測量的可重復性，為SERS技術在實際應用中的推廣奠定了基礎。
研究團隊在論文中詳細介紹了dCERS技術的實驗設計和數(shù)據(jù)分析過程。他們首先合成了一種新型的膠體納米顆粒，然后利用這些顆粒對目標分子進行標記。在激光照射下，這些標記了目標分子的膠體納米顆粒會產生強烈的拉曼信號。通過單分子計數(shù)的方式，研究團隊成功地實現(xiàn)了對目標分子的定量檢測。
值得一提的是，dCERS技術所采用的膠體顆粒的合成步驟簡單，易于放大生產，這為其在實際應用中的推廣提供了便利。此外，由于dCERS技術無需對目標分子進行標記，這使其在生物醫(yī)學等領域的應用前景尤為廣闊。通過這項技術，研究人員可以更加精確地檢測和分析生物分子，從而有助于疾病的早期發(fā)現(xiàn)和治療。
上海交通大學生物醫(yī)學工程學院的研究團隊在拉曼光譜領域取得的這一重大突破，不僅為分子定量檢測提供了強有力的工具，也為相關領域的研究開辟了新的道路。我們期待著這一技術在未來的研究中發(fā)揮更大的作用，為人類探索未知世界提供更多的可能性。
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