使用 SERS 进行灵敏的 CoV-SARS-2 检测

正如 2020 年和 2021 年的 COVID-19 大流行所表明的那样，可靠、快速且具有成本效益的病毒成分检测和诊断是管理和减轻疾病影响和传播的重要因素。Deborah Crittenden、Mark Waterland 及其来自坎特伯雷大学和梅西大学(新西兰)的研究团队表示，虽然 PCR 检测是检测的黄金标准，但它们的处理速度相对较慢且资源密集。在 ACS Omega 最近发表的一篇文章中，他们写道：“人们普遍认识到，光学和/或电子传感技术可能是开发快速、高通量、易于使用的护理点诊断的关键。 ”

这些测量技术面临的挑战是它们需要达到检测 fM 范围内浓度的灵敏度，该范围代表生物学和实际相关值。研究人员实施了 3 个基于光子学的测量系统来测量 Covid-19 遗传特征，包括生物层干涉测量法和表面等离子体共振，但研究的最灵敏的技术是表面增强拉曼光谱(SERS)。SERS 增强了金属纳米粒子存在下分子的振动拉曼光谱。

为了实现高灵敏度，该团队使用与 CoV-SARS-2 刺突蛋白特异性结合的 DNA 适体对银纳米颗粒的表面进行功能化。他们利用拉曼光谱观察了病毒成分结合前后适体拉曼光谱的变化。

SERS 光谱是通过 532nm 激光激发记录的，并使用Isoplane-81 摄谱仪测量光谱(使用长通边缘滤光片滤除激光后)，除了外形尺寸小之外，它还能以高分辨率和灵敏度采集数据。

然后，研究人员确定了归因于 NH 和 CH 伸缩振动的特定拉曼谱带，包括主成分分析在内的分析揭示了在刺突蛋白存在的情况下这些谱带强度的特征性降低。结果表明，所应用的 SERS 技术可以检测到亚飞摩尔浓度。此外，该方法具有高速度和灵敏度，使其成为开发快速诊断仪器的良好基础。未来的公共卫生挑战可能会大规模应用 SERS 等技术，从而能够做出更快、更明智的决策，以防止大规模病毒爆发。

审核编辑 黄宇