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儀器網 科技成果】在現代科學技術的迅猛發展中，對于分子級別的精確檢測需求日益增長。傳統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
交通大學生物醫學工程學院的研究團隊近日在國際頂級期刊Nature上發表了一篇題為“通過單分子計數進行數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點，拉曼光譜在生物分子檢測方面展現出巨大的潛力。自1928年被印度物理學家Chandrasekhara Venkata Raman發現以來，已廣泛應用于物理、化學、生物、地質、醫學、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，人們發現在低濃度檢測時，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。
上海交通大學生物醫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，通過單分子計數的方式實現對多種分子(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據分析過程。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。通過單分子計數的方式，研究團隊成功地實現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現和治療。
上海交通大學生物醫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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