韩国研究出可快速进行原位检测的新型微凝胶式分子传感器

图片来源：韩国科学技术院（KAIST）

拉曼光谱统称为分子指纹。低强度限制了它们在分子检测中的应用，特别是对于低浓度的液体。通过将金属纳米结构表面上的分子进行定位，电磁场局部变强，且拉曼信号明显放大。但是，使用拉曼信号检测溶解在复杂生物流体中的小分子仍然具有挑战性。主要原因是粘着的蛋白不可逆地吸附在金属表面上，阻止小目标分子进入金属表面。因此，分析之前纯化样品是先决条件。但需要时间长并且价格昂贵。

韩国科学技术院（KAIST）的Shin-Hyun Kim教授和韩国材料科学研究院（KIMS）的Dong-Ho Kim博士联合各自的团队，通过使用水凝胶封装金纳米粒子的团聚体解决了这个问题。水凝胶具有三维网状结构，可以使尺寸小于网格的分子选择性渗透。

从而水凝胶可以借此排除相对大的蛋白质，同时输注小分子。因此，金纳米粒子的表面可以保持完整对抗蛋白质，同时也可以容纳小分子。特别是，带电荷的水凝胶能够使带相反电荷的小分子集中。也就是说，样品可以自动完成纯化，从而不需要耗时的预处理。结果就是可以在不存在粘性蛋白的情况下选择性地扩增小分子的拉曼信号。

研究小组证明，在样品没有预处理的情况，利用分子传感器可直接检测溶解在鸡蛋中的氟虫腈砜。最近，受到杀虫剂污染的鸡蛋混入欧洲，韩国和其他国家市场，威胁着人们的健康并引起社会混乱。氟虫腈是最常用的杀虫剂之一。它通过鸡的皮肤表面进入，并且生成的代谢产物氟虫腈砜积累在鸡卵中。由于氟虫腈砜携带部分负电荷，所以它可以使用带正电的微凝胶集中，同时排除卵中粘附的蛋白，例如卵清蛋白，卵球蛋白和卵类粘蛋白。因此，可以利用分子传感器直接测量氟虫腈砜的拉曼光谱，而溶解在鸡蛋中的氟虫腈砜的直接检测限为0.05ppm。

金教授表示：“分子传感器不仅可以用于直接检测食品中的有害分子，还可以用于检测血液或尿液中的残留药物以及生物指标。” Dong-Ho Kim博士认为：“由于不需要进行样品处理，因此可以节省时间和成本。”