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English| 發(fā)布日期：2023-07-28 |
沙門氏菌屬于腸桿菌科，兼性胞內(nèi)致病性革蘭氏陰性菌，是引起急性胃腸炎的主要病原之一。其廣泛分布自然界，存在于家禽、家畜、鼠類等多種動(dòng)物的腸道，是引起各種家禽和哺乳動(dòng)物的傳染病的元兇，也可引起人類感染，且該菌在外界環(huán)境中抵抗力較強(qiáng)，是目前世界各國分離率最高的菌型之一，具有重要的公共衛(wèi)生意義。鼠傷寒沙門氏菌感染小鼠后，可造成小鼠腹瀉、腸道充血等，與人感染鼠傷寒沙門氏菌的臨床癥狀相似，主要表現(xiàn)為發(fā)熱、厭食、嘔吐、腹痛、腹脹、腹瀉，腹瀉頻繁者可迅速出現(xiàn)脫水和酸中毒。
本研究通過在金層和銀層之間包裹R6G，放大拉曼信號(hào)，再通過特異性的沙門氏菌抗體將 AuR6G@Ag結(jié)合到鼠傷寒沙門氏菌上，鼠傷寒沙門氏菌的存在會(huì)以拉曼信號(hào)的形式被檢測到。然后使用特別孔徑（直徑220nm）的混合纖維素膜對(duì)待測溶液進(jìn)行過濾，所有的鼠傷寒沙門氏菌都會(huì)被富集在濾膜的表面，而沒有結(jié)合到鼠傷寒沙門氏菌上的AuR6G@Ag由于粒徑較小會(huì)隨著水流穿過濾膜。之后，采集混合纖維素膜表面的拉曼信號(hào)，若是拉曼光譜圖764 cm-1處出現(xiàn)信號(hào)峰，則代表所檢測的樣品中有沙門氏菌存在。最后。采集已知濃度的鼠傷寒沙門氏菌764 cm-1處的信號(hào)值，繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線，對(duì)于未知濃度的沙門氏菌待測品便根據(jù)拉曼信號(hào)的強(qiáng)度來確定溶液中沙門氏菌的數(shù)量，實(shí)驗(yàn)原理如圖3.1所示。
本文采用上海如海光電儀器公司生產(chǎn)的SEED3000便攜式拉曼光譜儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過上海如海光電提供的預(yù)處理算法進(jìn)行光譜預(yù)處理。
R6G的拉曼信號(hào)強(qiáng)度主要依靠銀殼增強(qiáng)，銀殼的厚度對(duì)R6G的增強(qiáng)效果起著至關(guān)重要的作用。而銀殼的厚度是由所添加抗壞血酸與AgNO3的比例所決定的。本實(shí)驗(yàn)使用5種不同的方案為AuR6G包裹上一層銀殼，保持抗壞血酸的濃度為0.1M，使用量為100μL，AgNO3濃度為1%，使用量分別為100μL、200 μL、300 μL、400μL、500 μL。
由圖3.2中的764 cm-1處的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)AgNO3的使用量為300μL時(shí)，AuR6G@Ag的拉曼信號(hào)值已達(dá)到較高水平，隨著AgNO3，的使用量的繼續(xù)增加，AuR6G@Ag的拉曼信號(hào)值的無明顯變化，當(dāng)AgNO3的使用量超過500μL時(shí)，溶液中出現(xiàn)明顯的沉淀現(xiàn)象。因此，選用添加300μL AgNO3來進(jìn)行AuR6G@Ag的制備。
為了更為直觀的了解所制備的 AuR6G@Ag的性質(zhì)，使用TEM對(duì) AuR6G@Ag進(jìn)行了表征。結(jié)果如圖3.3所示，制備的 AuR6G@Ag為圓球狀，其中深黑色部分為AuNPs，外層的淺色部分為銀殼，意味著成功合成了銀包金結(jié)構(gòu)的納米粒子。整個(gè)AuR6G@Ag的粒徑大約為20 nm，這表明游離的AuR6G@Ag可以輕易的穿過孔徑為220nm的過濾膜，從而避免產(chǎn)生非特異性拉曼信號(hào)。
在對(duì) AuR6G@Ag的制備方法進(jìn)行了優(yōu)化后，使用基于SERS的紙基對(duì)水樣中的鼠傷寒沙門氏菌進(jìn)行檢測。通過將標(biāo)準(zhǔn)的沙門氏菌溶液添加到無鼠傷寒沙門氏菌存在的湖水樣品中來獲得不同濃度的沙門氏菌的湖水樣品。如圖3.4A所示，從前往后所測樣品中沙門氏菌的濃度分別為Control (0 cfu/mL）、1×100 cfu/mL、1×101 cfu/mL、1×102 cfu/mL、1×103 cfu/mL、1×104 cfu/mL、1×105 cfu/mL、1×106 cfu/mL，當(dāng)樣品中未添加沙門氏菌時(shí)，在拉曼光譜圖784cm-1的位置出現(xiàn)了較小的信號(hào)，這可歸咎于少量的 AuR6G@Ag附著在濾膜上所致，僅使得對(duì)沙門氏菌濃度低于1×102 cfu/mL的樣品檢測變得困難，對(duì)于目標(biāo)濃度范圍內(nèi)的鼠傷寒沙門氏菌的檢測并不構(gòu)成影響。隨著樣品中所添加的沙門氏菌越來越多，拉曼信號(hào)強(qiáng)度也越來越大?；?/span>拉曼信號(hào)強(qiáng)度和沙門氏菌的濃度來構(gòu)建檢測的定量結(jié)果示于圖3.4B，回歸曲線繪制為F=1449.551g（C鼠傷沙門氏菌/cfu/mL)-100.51，相關(guān)系數(shù)為0.9975。
在細(xì)菌檢測過程中，檢測的特異性一直至關(guān)重要。盡管所使用的沙門氏菌的抗體已具有極高的特異性，但我們?nèi)匀粚追N與靶細(xì)菌相似的細(xì)菌（大腸桿菌、單增李斯特菌、金黃色葡萄球菌和空腸彎曲菌）應(yīng)用于SERS紙基（圖3.5）。正如預(yù)期的那樣，除了目標(biāo)細(xì)菌顯示出陽性結(jié)果外，其他細(xì)菌的拉曼峰強(qiáng)度部與圖3.4中的空白區(qū)別不大，這就表明SERS紙基在對(duì)水樣中的沙門氏菌的檢測是特異性的。
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SEED3000廣泛應(yīng)用于食品安全、國防安全、珠寶鑒定、醫(yī)藥等需對(duì)原材料快速篩選、現(xiàn)場快速檢測及物質(zhì)分析鑒定等行業(yè)。結(jié)構(gòu)簡單，快速檢測，可滿足實(shí)驗(yàn)室、野外以及工業(yè)現(xiàn)場等多種實(shí)驗(yàn)場景。預(yù)留USB和串口通信， 方便多功能系統(tǒng)集成。
SEED3000便攜式拉曼光譜儀是一款高性價(jià)比的785nm小型拉曼光譜儀；結(jié)構(gòu)簡單，快速檢測，可滿足實(shí)驗(yàn)室、野外以及工業(yè)現(xiàn)場等多種實(shí)驗(yàn)場景。預(yù)留USB和串口通信， 方便多功能系統(tǒng)集成。便攜式拉曼光譜儀廣泛應(yīng)用于食品安全、國防安全、珠寶鑒定、醫(yī)藥等需對(duì)原材料快速篩選、現(xiàn)場快速檢測及物質(zhì)分析鑒定等行業(yè)。
◆ 高度集成，應(yīng)用靈活，輕巧便捷，方便攜帶；
◆ 可適配光譜范圍在200cm-1～3000cm-1;
◆ 高穩(wěn)定性，光譜響應(yīng)穩(wěn)定性<2% @2hrs;
◆ 高分辨率，分辨率最佳可達(dá)4 cm-1。
