基于离子体的SERS纳米传感器用于选择性电解质检测和细胞内映射
Laiqi Zhang1, Zhiyu Tang1, Alejandra Coronel-Zegarra1
1Department of Chemistry and Biochemistry, Florida Atlantic University, Boca Raton, Florida 33431-6424, United States.
Analytical chemistry
|December 15, 2025
概括
这项研究引入了一种新的纳米传感器平台,使用表面增强拉曼光谱 (SERS) 来精确检测生物样本中的电解质离子. 开发的SERS纳米传感器为 (Na+), (Ca2+) 和 (K+) 等离子提供了高灵敏度和选择性.
科学领域:
- 纳米技术纳米技术
- 分析化学 分析化学
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 在生物环境中精确量化电解质离子对于诊断至关重要.
- 现有的方法经常面临敏感性,选择性和矩阵干扰的挑战.
- 纳米传感器提供了增强检测能力的潜力.
研究的目的:
- 开发一种高度敏感和选择性的纳米传感器平台,用于定量电解质离子检测.
- 为了利用表面增强的拉曼光谱法 (SERS) 与离子选择性材料用于比度离子传感.
- 展示纳米传感器在复杂的生物样本中的应用,包括细胞内离子映射.
主要方法:
- 集成金/银 (Au/Ag) 纳米颗粒与染色离子体I (CHI) 进行SERS信号生成.
- 作为信号规范化的内部标准,与2-纳夫他乙醇 (2-NT) 共同功能化.
- 离子选择性纳米传感器的制造,包括离子体和离子交换器.
- 纳米传感器平台在生物基质和活细胞中检测Na+,Ca2+和K+的应用.
主要成果:
- 纳米传感器表现出高可重现性 (RSD <6.6%) 和敏感检测极限 (Na+/Ca2+为0.01毫米,K+为0.1毫米).
- 对干扰离子表现出极好的选择性.
- 在没有矩阵效应的情况下,成功量化了人类血清中的Na+.
- 启用高空间分辨率的HT-29细胞中细胞内Na+动态的现场映射.
结论:
- 开发的基于SERS的纳米传感器平台为生物样本中精确的电解质离子定量提供了多功能工具.
- 该平台显示了在生物流体和生物系统中多重检测无机物种的巨大潜力.
- 这项技术为实时监测离子恒温和细胞过程开辟了新的途径.
