血红蛋白(Hb)是红细胞的主要成分,为一种由4个亚基组成以血红素为辅基的结合蛋白,是动物及人体内执行输氧任务的蛋白质。其中,肽链在生理条件下会盘绕折叠成球形,把血红素分子包在里面,这条肽链盘绕成的球形结构又被称为珠蛋白,对可逆氧的携带和储存起着重要作用。许多疾病的发生与血红蛋白有关,如地中海贫血、镰状细胞病和肺气肿。
因此,检测血红蛋白是很重要的。为了精确测量血红蛋白,许多缺点限制了应用,包括它们需要精密的仪器,昂贵的材料,抗体作为受体,或者需要复杂的样品制备过程,测试时间长、成本高等,不利于快速筛查。
表面增强拉曼技术是近些年发展起来的一种新型检测技术,是基于表面增强拉曼散射(Surface-En-hanced Raman Scattering,SERS)的原理,将吸附在粗糙化或金属纳米粒子表面的被测物的拉曼散射信号极大增强的光学效应。由于其具有较高的检测灵敏度,并能给出丰富的分子结构信息,被广泛应用于分析化学、表面科学以及生物医学等众多领域。
Au溶胶对血红蛋白拉曼信号增强效果对比图图1表明,使用纳米Au溶胶作为增强试剂对血红蛋白进行测定时,血红蛋白的SERS信号会有明显增强,这是因为当血红蛋白与纳米 Au溶胶混合时,血红蛋白会吸附到 Au颗粒表面,使其拉曼信号得到显著增强。不同粒径Au溶胶对血红蛋白SERS的影响 图2显示粒径为50±15nm 的纳米 Au溶胶峰强比最高,对血红蛋白的增强效果最好。
图5中,对浓度为5mg/L、不同批次的血红 蛋白溶液与400μL的纳米 Au溶胶结合进行SERS测定,结果显示,该方法具有较好的重现性。
由图7可以看出,共聚焦显微拉曼光谱仪和便携式拉曼光谱仪测定的血红蛋白SERS谱图主要峰形及特征峰位置相符合,检测结果具有一致性。因此,可用便携式拉曼光谱仪测定血红蛋白。本研究所采用的便携式拉曼光谱仪体积小,便于携带,可以应用的场所更为广泛,能够实现实时、实地的快速检测。
以纳米 Au溶胶为增强试剂,利用便携式拉曼光谱仪,建立了一种血红蛋白的快速无标记检测方法。测定了系列浓度梯度的不同粒径纳米 Au溶胶对血红蛋白表面增强拉曼光谱(SERS)信号的增强效果,并进行了重复性验证。结果表明,与血红蛋白溶液的普通拉曼测试效果相比,血红蛋白与纳米 Au溶胶混合后,拉曼信号得到显著增强,且粒径为50±15nm 的纳米 Au溶胶对血红蛋白拉曼信号的增强效果最好;不同批次、相同质量浓度的血红蛋白与纳米 Au溶胶混合测定的实验结果重现性好,且与共聚焦显微拉曼光谱仪测定血红蛋白的 SERS结果相一致。该方法检测耗时短、设备操作简便且具有较好的重现性。