| 發布日期：2023-07-28 |
沙門氏菌屬于腸桿菌科，兼性胞內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、鼠類等多種動物的腸道，是引起各種家禽和哺乳動物的傳染病的元兇，也可引起人類感染，且該菌在外界環境中抵抗力較強，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，主要表現為發熱、厭食、嘔吐、腹痛、腹脹、腹瀉，腹瀉頻繁者可迅速出現脫水和酸中毒。
本研究通過在金層和銀層之間包裹R6G，放大拉曼信號，再通過特異性的沙門氏菌抗體將 AuR6G@Ag結合到鼠傷寒沙門氏菌上，鼠傷寒沙門氏菌的存在會以拉曼信號的形式被檢測到。然后使用特別孔徑（直徑220nm）的混合纖維素膜對待測溶液進行過濾，所有的鼠傷寒沙門氏菌都會被富集在濾膜的表面，而沒有結合到鼠傷寒沙門氏菌上的AuR6G@Ag由于粒徑較小會隨著水流穿過濾膜。之后，采集混合纖維素膜表面的拉曼信號，若是拉曼光譜圖764 cm-1處出現信號峰，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處的信號值，繪制出標準曲線，對于未知濃度的沙門氏菌待測品便根據拉曼信號的強度來確定溶液中沙門氏菌的數量，實驗原理如圖3.1所示。
本文采用上海如海光電儀器公司生產的SEED3000便攜式拉曼光譜儀進行數據采集，通過上海如海光電提供的預處理算法進行光譜預處理。
R6G的拉曼信號強度主要依靠銀殼增強，銀殼的厚度對R6G的增強效果起著至關重要的作用。而銀殼的厚度是由所添加抗壞血酸與AgNO3的比例所決定的。本實驗使用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處的實驗數據可以看出，當AgNO3的使用量為300μL時，AuR6G@Ag的拉曼信號值已達到較高水平，隨著AgNO3，的使用量的繼續增加，AuR6G@Ag的拉曼信號值的無明顯變化，當AgNO3的使用量超過500μL時，溶液中出現明顯的沉淀現象。因此，選用添加300μL AgNO3來進行AuR6G@Ag的制備。
為了更為直觀的了解所制備的 AuR6G@Ag的性質，使用TEM對 AuR6G@Ag進行了表征。結果如圖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構的納米粒子。整個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，從而避免產生非特異性拉曼信號。
在對 AuR6G@Ag的制備方法進行了優化后，使用基于SERS的紙基對水樣中的鼠傷寒沙門氏菌進行檢測。通過將標準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，當樣品中未添加沙門氏菌時，在拉曼光譜圖784cm-1的位置出現了較小的信號，這可歸咎于少量的 AuR6G@Ag附著在濾膜上所致，僅使得對沙門氏菌濃度低于1×102 cfu/mL的樣品檢測變得困難，對于目標濃度范圍內的鼠傷寒沙門氏菌的檢測并不構成影響。隨著樣品中所添加的沙門氏菌越來越多，拉曼信號強度也越來越大。基于拉曼信號強度和沙門氏菌的濃度來構建檢測的定量結果示于圖3.4B，回歸曲線繪制為F=1449.551g（C鼠傷沙門氏菌/cfu/mL)-100.51，相關系數為0.9975。
在細菌檢測過程中，檢測的特異性一直至關重要。盡管所使用的沙門氏菌的抗體已具有極高的特異性，但我們仍然將幾種與靶細菌相似的細菌（大腸桿菌、單增李斯特菌、金黃色葡萄球菌和空腸彎曲菌）應用于SERS紙基（圖3.5）。正如預期的那樣，除了目標細菌顯示出陽性結果外，其他細菌的拉曼峰強度部與圖3.4中的空白區別不大，這就表明SERS紙基在對水樣中的沙門氏菌的檢測是特異性的。
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SEED3000廣泛應用于食品安全、國防安全、珠寶鑒定、醫藥等需對原材料快速篩選、現場快速檢測及物質分析鑒定等行業。結構簡單，快速檢測，可滿足實驗室、野外以及工業現場等多種實驗場景。預留USB和串口通信， 方便多功能系統集成。
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