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甲醛选择性反应探针用于表面增强拉曼散射检测脂多糖
作者：梁满芬等
来源：《分析化学》2013年第09期
摘 要：构建了一种依赖于表面增强拉曼散射（SERS ）技术检测脂多糖氧化产物甲醛，实现对脂多糖的定量检测。在室温条件下，用NaIO4氧化脂多糖生成甲醛，加入巯基拉曼染料4-氨基-3-肼基-5-巯基-1，2，4-三氮唑（Purpald ）与甲醛加合，再加入NaIO4进一步氧化，生成的紫色终产物组装到金纳米颗粒表面，在进行拉曼光谱扫描时产生了SERS 增强信号，而在控制实验中没有脂多糖参与时，得到非常弱的SERS 信号，由此实现脂多糖的检测。此外，利用紫外可见光谱对脂多糖的氧化产物进行了分析，在540 nm处有甲醛与Purpald 加成产物特征的紫外吸收。还对NaIO4、Purpald 的反应浓度进行了优化，结果表明，在最优反应条件下，SERS 信号随着脂多糖浓度增大而增强，在33～667 mg/L范围内有很好的线性关系，检出限为21 mg/L。本方法无需复杂的实验操作和昂贵的标记试剂。分析速度快，灵敏度高。 关键词：脂多糖； 金纳米颗粒； 表面增强拉曼散射
1 引 言
细菌等微生物的鉴定和检测在发酵工程、医疗实践和环境监测方面都具有重要意义。作为细菌的内毒素，脂多糖（LPS ）已经成为诊断革兰氏阴性细菌的重要标志[1
的入侵[3]。脂多糖由O-特异性多糖链、核心多糖链和类脂A 三部分组成[4
至导致死亡[6，7]，2]。脂多糖是革兰氏阴性细菌细胞壁外壁层的主要成分，用于保持细胞外膜的完整性和避免细菌受到外界抗生素，5]。脂多糖可以从细菌的细胞壁上脱落， 释放进入人体，产生免疫反应，引起败血性休克，器官衰竭，严重时甚。在美国，每年败血症和败血性休克的患者多达150000[8]。世界范围内，尤其是对于生存环境恶劣和水源不能进行灭菌处理的地区，这个数字仍在上升。因此，脂多糖的分析对相关疾病的诊断和治疗有着重要的意义。目前已经报道的脂多糖检测的方法包括内毒素鲎试剂测定法（Limulus amebocyte lysate，LAL ）[9]，气相色谱-质谱分析[10]，电化学分析[11，12]，功能化聚二乙炔脂质体的比色[13]和荧光分析[14]，荧光共振能量转移用于研究荧光基团标记的脂多糖结合肽信标与脂多糖的相互作用[15]，以及基于阳离子的高聚物或者合成化学小分子的分析方法等[16～20]。但是，这些方法或需要繁琐的酶反应，或探针需要标记和复杂的化学合成。 表面增强拉曼散射（SERS ）技术因具有高灵敏、高选择性以及适合均相物质结构研究等特点，逐渐在生物学、分析科学、材料科学以及表面科学等方面得到广泛应用[21～24]。由于脂多糖分子中存在邻二醇结构，可被NaIO4氧化生成甲醛，利用醛类反应探针可以实现SERS 的化学增强效应。本研究建立了一种依赖于表面增强拉曼散射技术检测脂多糖氧化产物甲醛来实现对脂多糖的定量检测的方法。所用反应活性探针是4-氨基-3-肼基-5-巯基-1，2，4-三氮唑（Purpald ），该探针可以选择性地与甲醛加成[25]，加合产物可以通过巯基自组装到金纳米颗