SERS技術在後天免疫缺乏症候群(AIDS)之病毒檢測應用

愛滋病是一種危害性極大的傳染病，由愛滋病病毒（HIV）引起。HIV是一種能攻擊人體免疫系統的病毒。它把人體免疫系統中最重要的CD4T淋巴細胞作為主要攻擊目標，大量破壞該細胞，使人體喪失免疫功能。因此，人體易於感染各種疾病，並可發生惡性腫瘤，死亡率較高。

傑克遜維爾州立大學的研究人員成功使用SERS技術檢測了愛滋病病毒（HIV）。為了此項研究，他們首先測試了各種形狀的金納米顆粒，從而確定哪種納米顆粒顯示出最大的電磁增強效應。

實驗方法

使用羅丹明6G染料測試了球形，籠狀和爆米花狀的金納米顆粒，使用海洋光學 QE 系列光譜儀、670 nm 雷射器和光纖拉曼探頭（圖1）進行檢測。爆米花形的納米粒子，拉曼信號的電磁增強度是其他現象的50多倍，這很可能是由於納米粒子上的尖端在已知表面的電鍍刺激之外產生了"避雷針效應"。

圖1：用於SERS檢測的模組化光纖拉曼光譜系統。

選定爆米花形狀的金納米粒子後，使其與直徑小於50納米的氧化石墨烯碎片結合，形成混合SERS探針（圖2）。這種混合探針具有檢測低濃度病毒的能力。

圖2：爆米花形金納米粒子（尖刺球）可對SERS信號產生電磁增強作用，偶聯氧化石墨烯氧化物（灰色網格）則提供化學增強作用。

實驗結果

之前關於SERS檢測HIV的研究工作通常使用標籤或標記方法，這些標籤或標記必須附著在特定的基因序列上。相比之下，SERS技術使用了一部分HIV-gag基因作為DNA探針。每個測試結果中可觀測到的拉曼峰都可與文獻報告資料對應，從而確認觀察到的拉曼光譜是否由於病毒引起（圖3）。

圖3. 基於SERS的HIV-1 gag基因檢測。（黑色：混合探針；紅色：單獨金納米粒子探針）

實驗結論

通過結合氧化石墨烯和金納米粒子，以增強SERS探針化學性質和電磁效應，從而製成一個用於檢測HIV等病毒的高靈敏度SERS探針。使用可擕式模組化光譜系統進行檢測可進一步提高此方法在實際臨床診斷中的可行性。