核黄素研究现状

拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应,对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息,并应用于分子结构研究的一种分析方法


核黄素结构的精确表征是理解其生理功能的关键。目前,已建立的检测方法主要有核磁共振(NMR, Nuclear Magnetic Resonance)、x射线光电子能谱(XPS ,X-ray photoelectron spectroscopy,)、X射线衍射(diffraction of x-rays)、荧光光谱(Fluorescence spectrum)、红外光谱(IR, Infrared Spectroscopy)、圆二色光谱(CD, circular dichroism)、电子自旋共振(ESR,electron spin resonance)、表面等离子共振(SPR,Surface Plasmon Resonance)、原子力显微镜(AFM,Atomic Force Microscope)和中子反射(Neutron reflectometry)等[6, 9, 13, 15-24]。利用这些技术,可以测出核黄素某些结构和动力学信息。例如,表面等离子体共振仪可有效测出核黄素的聚集情况;中子反射可用来确定核黄素的吸附量;原子力显微镜可以研究核黄素的表面形貌;椭圆光度法则可以用于研究核黄素厚度等。但是这些技术存在以下一些缺点:可能需要在真空环境下操作、或者无法得到实时原位的分子水平上的信息、或者灵敏度不够高、或是无法获得核黄素分子层次的结构等。红外光谱可以测出核黄素的振动光谱,但是它的灵敏度相对较低,同时极易受到水信号的干扰。上述问题与不足致使人们对于核黄素的认识受到了局限,迫使人们亟需寻找能够快速、实时检测核黄素的分析方法。

拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应,对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息,并应用于分子结构研究的一种分析方法。拉曼光谱的分析方法不需要对样品进行前处理,也没有样品的制备过程,避免了一些误差的产生,并且在分析过程中有操作简便,测定时间短,灵敏度高等优点[25-29]。但是如果将拉曼光谱应用于核黄素的研究,却存在着很大的问题。首先来说,拉曼信号强度与物质的浓度是成正相关关系的,这就意味着需要比较高浓度的核黄素。但是,激光激发拉曼散射的同时会产生比较强的荧光,荧光的信号会完全覆盖拉曼散射的信号,从而我们检测不到真正的拉曼光谱。因此,要想获得比较好的拉曼散射信号必须要将荧光淬灭。在表面或者界面,由于是非常薄荧光特性会极大的减弱从而淬灭,我们就可以获得拉曼信号。

表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS)光谱是一种在分子水平上表征吸附在粗糙贵金属结构表面物种的分析技术,具有灵敏度高、水干扰小、检测时间短及可直接原位分析等优点,在生物分析领域有着重要的应用[30-32]。SERS技术很好地克服了常规拉曼光谱散射信号弱的缺点,有效解决了富含分子结构信息的“指纹区”振动信号难探测的问题,甚至可以实现生命体系的生物单分子探测。综上所述,如果把表面增强拉曼技术用于核黄素的检测,可以实现其超灵敏检测,从而实现现场的定量定性的判断。SERS效应主要来源于金、银等贵金属纳米结构表面产生的局域电磁场增强作用或纳米结构表面与吸附分子之间的化学作用。获得良好拉曼增强效果的必要前提之一是构筑高性能SERS活性纳米材料。利用电化学沉积法、化学沉积法、纳米平板印刷、电子束光刻等方法制备的基底普遍存在制备过程复杂、成本高、重复性及稳定性差等缺陷,致使其在复杂生物样品检测中的应用受到限制。针对上述问题,采用掠入射沉积法(Oblique Angle Deposition,简称OAD),靶材蒸汽以大角度倾斜入射沉积薄膜,通过生长过程中各种条件的控制,制备出所需的特殊表面形貌结构,如银纳米棒阵列等结构。相比其他的纳米加工技术,OAD技术具备以下几个优势[33-35]:

(1)相对于传统的化学气相沉积或气液固(VLS)方法,OAD方法更加简便、易操作、耗材少;