表面增強(qiáng)拉曼光譜與其他檢測(cè)技術(shù)聯(lián)用的概述

崔曉林，桂 玲，朱 茜，陸 峰 （. 中國(guó)人民解放軍63680 部隊(duì)醫(yī)院, 江蘇 江陰 4400；. 海軍軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)系藥物分析教研室, 上海 00433）

表面增強(qiáng)拉曼光譜(surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)作為一種高效、快速、靈敏的分析手段，受到各個(gè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注[1-2]。SERS 技術(shù)在原有拉曼光譜的基礎(chǔ)上將被測(cè)物質(zhì)的信號(hào)提高了106～1014倍[3]，并且，通過(guò)SERS 技術(shù)可以獲取被測(cè)物質(zhì)詳細(xì)的指紋圖譜，是鑒別、檢測(cè)結(jié)構(gòu)類似物最有效的分析手段之一[4-5]。但是，利用單一的SERS 技術(shù)對(duì)混合體系中的目標(biāo)物進(jìn)行檢測(cè)是十分困難的。而通過(guò)聯(lián)用其他分析手段可有效的彌補(bǔ)單一SERS 技術(shù)檢測(cè)的不足，提高SERS 技術(shù)的檢測(cè)能力和表征能力。本文將可以與SERS 聯(lián)用的技術(shù)方法進(jìn)行系統(tǒng)地分類，并對(duì)聯(lián)用的機(jī)理和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行闡述。

1 表面增強(qiáng)拉曼光譜簡(jiǎn)介

拉曼散射由印度著名物理學(xué)家C.V Raman 首次發(fā)現(xiàn)，他通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)一束光通過(guò)介質(zhì)時(shí)，光子與物質(zhì)分子可以發(fā)生彈性碰撞和非彈性碰撞兩種形式。彈性碰撞只改變光子的運(yùn)動(dòng)方向，不損耗光子的能量，稱之為瑞利散射；而非彈性碰撞在改變光子的運(yùn)動(dòng)方向的同時(shí)也會(huì)損耗光子自身能量，即散射光的頻率發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱之為拉曼散射，由此形成了以拉曼散射為基礎(chǔ)的拉曼光譜技術(shù)。表面增強(qiáng)拉曼光譜是在拉曼光譜技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的一種新型分析手段，主要利用粗糙金屬（金、銀、銅）表面吸附被測(cè)物質(zhì)，使得被測(cè)物質(zhì)信號(hào)急劇增強(qiáng)，極大地提高了檢測(cè)的靈敏度[6-7]。目前，普遍公認(rèn)的兩種增強(qiáng)機(jī)理是：化學(xué)增強(qiáng)和電磁增強(qiáng)[2,8]?；瘜W(xué)增強(qiáng)主要認(rèn)為待測(cè)物質(zhì)分子與粗糙金屬表面發(fā)生了電荷轉(zhuǎn)移的相互作用，但該作用對(duì)于物質(zhì)信號(hào)增強(qiáng)作用較小。電磁增強(qiáng)主要認(rèn)為入射光照射到粗糙金屬表面，當(dāng)光子頻率與電子振動(dòng)頻率一致時(shí)，共振發(fā)生，金屬表面磁場(chǎng)極大增強(qiáng)。因此，置于此磁場(chǎng)中的物質(zhì)分子的拉曼信號(hào)也得到了大幅增強(qiáng)，甚至對(duì)單分子測(cè)定仍然具有較高的靈敏度和準(zhǔn)確性[9]。SERS 技術(shù)因其獨(dú)特的指紋圖譜特性，成功且廣泛地應(yīng)用在藥品和食品分析[10-11]、農(nóng)藥殘留檢測(cè)[12]、環(huán)境監(jiān)控[13]、生物樣品測(cè)定[14-15]、細(xì)菌[16]以及細(xì)胞檢測(cè)[17]等領(lǐng)域。

盡管SERS 技術(shù)具有靈敏度高、檢測(cè)速度快、樣品需求量少等優(yōu)點(diǎn)，但仍然有一些在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)法克服的缺點(diǎn)。例如，SERS 不是一個(gè)分離手段，而真實(shí)樣品往往不是單一組分，是多種物質(zhì)的混合體系。因此，單獨(dú)使用SERS 技術(shù)對(duì)混合體系中的目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確鑒別是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。同樣，單純依靠SERS 技術(shù)獲得的指紋圖譜無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)未知物質(zhì)精確表征。因此，SERS 聯(lián)合其他技術(shù)手段來(lái)對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定成為必然趨勢(shì)。通過(guò)聯(lián)用的方式，提高SERS 在檢測(cè)和表征方面的不足，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物質(zhì)高效、靈敏、準(zhǔn)確測(cè)定的目的。許多技術(shù)方法都可以與SERS 技術(shù)聯(lián)用，并且成功的應(yīng)用在實(shí)際檢測(cè)中[18-19]。其中聯(lián)用后可以提高SERS 檢測(cè)能力的方法主要有：① 分離技術(shù)：包括萃取法、薄層色譜法、高效液相色譜法；② 捕捉技術(shù)：包括抗體、適配體，分子印跡法；③ 微流體技術(shù)。聯(lián)用后可以提高SERS 表征能力的方法主要有：質(zhì)譜、核磁共振光譜、紅外光譜以及原子力顯微鏡等。

2 SERS 與用以提高檢測(cè)能力的技術(shù)聯(lián)用

2.1 與分離技術(shù)聯(lián)用

在對(duì)樣品進(jìn)行SERS 檢測(cè)之前，首先利用分離技術(shù)處理被測(cè)體系，利用目標(biāo)物質(zhì)與復(fù)雜體系中其它雜質(zhì)的理化性質(zhì)的不同，分離提純目標(biāo)物，同時(shí)富集目標(biāo)物含量，可以顯著提高SERS 檢測(cè)的準(zhǔn)確性和靈敏度。常見(jiàn)的分離技術(shù)主要有：萃取法、薄層色譜法、高效液相色譜法等。

2.1.1 與萃取法聯(lián)用

萃取法主要是利用復(fù)雜體系中各組分在不同相中的溶解度差異，從而將目標(biāo)物從一相轉(zhuǎn)移到另一相的過(guò)程。萃取方式主要包括固-液、液-液、氣-液的萃取等。萃取法操作簡(jiǎn)單、成本低、快捷，是傳統(tǒng)的樣品前處理方法之一[20]。將萃取法應(yīng)用在SERS 檢測(cè)之前，利用萃取技術(shù)對(duì)復(fù)雜樣品中的目標(biāo)物進(jìn)行提純，同時(shí)，還可以富集被測(cè)目標(biāo)物含量，將復(fù)雜體系單純化，然后與增強(qiáng)試劑按照比例進(jìn)行預(yù)處理，最后利用SERS 技術(shù)進(jìn)行分析測(cè)定，即可得到分析物詳細(xì)的指紋圖譜。如今。微萃取的發(fā)展，克服了傳統(tǒng)萃取法樣品需求量大的缺點(diǎn)，使得萃取-SERS 聯(lián)用可以更好地應(yīng)用到食品、藥品等各個(gè)領(lǐng)域[21]。但是萃取法同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)，即無(wú)法分離混合體系中對(duì)于同一萃取相溶解度相近的物質(zhì)。

2.1.2 與薄層色譜法聯(lián)用

薄層色譜法（TLC）隸屬于平面色譜法，是指將固定相涂于玻璃板、鋁箔等平面上，形成一層均勻的薄層后，將試樣點(diǎn)在薄層板底端，然后放置到盛有適宜展開(kāi)劑的玻璃容器內(nèi)展開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)將目標(biāo)物與其它物質(zhì)分離的目的。同時(shí)，利用各組分在薄層板上的比移值的不同，達(dá)到分離鑒別的目的。該方法具有分析速度快、操作簡(jiǎn)單、成本低、效率高、分析結(jié)果直觀等優(yōu)點(diǎn)[22-23]。TLC 與SERS 主要有兩種聯(lián)用模式。一種是將固定相和增強(qiáng)試劑同時(shí)涂于TLC 板上，待試樣經(jīng)過(guò)TLC 分離后，可直接利用SERS 檢測(cè)[24]?；蛘?，TLC 板僅由固定相組成，待樣品經(jīng)過(guò)展開(kāi)劑分離后，將增強(qiáng)試劑均勻地噴涂于整個(gè)薄層板上，或噴涂在展開(kāi)之后的樣品點(diǎn)上，然后再采集該點(diǎn)SERS 圖譜，這樣便可以獲取具有高強(qiáng)度檢測(cè)信號(hào)的被測(cè)物質(zhì)詳細(xì)的指紋圖譜信息[25]。TLC-SERS 聯(lián)用可排除其他無(wú)關(guān)雜質(zhì)的干擾，極大地提高SERS 檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性。自1977 年提出至今，TLC-SERS 聯(lián)用方法因其操作簡(jiǎn)單、快速、高效等優(yōu)勢(shì)，廣泛地應(yīng)用在食品、藥品、合成染料、生物樣品分析等領(lǐng)域[26-28]。

2.1.3 與高效液相色譜法聯(lián)用

盡管利用TLC 可以快速分離復(fù)雜體系中不同組分的物質(zhì)，但是相比于高效液相色譜法（HPLC），TLC 的分離效能和穩(wěn)定性相對(duì)較弱，無(wú)法分離體系中與目標(biāo)物結(jié)構(gòu)、極性十分相近的化合物。而HPLC是最常見(jiàn)的柱色譜之一，具有高效的固定相，同時(shí)采用高壓輸送流動(dòng)相的方式，使得HPLC 具有分離效能好、分析時(shí)間短、靈敏度高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)[29-30]。但是在具有高密度峰的色譜中，單個(gè)峰的歸屬變得困難，僅僅依靠保留時(shí)間對(duì)復(fù)雜體系進(jìn)行定性分析，往往得不到預(yù)期結(jié)果。所以，將具有良好分離效能的HPLC 與SERS 聯(lián)用，就可以得到被測(cè)組分詳細(xì)的結(jié)構(gòu)信息。常見(jiàn)的聯(lián)用方式，主要是被測(cè)組分流經(jīng)色譜柱和檢測(cè)器后與惰性金屬溶膠溶液進(jìn)行預(yù)處理后，再混合流入SERS 測(cè)試流動(dòng)池。此時(shí)，既可以對(duì)分離液進(jìn)行不間斷收集，采集各個(gè)時(shí)間段SERS 圖譜；也可以利用檢測(cè)器分析結(jié)果，收集相對(duì)應(yīng)的色譜峰的流出液，獲取目標(biāo)物的SERS 峰，實(shí)現(xiàn)HPLC-SERS 的離線檢測(cè)。隨著SERS 檢測(cè)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，HPLC-SERS 聯(lián)用可以直接利用SERS 儀器代替HPLC 中的檢測(cè)器進(jìn)行分析，真正實(shí)現(xiàn)“即流即測(cè)”動(dòng)態(tài)檢測(cè)的在線分析測(cè)定[31]。經(jīng)過(guò)HPLC 分離得到的試樣組分純度高，雜質(zhì)少，為之后SERS 檢測(cè)到單一的、含量高純物質(zhì)信號(hào)提供保障。如今，HPLC-SERS 聯(lián)用技術(shù)成功的應(yīng)用在痕量分析等各個(gè)領(lǐng)域中[24,32]。

2.2 SERS 與捕捉技術(shù)聯(lián)用

SERS 技術(shù)幾乎不具有選擇性，當(dāng)混合體系中存在結(jié)構(gòu)、性質(zhì)十分相近，通過(guò)上述分離技術(shù)得不到良好區(qū)分時(shí)，就無(wú)法通過(guò)SERS 采集到精準(zhǔn)的目標(biāo)物質(zhì)圖譜。所以，需要借助一些捕捉技術(shù)特異性地識(shí)別目標(biāo)物質(zhì)，從而將目標(biāo)物質(zhì)從被測(cè)體系中分離出來(lái)。因此，通過(guò)聯(lián)用捕捉技術(shù)與SERS，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的選擇性檢測(cè)，縮短分析測(cè)定的時(shí)間。

2.2.1 與抗體捕捉技術(shù)聯(lián)用

抗體是一類可以特異性識(shí)別抗原，并與抗原以高親和力、高選擇性結(jié)合的蛋白質(zhì)，是臨床免疫分析的常用物質(zhì)。通過(guò)抗體捕捉技術(shù)，可以檢測(cè)特定分子如：蛋白質(zhì)、細(xì)胞、細(xì)菌等生物分子的濃度，或者驗(yàn)證它們的存在[33-35]。經(jīng)由特異性識(shí)別、捕捉的過(guò)程，可以將目標(biāo)物從生物復(fù)雜體系中分離出來(lái)，同時(shí)排除待測(cè)體系中其他雜質(zhì)的干擾。這樣一種高選擇性、高靈敏度的聯(lián)用方式逐漸引起了人們廣泛的關(guān)注。其中最常見(jiàn)的抗體捕捉技術(shù)與SERS的聯(lián)用方式是：首先將抗體固定在磁珠上，這樣固定好的抗體就會(huì)與混合體系中的抗原（目標(biāo)物分子）特異性結(jié)合，然后標(biāo)簽分子（由惰性金屬納米顆粒和抗體組成，必要時(shí)也可加入信號(hào)分子）與上述被捕捉的抗原分子結(jié)合，形成“三明治”結(jié)構(gòu)，然后利用磁珠將該結(jié)構(gòu)從混合液中分離，這樣便得到了單一的被測(cè)目標(biāo)物。此時(shí)將該目標(biāo)物與惰性金屬溶膠液預(yù)處理后，即可利用SERS 技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，得到抗原分子準(zhǔn)確詳細(xì)的指紋圖譜[36-38]。該方法極大地排除了無(wú)關(guān)雜質(zhì)的干擾，提高了分析方法的選擇性，同時(shí)降低了被測(cè)物質(zhì)的檢測(cè)限。

2.2.2 與適配體捕捉技術(shù)聯(lián)用

適配體通常是指具有特定空間結(jié)構(gòu)的單鏈核酸序列，相比于抗體分子，適配體具有更好的熱穩(wěn)定性、鹽耐受性，并且易合成儲(chǔ)存、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)[39-40]。近年來(lái)，適配體被廣泛地應(yīng)用到藥物、蛋白質(zhì)、細(xì)胞、細(xì)菌等分子的分析檢測(cè)領(lǐng)域中，是臨床治療診斷的常用手段。利用適配體對(duì)配體分子的高親和力和高選擇性，可以將配體分子從混合體系中識(shí)別并分離出來(lái)，分離得到的純物質(zhì)再與惰性金屬溶膠液預(yù)混，然后進(jìn)行SERS 檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果通常分為以下3 種情況：①大多數(shù)情況下，如適配體分子本身不產(chǎn)生拉曼信號(hào)，適配體捕捉到配體分子形成復(fù)合物后，通過(guò)SERS 采集到的圖譜均為配體分子的拉曼信號(hào)；②如適配體與配體分子均產(chǎn)生較強(qiáng)的拉曼信號(hào)，二者結(jié)合形成復(fù)合物后，通過(guò)SERS 采集到的信號(hào)為二者之和，此時(shí)需要扣除適配體的背景信號(hào)以獲取配體分子信息；③如配體分子并無(wú)拉曼特征峰，而適配體分子拉曼信號(hào)強(qiáng)烈，則可以通過(guò)配體與適配體結(jié)合后，適配體構(gòu)象改變所引起的拉曼信號(hào)的改變來(lái)判斷配體分子的存在（見(jiàn)圖1）。通過(guò)捕捉適配體的方式與SERS 檢測(cè)聯(lián)用，解決了SERS 選擇性差的問(wèn)題，極大地提高了SERS 檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確度，有助于獲得目標(biāo)物質(zhì)準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)特征信息。該聯(lián)用方法正廣泛的應(yīng)用在檢測(cè)、傳感、臨床診斷和治療等各個(gè)領(lǐng)域。

圖1 SERS 與適配體捕捉技術(shù)聯(lián)用的方式

2.2.3 與分子印跡技術(shù)聯(lián)用

抗體和適配體在生物大分子的選擇、識(shí)別方面具有突出優(yōu)勢(shì)，而在低分子量的小分子檢測(cè)中，分子印跡技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著。分子印跡技術(shù)是人工合成與目標(biāo)分子特異性結(jié)合的功能單體，利用適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑使功能單體聚合，形成共聚物，然后再將目標(biāo)分子脫去，這樣聚合物中就形成能與目標(biāo)分子高度互補(bǔ)的空間結(jié)構(gòu)，類似于“鎖-鑰”結(jié)構(gòu)，利用這種結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)性，可以重新與目標(biāo)分子特異性結(jié)合，能夠在復(fù)雜體系中準(zhǔn)確、專一地識(shí)別和分離目標(biāo)分子[41-43]。此時(shí)，將分離得到的目標(biāo)物與惰性金屬溶膠進(jìn)行預(yù)處理，便可直接利用SERS 技術(shù)采集詳細(xì)的指紋圖譜，獲取目標(biāo)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征。通過(guò)分子印跡技術(shù)合成的功能單體聚合物又稱為分子印跡聚合物，該聚合物能夠重復(fù)利用，穩(wěn)定性好，排除體系中其他物質(zhì)的干擾，與SERS 技術(shù)聯(lián)用后，可有效的提高SERS 檢測(cè)的選擇性，并且可以對(duì)被測(cè)物質(zhì)含量進(jìn)行富集，極大地降低了SERS 的檢測(cè)限，是痕量物質(zhì)檢測(cè)首選的分析方法，已成功地應(yīng)用在食品、藥品摻雜分析等領(lǐng)域[44-46]。

2.3 與微流體技術(shù)聯(lián)用

微流體技術(shù)的發(fā)展使在微觀尺寸下，對(duì)微量液體精確操控和處理成為可能[47-48]。在微流體通道里，被測(cè)樣品溶液以恒定的速度均勻流動(dòng)，解決了由于人工上樣導(dǎo)致SERS 檢測(cè)結(jié)果不穩(wěn)定、重現(xiàn)性差的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)樣品實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。微流體與SERS 的聯(lián)用可以通過(guò)“Y”型管道實(shí)現(xiàn)，被測(cè)樣品溶液和惰性金屬銀膠溶液分別從“Y”型管道的兩支流入，并成功在“Y”型管道中混合，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的充分混合，最終流入SERS 檢測(cè)體系，便可以采集目標(biāo)物SERS 圖譜[49-50]。當(dāng)然，也可以將惰性金屬納米顆粒直接加入到通道里，這樣當(dāng)樣品溶液流入后，就可以直接被SERS 檢測(cè)。若與多通道的微流體技術(shù)聯(lián)用，則可以實(shí)現(xiàn)SERS 的高通量檢測(cè)，極大地縮短了檢測(cè)時(shí)間，使檢測(cè)流程程序化、精確化。因此微流體技術(shù)與SERS 的聯(lián)用，使得SERS 檢測(cè)更加穩(wěn)定、實(shí)時(shí)、高效。

3 SERS 與用以提高表征能力的技術(shù)聯(lián)用

通過(guò)SERS 圖譜可以獲得分析物詳細(xì)的指紋圖譜，但是當(dāng)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)品作為對(duì)照時(shí)，僅僅依靠SERS 圖譜信息，對(duì)未知化合物進(jìn)行鑒別、分析是十分困難的，需要借助其他技術(shù)，來(lái)彌補(bǔ)SERS 圖譜的不足，對(duì)未知分析物進(jìn)行全面、準(zhǔn)確地分析測(cè)定。與SERS 聯(lián)用后可以提高SERS 表征能力的常用技術(shù)有：質(zhì)譜、核磁共振光譜、紅外光譜以及原子力顯微鏡。

3.1 與質(zhì)譜聯(lián)用

質(zhì)譜（MS）法主要是依靠多種離子化技術(shù)，將待測(cè)分子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)離子形式，并得到一系列碎片離子，這些碎片離子按照質(zhì)荷比（m/z）大小順序排列，最終被記錄形成圖譜。MS 法靈敏度高、分析速度快、信息量大，通過(guò)MS 分析可以準(zhǔn)確獲取被測(cè)物的相對(duì)分子質(zhì)量，是物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析強(qiáng)有力的工具。然而。單一的MS 分析無(wú)法區(qū)分光學(xué)異構(gòu)體、幾何異構(gòu)體，以及確定取代基的位置等等。而SERS圖譜雖然可以提供有關(guān)被測(cè)物詳細(xì)的結(jié)構(gòu)信息，但是物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與金屬納米顆粒表面無(wú)法產(chǎn)生強(qiáng)烈的共振效應(yīng)，導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)中的某些信息沒(méi)有展現(xiàn)在SERS 圖譜中。Bei 等以Ag 納米溶膠為介質(zhì)，同時(shí)應(yīng)用于SERS 和MS 檢測(cè)，得到了羅丹明6G、對(duì)氨基苯硫酚和二羥基苯甲酸3 種物質(zhì)精確的結(jié)構(gòu)信息[51]。因此，聯(lián)用SERS-MS 便可以同步獲取目標(biāo)化合物二維圖像和物質(zhì)組成信息，實(shí)現(xiàn)全面而準(zhǔn)確地分析的目的[52]。

3.2 與核磁共振光譜聯(lián)用

核磁共振（NMR)光譜是指在外加磁場(chǎng)作用下，原子核內(nèi)部存在著不同能級(jí)，當(dāng)用一定頻率的射頻照射樣品分子時(shí)，原子核自旋能級(jí)躍遷，產(chǎn)生核磁共振，以共振信號(hào)強(qiáng)度和照射頻率作圖，即得核磁共振光譜圖[53]。常用的NMR 光譜主要有氫譜和碳譜，根據(jù)NMR 光譜圖提供的信息，可以預(yù)測(cè)被測(cè)物的分子基團(tuán)、化學(xué)環(huán)境、反應(yīng)狀態(tài)和原子相對(duì)數(shù)量，廣泛用于研究有機(jī)分子的性質(zhì)。SERS在獲取物質(zhì)表面信號(hào)方面具有極高靈敏度，但是較強(qiáng)的物質(zhì)往往會(huì)掩蓋整體信號(hào)，使得SERS 獲取的被測(cè)物質(zhì)的信號(hào)較為片面，而與NMR 聯(lián)合應(yīng)用便可相互補(bǔ)充，彌補(bǔ)SERS 在分子基團(tuán)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方面的不足。Cheng 等曾利用SERS 和NMR 技術(shù)，成功對(duì)聚集誘導(dǎo)發(fā)光分子的分子內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)情況與光致發(fā)光之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行研究，并取得滿意結(jié)果[54]。因此，NMR-SERS 聯(lián)用可以對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和鑒別。

3.3 與紅外光譜聯(lián)用

紅外光譜（IR）是指物質(zhì)分子吸收連續(xù)波長(zhǎng)的紅外光后，分子振動(dòng)能級(jí)發(fā)生躍遷產(chǎn)生紅外光譜圖。吸收輻射的頻率與化學(xué)鍵的振動(dòng)或原子躍遷的能量相匹配，每一個(gè)物質(zhì)都有自身特征的吸收峰，因此，IR 圖譜具有特征性和指紋性。根據(jù)IR 圖譜中吸收峰的位置、強(qiáng)度、形狀可以判斷被測(cè)物的基團(tuán)、化學(xué)鍵類型等等。IR 和SERS 圖譜都是分析、檢測(cè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)有力的工具，但是由于兩種技術(shù)原理不同，所以對(duì)于同一化學(xué)鍵或基團(tuán)的表征能力有所區(qū)別。例如，紅外光譜對(duì)水溶液具有強(qiáng)吸光度，會(huì)使被測(cè)樣品的水溶液產(chǎn)生高強(qiáng)度背景信號(hào)，掩蓋目標(biāo)物的信號(hào)。而水溶液是弱的拉曼散射體，SERS 光譜對(duì)水溶液幾乎不顯示，是紅外光譜良好的補(bǔ)充技術(shù)，兩者合用的目的主要是信息加和。Howbeer 等利用SERS 和IR 光譜對(duì)自然界中的微生物進(jìn)行鑒別區(qū)分，并得到了各類微生物詳細(xì)全面的結(jié)構(gòu)信息[55-56]。因此，將IR 與SERS 聯(lián)用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，會(huì)比單獨(dú)使用一種方法預(yù)測(cè)物質(zhì)結(jié)構(gòu)更加真實(shí)可靠。

3.4 與原子力顯微鏡聯(lián)用

原子力顯微鏡(atomic force microscopy, AFM)是一種可以根據(jù)顯微探針受力情況計(jì)算得到被測(cè)物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)表面高度，從而獲得樣品形態(tài)的三維信息的成像技術(shù)。AFM 既可以在空氣中工作，也可以在緩沖溶液等近生理?xiàng)l件下工作。具有高分辨率、樣品無(wú)損、應(yīng)用范圍廣、前處理簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)[57]。Ece 等利用AFM 和SERS 技術(shù)對(duì)連接在去污劑耐受膜上的鼠諾如病毒進(jìn)行研究，并對(duì)兩者之間的相互作用情況進(jìn)行分析。從SERS 圖譜解讀病毒分子內(nèi)部成鍵和結(jié)構(gòu)信息，利用AFM 對(duì)樣品外部形態(tài)進(jìn)行表征，如此，便可以對(duì)測(cè)定的物質(zhì)有全面深入的了解[58]。

4 總結(jié)

SERS 因其靈敏度高、分析速度快、樣品需求量小以及可以提供被測(cè)物質(zhì)詳細(xì)的指紋圖譜等優(yōu)點(diǎn)在物質(zhì)檢測(cè)、分析、結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用前景。然而，SERS 對(duì)于復(fù)雜樣品體系顯示出較弱的檢測(cè)能力，以及單純依靠SERS 圖譜無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)分子的結(jié)構(gòu)信息。因此，需要將SERS 技術(shù)與其他技術(shù)手段聯(lián)合應(yīng)用，以增強(qiáng)SERS 的檢測(cè)能力和表征能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)分子高選擇性和高靈敏度的檢測(cè)。