Ứng dụng SERS - phổ Raman tăng cường để phân tích, phát hiện thành phần thuốc chứa ma túy

Quang phổ Raman tăng cường bề mặt hoặc Tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) là một phần mở rộng của quang phổ Raman trong đó các hạt nano vàng hoặc bạc khuếch đại tín hiệu Raman. Kỹ thuật này hoạt động thông qua hiệu ứng điện từ trong đó các phân tử tiến lại gần các hạt vàng hoặc bạc. Khi ánh sáng laser tới chiếu vào bề mặt hạt nano, các plasmon bề mặt cục bộ có thể bị kích thích, giúp tăng cường đáng kể tín hiệu Raman. Việc tăng cường Xác định Ma túy Bất hợp pháp bằng cách sử dụng SERS có thể rất quan trọng, làm cho SERS rất phù hợp để phát hiện theo dõi mức độ các loại ma túy bất hợp pháp như cocaine, heroin, methamphetamine và tetrahydrocannabinol (THC).

Để kiểm tra xem công nghệ Ocean Optics SERS có thể phát hiện dấu vết ma túy tốt như thế nào, các phép đo được thực hiện bằng cách sử dụng các hạt nano vàng với thiết lập Raman mô-đun Ocean Optics. Như chúng tôi đã phát hiện ra, việc phát hiện một số loại thuốc bất hợp pháp bằng cách sử dụng các hạt nano vàng là một kỹ thuật nhanh chóng, đáng tin cậy chỉ cần một vài milliwatt năng lượng laser.

Chuẩn bị mẫu: Heroin hydrochloride, cocaine hydrochloride, Δ9- tetrahydrocannabinol và (±)-methamphetamine được chuẩn bị trong các dung dịch 100 ppm, 10 ppm và 1 ppm trong metanol. Đối với công nghệ Ocean Optics SERS, bao gồm các hóa chất hạt nano nhạy cảm với chất phân tích, chúng tôi đã sử dụng 50 μL dung dịch 100 ppm, 10 ppm và 1 ppm của một số loại thuốc bất hợp pháp. Chúng tôi đã thử nghiệm các nồng độ này để xác định tính khả thi, mặc dù kết quả cho thấy có thể có nồng độ thấp hơn.

Thiết lập thử nghiệm: Đối với các phép đo với các hạt nano vàng, chúng tôi đã sử dụng hệ thống Raman mô-đun bao gồm máy quang phổ độ nhạy cao QE Pro-Raman+, tia laser 785 nm cho quang học lấy mẫu và kích thích Raman. Kích thích ở bước sóng 785 nm tạo ra quang phổ Raman tuyệt vời cho hầu hết các hóa chất, với sự can thiệp hạn chế từ huỳnh quang. Các hệ thống này cũng cung cấp độ phân giải quang phổ rất tốt, làm cho chúng trở thành lựa chọn bước sóng ưu tiên cho quang phổ Raman của hóa chất và vật liệu hữu cơ. Như đã thể hiện trong quang phổ, các phương pháp SERS sử dụng các hạt nano của Ocean Optics có thể phát hiện mức ppm của các loại thuốc bất hợp pháp, điều mà chỉ riêng kỹ thuật Raman sẽ không thể thực hiện được. Ngoài ra, một số đỉnh nhất định có tiết diện Raman cao hơn và mỗi đỉnh được các hạt nano vàng tăng cường khác nhau tùy thuộc vào cách phân tử được định hướng đối với bề mặt vàng. Sau đây là kết quả thí nghiệm:

Biểu đồ 1: Bước sóng SERS của Cocaine

Biểu đồ 2: Tín hiệu Raman nâng cao của heroin cho thấy các đặc điểm quang phổ riêng biệt.

Biểu đồ 3: Tín hiệu Raman tăng cường của methamphetamine cho thấy một đỉnh mạnh gần 1000 cm

Biểu đồ 4: Phản ứng Raman mạnh được quan sát thấy trong THC mặc dù có khả năng gây nhiễu từ huỳnh quang.

Kết luận: Khi so sánh với các chất nền SERS khác trên thị trường, các hạt nano của Ocean Optics cho thấy độ nhạy tốt hơn đối với nhiều loại phân tử nồng độ thấp thường được sử dụng để đánh giá hiệu suất của SERS. Ngoài ra, các hạt nano của Ocean Optics mạnh hơn và sử dụng đơn giản hơn nhiều, với việc chuẩn bị và đo mẫu chỉ mất vài giây thay vì vài phút hoặc vài giờ.