表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)分析方法是一种基于拉曼散射的指纹鉴定方法,具有高分辨率,高灵敏度的优点,可用于水溶液体系检测,非常适合用于表界面状态分析、分子的取向、构型等研究。SERS已经发展成为一种功能强大的痕量检测的工具,广泛应用于分析化学、表面科学以及生物医学等领域。近年来,随着光电子学、纳米技术以及生物学分析方法的不断发展,利用SERS光谱进行生物传感的研究受到了越来越多的关注。本文中,我们将以不同生物成分做为功能元件和检测目标,基于其特异性识别的性质,以提高SERS的检测灵敏度和选择性为目的,提出多种SERS生物传感新方法。主要内容包括以下四个方面:1.SERS技术是获取生物体系中的分子结构和种类信息的重要手段,而表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)技术是一种对表面吸附物质的折射率等特性变化十分灵敏和有效的检测技术。我们将SPR和SERS二者结合,提出耦合SPR增强SERS的生物传感方法用来研究生物素/亲和素以及胰凝乳蛋白酶催化反应过程,既提高了检测灵敏度,又得到了分子间相互作用更丰富的信息。2.我们提出介质波导耦合金属纳米粒子的局域表面等离子体共振(LSPR)增强SERS的方法用于研究免疫识别过程。该方法是在传统的Kretschmann棱镜构型的金属膜上引入一层介质波导,并在组装生物分子之后,再引入金属纳米粒子,在波导共振和纳米粒子LSPR的共同作用下,可以获得更强的电磁场增强,进而增强SERS信号,检测灵敏度也相应的提高。3.作为SERS增强机理中的电磁场增强的重要组成部分,“热点”在SERS的研究中占有重要地位。热点一般位于纳米粒子的间隙或是纳米结构的尖端位置,该位置具有非常强的增强因子。我们采用脱氧核酶(DNAzyme)及其互补底物形成的双链DNA作为分子支架,构筑“银纳米粒子‐DNA‐银膜”的智能结构,通过铅离子引发催化反应导致DNAzyme的形态发生变化,银纳米粒子坠落到银膜上,形成更小的纳米间隙,产生有效的SERS热点效应。该过程能够用于对铅离子的高灵敏度检测。4.SERS检测过程不需要对样品进行前处理,具有灵敏度高,适应水环境的优点,而微流控芯片技术能将样品反应、分离与检测集成在一起,我们将二者相结合,并以特异性的核酸适配体(aptamer)作为捕获和固定待测物的功能元件,形成了基于aptamer的SERS微流控芯片,可用于对环境污染物多氯联苯的选择性和实时检测。