表面增強拉曼光譜檢測蛋白質膜污染的新方法
日期：2011-05-16 08:36:34
中科院城市環境研究所膜材料與技術研究組在發展表面增強拉曼光譜（SERS）用于蛋白膜污染的高靈敏和多功能檢測研究方面取得一定進展，相關成果發表在美國化學會期刊Analytical Chemistry 上（Li Cui, Meng Yao, Bin Ren, and Kai-Song Zhang*, Sensitive and Versatile Detection of the Fouling Process and Fouling Propensity of Proteins on Polyvinylidene Fluoride Membranes via Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. Anal Chem, 2011, 83, 1709–1716）。
膜技術如微濾、超濾、納濾、反滲透等正得到越來越廣泛的應用，然而，膜在運行過程中出現的膜污染嚴重制約了該技術的發展，不僅引起膜通量和分離性能下降，而且污染后膜的清洗和更換也大大提高了運行成本。發展一種能夠實現膜污染的早期診斷、過程跟蹤以及不同物質膜污染能力鑒別的檢測手段對深入了解膜污染過程，控制和減緩膜污染的發生至關重要。為實現這一目標，該研究組發展了基于表面增強拉曼光譜的新型膜污染檢測技術。
通過優化SERS活性銀溶膠的聚集狀態、在濾膜表面的分布、用量，并借助線聚焦和統計方法，實現了濾膜表面膜污染物的高靈敏檢測、信號均勻性和穩定性。在此基礎上，實現了SERS對膜污染的早期診斷、膜污染過程跟蹤，并借助拉曼成像（Raman mapping）和銀染（Ag-staining）使膜堵區域可視化。此外，通過比較不同蛋白在過濾前后SERS相對強度的差別，方便地判斷出了不同蛋白的膜污染能力，與基于熒光的技術相比，具有SERS譜峰窄，以及使用相同激發光和功率就可同時獲得多種物質SERS譜圖的優勢，使其可以通過一種簡便的方式實現不同物質膜污染能力的快速鑒別。
該研究不僅建立了SERS研究膜污染的方法，而且所展示的多種功能，使其可拓展至更多、更復雜的膜污染體系，深入了解污染物與濾膜的相互作用，更重要的是，為發展膜污染控制方法和開發抗污染濾膜提供更多線索。
該工作得到國家自然科學基金、福建省自然科學基金和中國科學院知識創新工程的資助。
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