基于(111)晶面优势生长的卷心菜结构银SERS选择性检测罂粟碱

《大明会典》记载，暹罗、爪哇、孟加拉藩属国国王曾向明皇室进贡“乌香”，“乌香”也就是我们今天所说的鸦片。据称万历皇帝30年不上朝，沉迷鸦片的毒瘾。至清朝年间，西方国家开始大肆向中国倾销鸦片，举国上下囿于鸦片的牢笼之中，严重地阻碍了中国经济的发展和社会的进步。《梦厂杂著》记载了清朝人民吸食鸦片的痛苦：瘾至，其人涕泪交横，手足委顿不能举，即白刃加于前，豹虎逼于后，亦唯俯首受死，不能稍为运动也。故久食鸦片者，肩耸项缩，颜色枯羸，奄奄若病夫初起。如何快速、高效、低成本检测鸦片中的主要成分之一——罂粟碱已成为亟需解决的课题。

众所周知，银纳米晶体是典型的面心立方 (fcc) 结构，在其众多晶面中，(111) 晶面具有最低的自由能，更易于吸附目标分子，进而表面增强拉曼光谱(SERS)活性显著增强。通常情况下，要获得 (111) 晶面定向生长的纳米Ag往往需要特定的封端剂，如聚乙烯基吡咯烷酮 (PVP)、柠檬酸钠和壳聚糖等，这些封端剂易键合到金属表面，产生背景干扰信号，不利于分析检测。因此，合成“清洁”的 (111) 优势生长的纳米Ag显得尤为重要。最近，兰州大学化学化工学院的叶为春副教授、第二医院的李玉民教授、美国南达科他大学的蒋朝阳副教授、兰州食品药品检验所的邱国玉高工等利用银氨溶液[Ag(NH₃)₂]OH和商业铝片的置换反应，成功合成了“清洁”、(111) 优势生长的卷心菜状纳米Ag。该制备方法简单，未引入任何表面活性剂。该卷心菜状纳米Ag由许多相互连接的纳米片层组成，呈现出典型的(111)优势生长的单晶结构，具有很高的SERS活性，还很容易地将其转移到刚性或柔性基底上，拓展了应用范围。

图1. 卷心菜形貌的银纳米晶体及罂粟碱SERS检测光谱

此外，兰州大学的周盼盼副教授等提供分子动力学模拟计算，进一步证实卷心菜状Ag(111)与罂粟碱分子具有更低的表面结合能，实现其优势富集、检测分析。罂粟碱的检测线性范围为0.1-1000 μM，检测限达10 nM，同时对其他兴奋性药物（如蒂巴因、可待因、吗啡和那可汀）也具有良好的选择性。该SERS基底成功应用于火锅调味品、牛肉面汤和枇杷露药物中罂粟碱含量的检测，获得满意的加标回收率和相对标准偏差。这种简单、低成本、高灵敏度和高选择性的SERS活性基底有望成为检测罂粟碱和其他违禁品的有利工具。

图2.（A）不同浓度罂粟碱的SERS光谱图；（B）拉曼峰强与罂粟碱浓度间的线性关系；（C）选择性检测罂粟碱的对比图，其他兴奋性药物分别为蒂巴因、可待因、吗啡和那可汀。

这一研究成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是兰州大学2017级的硕士生刘春燕，通讯作者为叶为春、李玉民、蒋朝阳。

该论文作者为：Chunyan Liu, Xiaohui Xu, Wenxin Hu, Xing Yang, Panpan Zhou, Guoyu Qiu, Weichun Ye, Yumin Li, Chaoyang Jiang

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Synthesis of clean cabbage-like (111) faceted silver crystals for efficient SERS sensing of papaverine,

Anal. Chem., 2018, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b01735

导师介绍

叶为春

http://www.x-mol.com/university/faculty/11244