首次實現二維手性超晶格無標記SERS手性識別

松山湖材料實驗室研究員梁齊杰/鄒超團隊與合作者，首次利用二維TaS₂手性超晶格，成功實現了對生物重要手性對的無標記、直接表面增強拉曼散射（SERS）指紋鑒別，為手性分析領域帶來了新的曙光。相關成果近日發表于《納米快報》（Nano Letters）。

在藥物合成、臨床診斷和生物制造等諸多領域，精準區分手性分子的左右旋體是一項關鍵且極具挑戰性的任務。然而，傳統光學方法靈敏度較低，難以滿足實際應用需求；現有的SERS策略又往往需要外加手性選擇劑，這在一定程度上限制了其應用的廣泛性和便捷性。

研究團隊采用濕化學插層法這一創新手段，將手性α-甲基芐胺（S/R-MBA）精準插入TaS₂層間。這一操作使得原本緊密排列的層間距從6.0 ?顯著擴展至12.2 ?，進而形成了具有鏡像圓二色響應的S/R-TaS₂手性超晶格。這種獨特的材料結構為后續實現高效的手性識別奠定了堅實基礎。

該研究成果在性能方面表現卓越。在無需任何標記或增強劑的苛刻條件下，對于D-/L-葡萄糖的檢測展現出了極高的靈敏度。其中，D-葡萄糖的檢測限低至0.9 nM，L-葡萄糖的檢測限更是達到0.8 nM，且線性相關系數R²＞0.99。這一檢測靈敏度超越了現有所有無標記方法，為手性分子的精準檢測提供了更為可靠的技術支持。

為了驗證該技術的實際應用價值，研究團隊在真實唾液樣本中對D-葡萄糖進行了定量檢測。結果顯示，在10^-7-10^-3nM的濃度范圍內，該技術能夠成功實現對D-葡萄糖的定量分析，且誤差小于1%。更為驚人的是，將樣本在室溫空氣中存放2個月后，檢測信號幾乎無衰減，這充分證明了該技術在實際臨床應用中的穩定性和可靠性。

該研究不僅局限于D-/L-葡萄糖的檢測，還展現出良好的通用性。同一策略可輕松拓展至D-/L-組氨酸等手性氨基酸的檢測，檢測限低至1.5 nM。這一特性為癌癥早期標志物分析提供了全新的工具，有望在癌癥早期診斷領域發揮重要作用。

該研究成果為無標記、超靈敏手性分析提供了普適二維平臺，具有廣闊的應用前景。未來，該技術有望集成至芯片式傳感器，為藥物質控、代謝監測和疾病早期診斷等領域提供更加便捷、高效的檢測手段，推動相關行業的技術升級和發展。

相關論文信息：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c03047