悬浮液滴中微量分析物的无损富集，用于多相和多重检测

浓缩液体、固体物体或气相中的微量分子，并将其输送到局部区域，对于微量分析物检测装置来说至关重要。在溶剂蒸发过程中，停留在具有防液体涂层的微/纳米结构表面上的液滴中的分析物可以被浓缩。然而，涂层存在着复杂的制造程序，通用性差，以及有限的分析物富集效率。该研究使用声学悬浮平台来无损地浓缩溶解在任何挥发性液体中、附着在固体物体上或在空气中扩散的分析物分子。金纳米粒子可以与不同阶段的分析物浓缩，即使在10-18mol/L浓度水平上也能实现灵敏的表面增强拉曼检测。声学悬浮平台支持的无损分析物富集可以显著提高许多传统微传感技术的分析性能。

图1. DLE平台实现了复式和多相SERS检测

由压电换能器（频率：20.7 kHz）产生的声波压力可以补偿液滴的重力，从而实现液滴悬浮。对于DLE平台来说，光滑的表面无损、多重和多相分析物富集的挑战变得简单而直接了当。溶剂中的多种分析物可以在溶剂蒸发过程中与金纳米粒子同时浓缩，从而进行SERS检测。水溶液被移液器尖端引入到有机相（如甲苯），实现了多相分析物的富集。实验中，液滴被挤压成椭圆形，以提供足够的力来平衡引力。

图2. 使用DLE平台在各种液体中进行灵敏的SERS检测

随着蒸发的进行，椭圆体液滴逐渐变成了准球形。这时，需要稍微减少声学发射器和反射器之间的距离，以将准球形液滴挤压回椭圆体的形状。当液滴非常小的时候，它以高频率振荡。将小液滴转移到一个基底上，以便进一步表征。10 nL液滴的成功转移率是100%，而对于2 nL液滴来说，仪器的转移率是~70%。一个由10 µM水晶紫（CV）染料分子组成的10 µL透明液滴在溶剂蒸发后被富集到一个~100 µm的紫色液滴（体积约为0.5 nL），轻松实现了20000倍的浓度增加。对于设备来说，可以悬浮的最大的水/乙醇液滴可以达到180微升/30微升，相当于浓度增加36万/6万倍。提高功率和调整声学悬浮器的声学频率可以扩大可以悬浮的液滴的大小范围，进一步提高分析物的富集能力。

图3. 利用DLE平台对固体物体和空气中的分析物进行直接SERS检测

DLE平台克服了基于滑动固体表面的分析物富集方案的限制，能够在任何挥发性液体、固体物体或空气中有效地浓缩和驱动分析物分子到局部区域。结合DLE平台和SERS传感技术，实现了飞摩尔水平的多相分析和多重分析。仅仅通过增加悬浮液的起始体积就可以进一步提高LOD。DLE平台与大多数微传感技术兼容。传统分析方法的检测性能可以通过与DLE平台的结合而得到明显改善，从而有可能扩大其在生物医学、环境科学、食品安全和反恐等领域的适用性。

https://www.nature.com/articles/s41467-022-35495-9

转自：“NANO学术”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！