使用罗丹明 6G 染料（一种著名的拉曼活性化合物）对 球形、笼 形和爆米花形金纳米粒子进行了测试。海洋光学利用利用 SERS 进行模块化病毒检测的测量系统由 Ocean Optics QE 系列光谱仪、670 nm 激发激光器和 InPhotonics 光纤拉曼探头 组成 （图 1）。爆米花形纳米粒子的拉曼信号电磁增强效果是其他构型的 50 倍以上，这很可能是由于纳米粒子的尖锐尖端在已知的表面等离子激发 之外还产生了 “避雷针效应”。
图 1：用于 SERS 检测的模块化光纤拉曼光谱系统。
选定后，将爆米花形金纳米粒子与直径小于 50 nm 的氧化石墨烯片段共轭，形成混合 SERS 探针（图 2）。研究了这些混合探针检测 低浓度病毒的能力 。
图 2：在用于超灵敏生物传感的混合 SERS 探针中，爆米花状的金纳米粒子（尖头球）可增强 SERS 信号的电磁效应，而共轭氧化石墨烯（灰色网状）则可增强化学效应。
成果
以前用于检测艾滋病毒的 SERS 工作通常使用标签或标记，这些标签或标记必须附着在特定的基因序列上。相比之下，这项研究使用了一段 HIV gag 基因作为探针 DNA。观察到的拉曼光谱中的每个峰值都能与文献报告的数据相匹配，从而证实观察到的拉曼光谱是由于 样品中存在 病毒 而产生的 （图 3）。
图 3：使用与氧化石墨烯共轭的爆米花形金纳米粒子（黑色）和单独使用金纳米粒子（红色）对 HIV-1 gag 基因的一个片段进行基于 SERS 的检测。
为了评估氧化石墨烯的化学增强效应，对混合探针和单独的爆米花形金纳米粒子都采集了 SERS 光谱。 考虑到 样品浓度的差异，混合探针的灵敏度比单独的金纳米粒子探针高出约 100 倍，这表明了在同一个 SERS 探针中同时采用化学和电磁增强的威力。
结论
通过结合氧化石墨烯和金纳米粒子分别具有的化学和电磁增强效应，可以制造出一种高灵敏度的 SERS 探针，用于检测 HIV 等病毒 。使用便携式模块化光谱系统进行检测，进一步提高了这种方法在实际临床诊断中的可行性。