حسگر پلاسمونیکی برای شناسایی و تعیین غلظت باکتری بیماری زای اشریشیا کلی

روش طیف سنجی رامان بهبود یافته سطحی (SERS)، یکی از روش های کارآمد برای شناسایی مقادیر اندک و حتی شناسایی تک مولکول است. با قرار گرفتن گونه های مختلف در نزدیکی سطح فلز و یا جذب فیزیکی گونه ها بر روی نانوساختارهای فلزی، به علت برهم کنش گونه ها و پلاسمون های سطحی نقره، شدت سیگنال رامان افزایش می یابد. باکتری اشریشیا کلی، در بسیاری از مواد غذایی یافت می شود و به راحتی می تواند رشد کند. بنابراین، کنترل باکتری اشریشیا کلی در صنایع غذایی و کشاورزی مورد توجه است که برای شناسایی این باکتری می توان استفاده از تکنیک SERS را که نسبت به سایر تکنیک هایی به کار گرفته می شوند؛ ساده و ارزان است؛ پیشنهاد کرد. از آن جایی که نانوساختارهای نقره به دلیل تشدید پلاسمون های سطحی و پراکندگی نور، سیگنال رامان حاصل از مولکول های مختلف را بهبود می دهد؛ در این تحقیق، بستر های نقره اندود به هدف ساخت حسگر پلاسمونیکی برای آشکارسازی غلظت های مختلف باکتری اشریشیا کلی ساخته و مطالعه شده است.

در این مطالعه تجربی، به هدف ساخت حسگر پلاسمونیکی، بستر های نقره اندود به روش ساده شیمیایی ساخته شدند و با استفاده از بسترهای نقره اندود و طیف سنجی رامان که تکنیکی غیرمخرب است، آشکارسازی باکتری اشریشیا کلی انجام شد.

قله پلاسمونی حدود410 نانومتر تشکیل نانوذرات نقره را تایید کرد. بر اساس تصویر میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (FESEM)، تعداد زیادی از ذرات بسترهای نقره اندود، اندازه بین 1400 تا 1500 نانومتر دارند. هر چند ذرات کوچکتر تا اندازه حدود 100 نانومتر و ذرات بزرگتر تا اندازه حدود 1700 نیز در تصویر FESEM مشاهده می شود. زبری بسترهای نقره اندود که حاصل از یکنواخت نبودن پوشش نقره است منجر به پراکندگی نور از بستر نقره اندود می شود. تشدید پلاسمون های سطحی نانوذرات نقره و پراکندگی نور از ذرات نقره کلوخه شده بزرگتر، ارتعاش های مولکولی باکتری اشریشیا کلی را تقویت می کنند. با کالیبراسیون شدت ارتعاش های مولکولی بر حسب غلظت باکتری، رابطه خطی به دست آمد که از روی آن می توان با اندازه گیری طیف SERS باکتری به غلظت آن پی برد.

در طیف سنجی رامان به دلیل تشدید پلاسمون های سطحی نانوذرات نقره و پراکندگی نور از ذرات نقره بزرگتر سیگنال رامان حاصل از باکتری اشریشیا کلی بهبود می یابد. با کاهش غلظت باکتری، به دلیل کاهش تعداد ارتعاش های مولکولی سیگنال های SERS نیز تضعیف می شود که با استفاده از این بسترهای نقره اندود، شناسایی، آشکارسازی سریع و راحت باکتری اشریشیا کلی تا غلظت cfumL-1 102 قابل انجام است.در ضمن، با کالیبراسیون، استفاده از بسترهای نقره اندود و طیف سنجی رامان، می توان غلظت باکتری اشریشیا کلی را به دست آورد.