中科院城環(huán)所發(fā)展出表面增強拉曼光譜檢測蛋白質(zhì)膜污染的新方法

 中科院城市環(huán)境研究所膜材料與技術(shù)研究組在發(fā)展表面增強拉曼光譜（SERS）用于蛋白膜污染的高靈敏和多功能檢測研究方面取得一定進展，相關(guān)成果發(fā)表在美國化學會期刊Analytical Chemistry 上（Li Cui, Meng Yao, Bin Ren, and Kai-Song Zhang*, Sensitive and Versatile Detection of the Fouling Process and Fouling Propensity of Proteins on Polyvinylidene Fluoride Membranes via Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. Anal Chem, 2011, 83, 1709–1716）。

膜技術(shù)如微濾、超濾、納濾、反滲透等正得到越來越廣泛的應(yīng)用，然而，膜在運行過程中出現(xiàn)的膜污染嚴重制約了該技術(shù)的發(fā)展，不僅引起膜通量和分離性能下降，而且污染后膜的清洗和更換也大大提高了運行成本。發(fā)展一種能夠?qū)崿F(xiàn)膜污染的早期診斷、過程跟蹤以及不同物質(zhì)膜污染能力鑒別的檢測手段對深入了解膜污染過程，控制和減緩膜污染的發(fā)生至關(guān)重要。為實現(xiàn)這一目標，該研究組發(fā)展了基于表面增強拉曼光譜的新型膜污染檢測技術(shù)。

通過優(yōu)化SERS活性銀溶膠的聚集狀態(tài)、在濾膜表面的分布、用量，并借助線聚焦和統(tǒng)計方法，實現(xiàn)了濾膜表面膜污染物的高靈敏檢測、信號均勻性和穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了SERS對膜污染的早期診斷、膜污染過程跟蹤，并借助拉曼成像（Raman mapping）和銀染（Ag-staining）使膜堵區(qū)域可視化。此外，通過比較不同蛋白在過濾前后SERS相對強度的差別，方便地判斷出了不同蛋白的膜污染能力，與基于熒光的技術(shù)相比，具有SERS譜峰窄，以及使用相同激發(fā)光和功率就可同時獲得多種物質(zhì)SERS譜圖的優(yōu)勢，使其可以通過一種簡便的方式實現(xiàn)不同物質(zhì)膜污染能力的快速鑒別。

該研究不僅建立了SERS研究膜污染的方法，而且所展示的多種功能，使其可拓展至更多、更復雜的膜污染體系，深入了解污染物與濾膜的相互作用，更重要的是，為發(fā)展膜污染控制方法和開發(fā)抗污染濾膜提供更多線索。