pH Sensing Based on Internal Standard Petal-like Gap-enhanced Raman Particles

ZHANG Ming-zhong; GUAN Peng-cheng; LIN Jia-sheng; XU Shan-shan; ZHANG Fan-li; ZHANG Yue-jiao; LI Zhi-yong; LI Jian-feng

doi:10.12452/j.fxcsxb.23091402

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pH Sensing Based on Internal Standard Petal-like Gap-enhanced Raman Particles

Scientific Papers | 更新时间：2024-01-17

- pH Sensing Based on Internal Standard Petal-like Gap-enhanced Raman Particles
- Journal of Instrumental Analysis Vol. 43, Issue 1, Pages: 207-212(2024)
- 作者机构：
  
  1.中国计量大学光学与电子科技学院，浙江杭州 310018
  2.厦门大学化学化工学院，福建厦门 361005
  3.厦门大学材料学院，福建厦门 361005
  4.厦门大学第一附属医院，福建厦门 361005
  5.厦门大学能源学院，福建厦门 361005
  6.嘉庚创新实验室，福建厦门 361005
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.23091402
  CLC： O657.3;TP212.3
- Published：15 January 2024，
  
  Received：14 September 2023，
  
  Revised：22 October 2023，
- 稿件说明：
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张铭中,关鹏程,林嘉盛等.基于内标型花瓣状间隙增强拉曼粒子的pH传感[J].分析测试学报,2024,43(01):207-212.

ZHANG Ming-zhong,GUAN Peng-cheng,LIN Jia-sheng,et al.pH Sensing Based on Internal Standard Petal-like Gap-enhanced Raman Particles[J].Journal of Instrumental Analysis,2024,43(01):207-212.
张铭中,关鹏程,林嘉盛等.基于内标型花瓣状间隙增强拉曼粒子的pH传感[J].分析测试学报,2024,43(01):207-212. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.23091402.

ZHANG Ming-zhong,GUAN Peng-cheng,LIN Jia-sheng,et al.pH Sensing Based on Internal Standard Petal-like Gap-enhanced Raman Particles[J].Journal of Instrumental Analysis,2024,43(01):207-212. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.23091402.

摘要

汗液是一种可无创测量的分析物，其pH值可作为诊断和监测各种生理状况的重要指标。表面增强拉曼散射技术（SERS）是一种快速、灵敏、无创、无标记的分析检测技术，但存在因信号波动导致的稳定性差等问题。该文通过制备一种内标型花瓣状间隙增强拉曼标签（PGERT）纳米颗粒并构建pH传感器，实现了对人体汗液中pH值的精确实时分析。该传感器通过在间隙结构内部修饰4-巯基苯甲氰（4-MBN）分子获得内标拉曼信号，并基于外部花瓣状壳层表面修饰pH传感分子4-巯基苯甲酸（4-MBA）获得增强的探针信号，显著提高了检测稳定性和灵敏度。该研究先使用原位分析池建立了pH 5.0~8.0条件下的标准分析曲线，相关系数（

）高达0.99。该传感器对4种不同pH值汗液（pH 5.0~7.0）的检测结果与标准pH计测试结果的误差率分别为（2.17±5.0）%、（4.62±1.1）%、（5.80±0.3）%、（3.68±1.0）%。结果表明，基于该内标型花瓣状间隙纳米拉曼标签的传感器可用于人体汗液的pH值监测，并具有高灵敏度、高稳定性以及分析精确的优点。

Abstract

This study describes a non-invasive，real-time analysis of pH levels in human sweat using surface-enhanced Raman scattering（SERS） technology. The researchers addressed issues such as poor stability caused by signal fluctuations by developing a novel sensor called the petal-like gap-enhanced Raman tag（PGERT）. The sensor utilizes 4-mercaptobenzonitrile（4-MBN） molecules internally for an internal standard Raman signal and externally modifies the surface with 4-mercaptobenzoic acid（4-MBA） pH-sensing molecules to enhance the probe signal. Through in situ analysis，the study established standard analysis curves under pH conditions ranging from 5.0 to 8.0，achieving a high correlation coefficient（

） of up to 0.99. The sensor demonstrated high stability and sensitivity. Error rates between the sensor's detection results for sweat at different pH levels（pH 5.0 to 7.0） and standard pH meter measurements were（2.17±5.0）%，（4.62±1.1）%，（5.80±0.3）% and （3.68±1.0）%，respectively. These results indicate that the sensor，based on the internal standard PGERT，can be applied for monitoring pH levels in human sweat，offering advantages such as high sensitivity，stability，and precise analysis.

关键词

花瓣状间隙增强拉曼标签（PGERT）内标pH检测汗液SERS

Keywords

petal-like gap-enhanced Raman tags（PGERT）internal standardpH detectionsweatSERS

references

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