حسگر پلاسمونيكي براي شناسايي و تعيين غلظت باكتري بيماري‌زاي اشريشيا كلي

مقــدمه: روش طيف‌سنجي رامان بهبود يافته سطحي (SERS)، يكي از روش‌هاي كارآمد براي شناسايي مقادير اندك و حتي شناسايي تك مولكول است. با قرار‌گرفتن گونه‌هاي مختلف در نزديكي سطح فلز و يا جذب فيزيكي گونه‌ها بر روي نانوساختارهاي فلزي، به علت برهم‌كنش گونه‌ها و پلاسمون‌هاي سطحي نقره، شدت سيگنال رامان افزايش مي‌يابد. باكتري اشريشيا كلي، در بسياري از مواد غذايي يافت مي‌شود و به راحتي مي‌تواند رشد كند. بنابراين، كنترل باكتري اشريشيا كلي در صنايع غذايي و كشاورزي مورد توجه است كه براي شناسايي اين باكتري مي‌توان استفاده از تكنيك SERS را كه نسبت‌به ساير تكنيك‌هايي به‌كار گرفته مي‌شوند؛ ساده و ارزان است؛ پيشنهاد كرد. از‌آن‌جايي‌كه نانوساختارهاي نقره به‌دليل تشديد پلاسمون‌هاي سطحي و پراكندگي نور، سيگنال رامان حاصل از مولكول‌هاي مختلف را بهبود مي‌دهد؛ در اين تحقيق، بستر‌هاي نقره‌اندود به هدف ساخت حسگر پلاسمونيكي براي آشكارسازي غلظت‌هاي مختلف باكتري اشريشيا كلي ساخته و مطالعه شده است. روش بررسي: در اين مطالعه تجربي، به هدف ساخت حسگر پلاسمونيكي، بستر‌هاي نقره‌اندود به روش ساده شيميايي ساخته شدند و با استفاده از بسترهاي نقره‌اندود و طيف‌سنجي رامان كه تكنيكي غيرمخرب است، آشكارسازي باكتري اشريشيا كلي انجام شد. يافته‌ها: قله پلاسموني حدود410 نانومتر تشكيل نانوذرات نقره را تاييد كرد. بر‌اساس تصوير ميكروسكوپ الكتروني گسيل ميداني (FESEM)، تعداد زيادي از ذرات بسترهاي نقره‌اندود، اندازه بين 1400 تا 1500 نانومتر دارند. هر‌چند ذرات كوچكتر تا اندازه حدود 100 نانومتر و ذرات بزرگتر تا اندازه حدود 1700 نيز در تصوير FESEM مشاهده مي‌شود. زبري بسترهاي نقره‌اندود كه حاصل از يكنواخت‌نبودن پوشش نقره است منجر‌به پراكندگي نور از بستر نقره‌اندود مي‌شود. تشديد پلاسمون‌هاي سطحي نانوذرات نقره و پراكندگي نور از ذرات نقره كلوخه‌‌شده بزرگتر، ارتعاش‌هاي مولكولي باكتري اشريشيا كلي را تقويت مي‌كنند. با كاليبراسيون شدت ارتعاش‌هاي مولكولي بر‌حسب غلظت باكتري، رابطه خطي به دست آمد كه از روي آن مي‌توان با اندازه‌گيري طيف SERS باكتري به غلظت آن پي برد. نتيجه‌گيري: در طيف‌سنجي رامان به دليل تشديد پلاسمون‌هاي سطحي نانوذرات نقره و پراكندگي نور از ذرات نقره بزرگتر سيگنال رامان حاصل از باكتري اشريشيا كلي ‌بهبود مي‌يابد. با كاهش غلظت‌ باكتري، به‌دليل كاهش تعداد ارتعاش‌هاي مولكولي سيگنال‌هاي SERS نيز تضعيف مي‌شود كه با استفاده از اين بسترهاي نقره‌اندود، شناسايي، آشكارسازي سريع و راحت باكتري اشريشيا كلي تا غلظت cfumL-1‌ 102 قابل انجام است.در‌ضمن، با كاليبراسيون، استفاده از بسترهاي نقره‌اندود و طيف سنجي رامان، مي‌ توان غلظت باكتري اشريشيا كلي را به‌دست آورد.