近日，我校食品科技學(xué)院屠康教授和潘磊慶教授團(tuán)隊(duì)，利用水凝膠體系中“乙醇-水”快速置換促使柔性表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）基底“熱點(diǎn)”致密化，實(shí)現(xiàn)了快速、靈敏、多場(chǎng)景的農(nóng)藥殘留分析。相關(guān)研究成果以“Isotropic shrinkage-inspired strategy for plasmonic nanoparticle-loaded hydrogel SERS sensor towards robust and sensitive detection of pesticides”為題，在國際著名期刊《Chemical Engineering Journal》在線發(fā)表。

農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，雖然提高了作物產(chǎn)量，但也對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。傳統(tǒng)的農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法，如薄層色譜（TLC）、液相色譜-質(zhì)譜（LC-MS）和酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）等，雖然準(zhǔn)確可靠，但存在操作復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、設(shè)備昂貴等問題，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的需求。因此，開發(fā)一種便攜、快速、靈敏的農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。

SERS技術(shù)因其高靈敏度、快速響應(yīng)和便攜性，成為農(nóng)藥殘留檢測(cè)的理想選擇。SERS技術(shù)通過增強(qiáng)拉曼信號(hào)，能夠檢測(cè)到極低濃度的分析物，尤其在痕量農(nóng)藥檢測(cè)中表現(xiàn)出色。然而，傳統(tǒng)的SERS基底在材料均勻性、制造工藝復(fù)雜性和多場(chǎng)景適應(yīng)性方面存在諸多挑戰(zhàn)，限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的推廣。

潘磊慶教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地利用聚丙烯酰胺（PAM）水凝膠作為SERS基底框架，通過“乙醇-水”快速置換方法，實(shí)現(xiàn)了水凝膠的“各向同性”收縮。這種收縮方式使得水凝膠中的銀納米粒子（AgNPs）緊密聚集，形成了均勻且密集的“熱點(diǎn)”分布，顯著增強(qiáng)了拉曼信號(hào)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)表明，與傳統(tǒng)風(fēng)干（AD）方法相比，乙醇脫水（ED）處理的Ag@PAM水凝膠在12分鐘內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)快速SERS增強(qiáng)，且信號(hào)均勻性顯著提高（RSD < 10%），對(duì)4-硝基苯硫醇（4-NBT）的檢測(cè)信號(hào)提升了17倍，檢出限（LOD）低至2.21×10^?12 M (~3.43 × 10^–13 g?mL^?1)。

該SERS傳感平臺(tái)不僅在液體基質(zhì)環(huán)境中表現(xiàn)出色，還能有效應(yīng)用于曲面樣品表面檢測(cè)。其對(duì)液體環(huán)境中福美雙（一種二硫代氨基甲酸酯類殺菌劑）和噻菌靈（一種系統(tǒng)性苯并咪唑類殺菌劑和寄生蟲除臭劑）的檢出限分別低至5.26 × 10^–10 g?mL^?1和3.00 × 10^–8 g?mL^?1，對(duì)曲面樣品（蘋果、葡萄）表面福美雙和噻菌靈的檢出限分別低至2.18 × 10^–9 g?cm^?2和2.35 × 10^–8 g?cm^?2。

研究成果為農(nóng)藥殘留檢測(cè)提供了一種簡(jiǎn)單、快速、高靈敏度的新方法，具有廣泛的應(yīng)用前景。未來，該技術(shù)有望在食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為保障食品和環(huán)境安全提供有力支持。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院潘磊慶教授和蘭維杰副教授為共同通訊作者，博士研究生馬輝為第一作者。參與研究的還有屠康教授、四川成都海關(guān)技術(shù)中心劉俊正高級(jí)工程師，天津海關(guān)動(dòng)植物與食品檢測(cè)中心宓捷波研究員和趙孔祥研究員，以及淮安市食品藥品檢驗(yàn)所蘇晶正高級(jí)工程師等。研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、江蘇省市場(chǎng)監(jiān)督管理局科技項(xiàng)目和淮安市自然科學(xué)研究計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.161380