近日，我校食品科技學院屠康教授和潘磊慶教授團隊，利用水凝膠體系中“乙醇-水”快速置換促使柔性表面增強拉曼光譜（SERS）基底“熱點”致密化，實現了快速、靈敏、多場景的農藥殘留分析。相關研究成果以“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》在線發表。

農藥在農業生產中的廣泛應用，雖然提高了作物產量，但也對生態環境和人類健康構成了嚴重威脅。傳統的農藥殘留檢測方法，如薄層色譜（TLC）、液相色譜-質譜（LC-MS）和酶聯免疫吸附試驗（ELISA）等，雖然準確可靠，但存在操作復雜、耗時長、設備昂貴等問題，難以滿足現場快速檢測的需求。因此，開發一種便攜、快速、靈敏的農藥殘留檢測技術成為當務之急。

SERS技術因其高靈敏度、快速響應和便攜性，成為農藥殘留檢測的理想選擇。SERS技術通過增強拉曼信號，能夠檢測到極低濃度的分析物，尤其在痕量農藥檢測中表現出色。然而，傳統的SERS基底在材料均勻性、制造工藝復雜性和多場景適應性方面存在諸多挑戰，限制了其在實際應用中的推廣。

潘磊慶教授團隊創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，實現了水凝膠的“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”分布，顯著增強了拉曼信號的強度和穩定性。實驗表明，與傳統風干（AD）方法相比，乙醇脫水（ED）處理的Ag@PAM水凝膠在12分鐘內即可實現快速SERS增強，且信號均勻性顯著提高（RSD < 10%），對4-硝基苯硫醇（4-NBT）的檢測信號提升了17倍，檢出限（LOD）低至2.21×10^?12 M (~3.43 × 10^–13 g?mL^?1)。

該SERS傳感平臺不僅在液體基質環境中表現出色，還能有效應用于曲面樣品表面檢測。其對液體環境中福美雙（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。

研究成果為農藥殘留檢測提供了一種簡單、快速、高靈敏度的新方法，具有廣泛的應用前景。未來，該技術有望在食品安全、環境監測等領域發揮重要作用，為保障食品和環境安全提供有力支持。

南京農業大學食品科技學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、四川成都海關技術中心劉俊正高級工程師，天津海關動植物與食品檢測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所蘇晶正高級工程師等。研究工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、江蘇省市場監督管理局科技項目和淮安市自然科學研究計劃等項目的支持。

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