Спектроскопия поверхностно усиленного рамановского рассеяния [surface-enhanced Raman scattering (SERS)] обладает потенциалом чувствительности, способным детектировать отдельные молекулы.

SERS позволяет наблюдать наночастицы TiO₂. (Рисунок из J. Am. Chem. Soc, 2009; doi:10.1021/ja808277u)

Эта возможность позволяет разработать подходы для изучения биофизических и биомедицинских свойств сложных биологически значимых систем in situ. Однако для решения этой проблемы требуется носитель для метода SERS – доступные, нетоксичные и биологически совместимые материалы.

Результаты совместной работы исследователей из США и Австралии позволяют говорить о значительном усилении активных колебаний в спектре комбинационного рассеяния колебательний биологически активных ендиолов, адсорбированных на поверхности наночастиц TiO₂.

Для такого усиления необходимо образование комплекса с переносом заряда. Исследователи сообщают о необычном механизме, включающем перенос заряда с органической молекулы на оксид титана, способствующем увеличению интенсивности колебаний.

Для растворов, одновременно содержащих наночастицы TiO₂ и биомолекулы, включая важные классы нейротрансмитеров – допамин и допак, наблюдалось тысячекратное усиление сигналов, при этом благодаря регулярной ориентации органических молекул относительно поверхности TiO₂, происходит усиление интенсивности строго определенных колебаний.

Усиление колебаний связано с асимметричными колебаниями органических соединений адсорбированных на TiO₂, симметрия которых понижается при образовании комплекса с переносом заряда. Интенсивность и частота колебаний зависят от размера и формы наночастиц-носителей.

Источники: