Das Phänomen des chemisch synthetisierten Lebens in extremer Tiefseeumgebung ist ein internationaler Forschungsschwerpunkt in der Tiefsee- und Biowissenschaft. Aufgrund der extrem geringen Konzentration organischer Makromoleküle wie extrazellulärer Metaboliten, die durch Tiefseechemikalien synthetisiert werden, und der komplexen Umgebung gibt es jedoch bisher keine In-situ-Nachweistechnologie.
Kürzlich hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Zhang Xin vom Institut für Ozeanologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (IOCAS) mit Forschern des Instituts für Physik eine neue Art von Raman-Streuungs-Insertionssonde (RiP-SERS) entwickelt biologische Makromoleküle in der Tiefsee nachweisen.
Die Sonde basierte auf dem früh entwickelten Nanomaterial, das die Nachweistechnologie der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie (SERS) in der Tiefseeumgebung durchbricht und gegen hohen Druck, niedrige Temperaturen, hohe Salzkonzentrationen und trübe Flüssigkeiten beständig ist.
Die Studie wurde veröffentlicht in Angewandte Oberflächenwissenschaft.
Die Forscher entwarfen diese neue Art von RiP-SERS und justierten das SERS-Substrat an der Raman-Laser-Fokussierungsposition (der Abstand betrug 3 ± 0,5 mm). An den Kaltsickeröffnungen des Formosa-Rückens im Südchinesischen Meer verwendeten sie das ROV Faxian, das mit dem RiP-SERS-System ausgestattet war, um einen Druckfestigkeitstest für das SERS-Substrat durchzuführen.
Darüber hinaus verwendeten sie RiP-SERS, um Raman-Spektraldaten von Bioinformationsmolekülen in der Meerwasser-Sediment-Grenzfläche von Haima-Kältequellen zu erhalten, und stellten fest, dass die Meeres-Biom-Grenzfläche reich an Acetyl-CoA, β-Carotin und vier Aminosäuren war Säuren. Der Erfolg dieses Experiments fügt eine neue Methode für die zukünftige biomolekulare Detektion in der Tiefsee hinzu.
„Das SERS-Substrat kann für den Nachweis von Makromolekülen in komplexen industriellen Systemen verwendet werden, da es einer komplexen Tiefsee-Kaltwasserumgebung (Druck, Salzgehalt, pH-Wert und Anwesenheit von Metallsalzen) standhalten kann“, sagte Wang Siyu, Erstautor des lernen.
„Dies ist ein weiterer Durchbruch, nachdem das Team RiP-Cs-, RiP-Pw-, RiP-Hv- und RiP-Gh-Sonden entwickelt hat“, sagte Prof. Zhang, korrespondierender Autor der Studie.
Mehr Informationen:
Siyu Wang et al., Oberflächenverstärkte Raman-Streuungsdetektion von Biomolekülen in der Tiefsee in situ, Angewandte Oberflächenwissenschaft (2023). DOI: 10.1016/j.apsusc.2023.156854