一種sers基底的熱構(gòu)重組制備方法
【專利摘要】一種SERS基底的熱構(gòu)重組制備方法，屬于超靈敏檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用熱構(gòu)重組技術(shù)將普通銀納米粒子組裝膜轉(zhuǎn)化成高活性的表面增強(qiáng)拉曼散射基底的方法，在SERS基底制備方面有著巨大的應(yīng)用潛能，可以應(yīng)用于被檢測(cè)分子的超靈敏檢測(cè)。步驟為(a)將玻璃片清洗并羥基化處理；(b)制備三角形銀納米粒子溶膠；(c)將羥基化后的玻璃片浸泡在聚正電解質(zhì)中30～60分鐘，取出后沖洗干凈并吹干，然后再浸泡在銀納米粒子溶膠中6～8個(gè)小時(shí)；取出后沖洗干凈并吹干，得到鋪滿三角形銀納米粒子的玻璃片；(d)將玻璃片放入管式爐氬氣條件下處理30～60分鐘，從而得到本發(fā)明所述的高活性SERS基底。
【專利說(shuō)明】一種SERS基底的熱構(gòu)重組制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超靈敏檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用熱構(gòu)重組技術(shù)將普通銀納米粒子組裝膜轉(zhuǎn)化成高活性的表面增強(qiáng)拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)基底的方法，在SERS基底制備方面有著巨大的應(yīng)用潛能，可以應(yīng)用于被檢測(cè)分子的超靈敏檢測(cè)。

【背景技術(shù)】
[0002]層層自組裝(layer-by-layerself-assembly, LbL SA)是上世紀(jì) 90 年代以來(lái)快速發(fā)展起來(lái)的一種簡(jiǎn)易的、多功能的表面修飾方法。LbL最初利用修飾有表面電荷的基板(玻璃片、硅片、金屬片、高分子材料片等)，在帶有相反電荷的物質(zhì)的溶液中，通過(guò)交替沉積制備聚電解質(zhì)自組裝多層膜。
[0003]短短的十多來(lái)年，在基礎(chǔ)研究方面LbL得到了巨大的發(fā)展。LbL適用的原料已由最初的經(jīng)典聚電解質(zhì)擴(kuò)展到樹枝狀聚電解質(zhì)、聚合物分子、無(wú)機(jī)帶電納米粒子(如碳納米管、膠體)等。LbL適用介質(zhì)由水?dāng)U展到有機(jī)溶劑以及離子液體。LbL的驅(qū)動(dòng)力由靜電力擴(kuò)展到氫鍵、配位鍵、甚至化學(xué)鍵。LbL也在許多方面得到了應(yīng)用，如傳感器、分離膜、超疏水表面坐坐寸寸ο
[0004]SERS光譜檢測(cè)是一種不需要對(duì)待檢測(cè)樣品進(jìn)行標(biāo)記的分析手段，具有非破壞性、無(wú)需接觸等特點(diǎn)。隨著激光技術(shù)和弱信號(hào)探測(cè)接收技術(shù)的發(fā)展，作為一種可以實(shí)現(xiàn)分子水平檢測(cè)的光譜技術(shù)，SERS可以在生物檢測(cè)、疾病診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、化學(xué)分析等領(lǐng)域獲得廣泛的實(shí)際應(yīng)用。SERS通常使用的基底為金、銀或銅的納米粒子，或者這些材料的粗糙表面。SERS檢測(cè)離不開(kāi)SERS基底，在SERS的應(yīng)用領(lǐng)域，制備出靈敏度高、重復(fù)性好、成本低廉的SERS基底是至關(guān)重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種靈敏度高、重復(fù)性好、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的SERS活性基底的制備方法，該活性基底具有制備簡(jiǎn)單、增強(qiáng)效果明顯等特點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明通過(guò)熱構(gòu)重組技術(shù)將普通納米粒子組裝膜轉(zhuǎn)化成高活性SERS基底，這種高活性的SERS基底在超靈敏檢測(cè)領(lǐng)域具有很廣泛的應(yīng)用前景。通過(guò)熱誘導(dǎo)作用使銀納米粒子組裝膜重組，重組的納米粒子膜排列的更加密集，可以提高SERS檢測(cè)的靈敏度。這種方法克服了傳統(tǒng)制備拉曼基底方法中存在的操作步驟復(fù)雜、納米粒子聚集不夠均一、檢測(cè)效率低等局限性，制備的新型SERS基底大大提高了實(shí)際應(yīng)用的可行性。
[0007]本發(fā)明利用LbL技術(shù)，通過(guò)熱構(gòu)重組技術(shù)調(diào)控銀納米粒子的聚集形式和程度，包括對(duì)組裝過(guò)程的溫度、時(shí)間、真空度、載氣等的控制，從而得到增強(qiáng)效果更佳的SERS基底。通過(guò)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)化不同的實(shí)驗(yàn)條件，可以構(gòu)筑出具有很強(qiáng)的電磁場(chǎng)增強(qiáng)效果的納米結(jié)構(gòu)。用制備的SERS基底吸附探針?lè)肿?，檢測(cè)靈敏度大大提高，比傳統(tǒng)的銀納米粒子組裝膜的增強(qiáng)能力提高1000倍以上。
[0008]本發(fā)明所述通過(guò)熱構(gòu)重組技術(shù)將普通納米粒子組裝膜轉(zhuǎn)化成高活性SERS基底的方法，步驟如下:(a)將玻璃片清洗并羥基化處理；(b)制備三角形銀納米粒子溶膠；(c)將羥基化后的玻璃片浸泡在聚正電解質(zhì)中30?60分鐘，取出后沖洗干凈并吹干，然后再浸泡在銀納米粒子溶膠中6?8個(gè)小時(shí)；取出后沖洗干凈并吹干，得到鋪滿三角形銀納米粒子的玻璃片；(d)將玻璃片放入管式爐氬氣條件下處理30?60分鐘，從而得到本發(fā)明所述的高活性SERS基底。
[0009]上述步驟(a)中，玻璃片的清洗，是將玻璃片依次放入水、乙醇、丙酮、氯仿、丙酮、乙醇、水溶液中各超聲5?10分鐘；羥基化處理是將清洗后的玻璃片浸入體積比為3:7?8的H202(30Wt% )和H2SO4 (98wt% )的混合溶液中煮沸直至氣泡消失，冷卻后，將玻璃片用去離子水反復(fù)沖洗，氮?dú)獯蹈伞?br> [0010]上述步驟(b)中，向100?I1mL含有檸檬酸三鈉和AgNO3的水溶液中加入1.0?1.5mL、8.0mM NaBH4的水溶液，其中檸檬酸三鈉的濃度為4.0?8.0mM, AgNO3的濃度為0.1mM,當(dāng)溶液呈黃色時(shí)用70?80W的鈉燈光照7?9小時(shí)，溶液顏色由綠色變?yōu)樗{(lán)色，即得到銀納米粒子溶膠；所得到的銀納米粒子為三角形，其邊長(zhǎng)為45?95nm，厚度為8.5?12nm。
[0011]上述步驟(C)中，將羥基化后的玻璃片浸泡在聚正電解質(zhì)(濃度為0.5?Iwt %的鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯的水溶液，或者濃度為0.5?lwt%聚二甲基二烯丙基氯化銨的水溶液)中30?60分鐘后取出；用去離子水反復(fù)沖洗3?6次，氮?dú)獯蹈?；然后再將玻璃片浸泡在所步驟(b)制備的銀納米粒子溶膠中6?8個(gè)小時(shí)，取出后用去離子水反復(fù)沖洗3?6次，氮?dú)獯蹈?，得到鋪滿三角形銀納米粒子的玻璃片。
[0012]上述步驟⑷中，將步驟(C)中所得到的玻璃片放入管式爐中，在100?160°C、400?500毫升/分鐘的氬氣、0.02?0.025個(gè)大氣壓的條件下處理30?60分鐘，則可以得到本發(fā)明所述的SERS活性基底。其中，在100?120°C得到的樣品具有最好的增強(qiáng)效果。
[0013]本發(fā)明通過(guò)溫度控制銀納米粒子的重組，制備高活性的SERS基底。在SERS基底表面吸附待檢測(cè)分子4-ATP乙醇溶液，檢測(cè)靈敏度高于傳統(tǒng)的納米粒子組裝膜。該基底在氮?dú)獗Ｗo(hù)下可長(zhǎng)期保存。本發(fā)明為超靈敏檢測(cè)領(lǐng)域提供了一種更為靈活的、靈敏度更高的SERS基底。本發(fā)明在SERS領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，為痕量或單分子檢測(cè)提供相當(dāng)大的可倉(cāng)泛。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
:
[0014]圖1: (a)傳統(tǒng)的銀納米粒子組裝膜SERS基底的掃描電鏡圖；(b)通過(guò)熱構(gòu)重組技術(shù)制備的高活性SERS基底的掃描電鏡圖；由圖可見(jiàn)，重組后的銀納米粒子比重組前的銀納米粒子聚集程度更明顯。
[0015]圖2:熱構(gòu)重組前后的SERS基底吸附探針?lè)肿拥谋砻嬖鰪?qiáng)拉曼光譜；在重組后所得到的拉曼信號(hào)(曲線b)明顯比重組前(曲線a)的增強(qiáng)了近1000倍。
[0016]圖3:不同加熱溫度重組后的SERS基底吸附4-ATP的SERS光譜圖；(a)100°C，(b) 120 °C, (c) 140。。，(d) 160 °C ο

【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1:
[0018]通過(guò)熱構(gòu)重組技術(shù)將普通銀納米粒子組裝膜轉(zhuǎn)化成高活性SERS基底。
[0019](I)向10mL含有檸檬酸三鈉和AgNO3的水溶液中加入1.0mL,8.0mM NaBH4的水溶液，其中檸檬酸三鈉的濃度為8.0mM, AgNO3的濃度為0.1mM,當(dāng)銀溶膠呈黃色時(shí)用70W的鈉燈光照7個(gè)小時(shí)，可觀察到銀溶膠的顏色由綠色變?yōu)樗{(lán)色，即得到我們所需的銀納米粒子溶膠。所制得的銀納米粒子到邊長(zhǎng)為70.0±25.0nm，厚度為10.2±1.5nm。
[0020](2)玻璃片表面進(jìn)行羥基化是將玻璃片浸入由體積比3:7的H202(30wt% )和H2SO4(98.0wt% )的混合溶液中煮沸直至氣泡消失，冷卻后，將玻璃片用去離子水沖洗，氮?dú)獯蹈?；然后將玻璃片浸泡在聚正電解質(zhì)O3DDA,鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯一聚正電解質(zhì)，0.5wt% )中30分鐘，取出后用去離子水反復(fù)沖洗3次，氮?dú)獯蹈?，再將玻璃片浸泡在所制備的銀納米粒子溶膠中6個(gè)小時(shí)，取出后用去離子水反復(fù)沖洗3次，氮?dú)獯蹈伞?br> [0021](3)將⑵中所得到的玻璃片放入管式爐中，在100°C、400毫升/分鐘的氬氣、
0.02個(gè)大氣壓的條件下處理30分鐘，則可以得到本發(fā)明所述的表面增強(qiáng)拉曼的活性基底，其掃描電鏡圖如圖1b所示。
[0022](4)將所得到的基底浸泡在10微升4-ATP乙醇溶液(10_5mol/L)中，設(shè)立對(duì)照組，將重構(gòu)前的基底浸泡在10微升4-ATP乙醇溶液(10_3mol/L，)中，取出后自然干燥，測(cè)得表面增強(qiáng)拉曼譜圖。如圖2所示；曲線a是重組前的SERS譜圖，曲線b是重組后的SERS譜圖，對(duì)比重組前后的SERS光譜圖，盡管重組后的基底所吸附的溶液濃度比重組前基底所吸附溶液濃度低，但從譜圖中我們可以看出重組后的強(qiáng)度明顯高于重組前的1000倍以上。
[0023]實(shí)施例2:
[0024]利用不同溫度控制三角形銀納米粒子自組裝作為超靈敏表面增強(qiáng)拉曼光譜基底。
[0025](I)向10mL含有檸檬酸三鈉和AgNO3的水溶液中加入1.0mL,8.0mM NaBH4的水溶液，其中檸檬酸三鈉的濃度為8.0mM, AgNO3的濃度為0.1mM,當(dāng)銀溶膠呈黃色用70w的鈉燈光照7小時(shí)，可觀察到銀溶膠顏色有綠色變?yōu)樗{(lán)色，即我們所需的銀溶膠。所得到的銀納米粒子的邊長(zhǎng)70.0 ±25.0nm、厚度10.2±1.5nm。
[0026](2)玻璃片表面進(jìn)行醛基化是將玻璃片浸入由體積比3:7的H202(30wt% )和H2SO4(98.0wt% )的混合溶液中煮沸至氣泡消失，冷卻后，將玻璃片用去離子水反復(fù)沖洗，氮?dú)獯蹈桑蝗缓髮⒉Ａ菰诰壅娊赓|(zhì)(H)DA，0.5wt% )中30分鐘后取出用去離子水反復(fù)沖洗3次，氮?dú)獯蹈?，再將玻璃片所制備的銀溶膠中6小時(shí)，取出后用去離子水反復(fù)沖洗3次，氮?dú)獯蹈伞?br> [0027](3)將⑵中得到的玻璃片放入管式爐中，在100?160°C、400標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘的氬氣、0.02個(gè)大氣壓的條件下30分鐘，使得納米粒子聚集程度不同，如圖3所示，加熱不同溫度的自組裝重組后的銀納米粒子的SERS光譜圖。圖3中的a，b，c，d分別是基底加熱到100°〇、1201:、1401:、1601:后吸附44了？的SERS光譜圖，從光譜中可以看出在加熱100?120°C時(shí)增強(qiáng)效果最好。
【權(quán)利要求】
1.一種SERS基底的熱構(gòu)重組制備方法，其步驟如下: (a)將玻璃片清洗并羥基化處理；(b)制備三角形銀納米粒子溶膠；(c)將羥基化后的玻璃片浸泡在聚正電解質(zhì)中30?60分鐘，取出后沖洗干凈并吹干，然后再浸泡在銀納米粒子溶膠中6?8個(gè)小時(shí)；取出后沖洗干凈并吹干，得到鋪滿三角形銀納米粒子的玻璃片；(d)將玻璃片放入管式爐氬氣條件下處理30?60分鐘，從而得到高活性SERS基底。
2.如權(quán)利要求1所述的一種SERS基底的熱構(gòu)重組制備方法，其特征在于:上述步驟(a)中，玻璃片的清洗，是將玻璃片依次放入水、乙醇、丙酮、氯仿、丙酮、乙醇、水溶液中各超聲5?10分鐘；羥基化處理是將清洗后的玻璃片浸入體積比為3:7?8的質(zhì)量分?jǐn)?shù)30wt%的H2O2和質(zhì)量分?jǐn)?shù)98wt%的H2SO4的混合溶液中煮沸直至氣泡消失，冷卻后，將玻璃片用去離子水反復(fù)沖洗，氮?dú)獯蹈伞?br> 3.如權(quán)利要求1所述的一種SERS基底的熱構(gòu)重組制備方法，其特征在于:上述步驟(b)中，是向100?IlOmL含有檸檬酸三鈉和AgNO3的水溶液中加入1.0?1.5mL、8.0mMNaBH4的水溶液，其中檸檬酸三鈉的濃度為4.0?8.0mM, AgNO3的濃度為0.1mM,當(dāng)溶液呈黃色時(shí)用70?80W的鈉燈光照7?9小時(shí)，溶液顏色由綠色變?yōu)樗{(lán)色，即得到銀納米粒子溶膠；所得到的銀納米粒子為三角形，其邊長(zhǎng)為45?95nm，厚度為8.5?12nm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種SERS基底的熱構(gòu)重組制備方法，其特征在于:上述步驟(c)中，將羥基化后的玻璃片浸泡在聚正電解質(zhì)中30?60分鐘后取出；用去離子水反復(fù)沖洗3?6次，氮?dú)獯蹈?；然后再將玻璃片浸泡在步驟(b)制備的銀納米粒子溶膠中6?8個(gè)小時(shí)后取出，用去離子水反復(fù)沖洗3?6次，氮?dú)獯蹈?，得到鋪滿三角形銀納米粒子的玻璃片。
5.如權(quán)利要求5所述的一種SERS基底的熱構(gòu)重組制備方法，其特征在于:聚正解質(zhì)是濃度為0.5?1?丨％的鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯的水溶液，或者濃度為0.5?lwt%的聚二甲基二烯丙基氯化銨的水溶液。
6.如權(quán)利要求1所述的一種SERS基底的熱構(gòu)重組制備方法，其特征在于:上述步驟(d)中，是將步驟(c)中所得到的玻璃片放入管式爐中，在100?160°C、400?500毫升/分鐘的氬氣、0.02?0.025個(gè)大氣壓的條件下處理30?60分鐘。
7.如權(quán)利要求6所述的一種SERS基底的熱構(gòu)重組制備方法，其特征在于:處理溫度為100 ?120。。。
【文檔編號(hào)】G01N21/65GK104359893SQ201410673952
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】阮偉東, 欒昕彤, 周鐵莉, 王旭, 趙冰, 崔銀秋, 王金枝, 張勇, 劉輝軍 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)