本發(fā)明涉及表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)以及相關(guān)的檢測方法，具體是涉及一種ph響應(yīng)型模板組裝的表面增強(qiáng)拉曼散射基底、制備方法及利用該基底檢測分子的方法。

背景技術(shù)：

表面增強(qiáng)拉曼光譜(sers)技術(shù)因具有高的檢測靈敏度，能夠提供待測分子豐富的指紋信息，已經(jīng)被公認(rèn)為一種先進(jìn)的分析和檢測方法。貴金屬金、銀納米粒子常被作為sers檢測基底，其納米粒子之間的等離子共振會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)的電磁場，使待測分子的拉曼信號(hào)放大。研究表明這種信號(hào)的增強(qiáng)往往與貴金屬納米粒子之間的間隙關(guān)系密切：一方面，當(dāng)貴金屬納米粒子間隙小于10nm時(shí)，其等離子共振產(chǎn)生的電磁場急劇加強(qiáng)，形成有效的sers熱點(diǎn)；另一方面，此sers熱點(diǎn)有其有效范圍，只有當(dāng)待測分子落在此熱點(diǎn)范圍內(nèi)，產(chǎn)生的拉曼信號(hào)才會(huì)很大程度提高，達(dá)到高靈敏檢測。

現(xiàn)有的研究中，大部分檢測都是將合成的貴金屬金、銀納米粒子與待測分子混合，然后滴加到硅片上進(jìn)行sers檢測，這種方法簡單，但是金、銀納米溶膠被滴加到硅片上后，相互之間的間隙沒有加以調(diào)控，即間隙不均勻，形成的熱點(diǎn)分布范圍大，待測分子落入熱點(diǎn)的幾率小，檢測的靈敏度和均一性都很難保證。還有一部分研究致力于sers基底的合成，對貴金屬納米粒子進(jìn)行組裝，能夠?qū)①F金屬納米粒子的間隙控制在10nm以下，但是實(shí)驗(yàn)要求較高，難以得到廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有sers基底“熱點(diǎn)”不均勻和分子難以落入熱點(diǎn)有效范圍的技術(shù)不足等問題，提供了一種sres“熱點(diǎn)可調(diào)”、使待測分子有效的落入到基底“熱點(diǎn)”范圍內(nèi)的ph響應(yīng)型模板組裝的表面增強(qiáng)拉曼散射基底、制備方法及利用該基底檢測分子的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種ph響應(yīng)型模板組裝的表面增強(qiáng)拉曼散射基底，其拉曼散射襯底上的模板是對ph敏感的聚二乙烯基吡啶，模板上修飾有貴金屬金或銀粒子，模板隨ph值調(diào)節(jié)產(chǎn)生收縮與膨脹，同時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)基底中的金或銀納米粒子間隙，從而形成可調(diào)的熱點(diǎn)；銀納米粒子大小為25～35nm，復(fù)合基底的大小約為1μm。

一種制備ph響應(yīng)型模板組裝的表面增強(qiáng)拉曼散射基底的方法，首先利用引發(fā)劑和交聯(lián)劑合成聚合物模板，再利用檸檬酸鈉還原劑合成金或銀納米粒子，調(diào)節(jié)聚合物模板溶液的ph值為酸性，將金、銀納米粒子與其混合，即得熱點(diǎn)可調(diào)的表面增強(qiáng)拉曼散射基底。

優(yōu)選地，聚合物模板的制備方法為：將50ml的純水加入到250ml的三口燒瓶中，水浴加熱至80℃，通入氮?dú)饧兓?0min后加入0.55g的聚合物單體--二乙烯基吡啶和0.04g的交聯(lián)劑--亞甲基二丙烯酰胺，混合10min后，將0.050g的過硫酸鉀作為引發(fā)劑快速加入，聚合反應(yīng)開始；反應(yīng)5～15min后溶液變渾濁，反應(yīng)恒溫80℃持續(xù)1h；然后攪拌冷卻至室溫，為了去除其中的一些低聚物和未聚合的單體，將所得的聚合物溶液以5000r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心，時(shí)間為10min，后用二次蒸餾水洗滌3次，每次超聲10min，將所得的聚二乙烯基吡啶分散在50ml超純水中待用。聚合物模板收縮時(shí)為乳白色，膨脹時(shí)為無色透明狀。

優(yōu)選地，金或銀納米粒子的制備方法為：將99ml的二次蒸餾水、1ml濃度為1％的氯金酸或硝酸銀，依次加入到250ml的三口燒瓶中，磁力攪拌，水浴加熱至沸騰后，迅速加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的檸檬酸鈉溶液1ml作為還原劑，得到的金或銀納米粒子；用二次水超聲洗滌3次，分散在10ml的蒸餾水中待用。檸檬酸鈉同時(shí)又是穩(wěn)定劑，使金、銀納米粒子能夠穩(wěn)定存在，長時(shí)間保存。得到的金溶膠為酒紅色，銀溶膠為灰綠色。

優(yōu)選地，表面增強(qiáng)拉曼散射基底的制備方法為：取0.5ml的聚合物模板，用0.1mol/l的鹽酸調(diào)節(jié)ph值至酸性(大約為3)，取0.5ml金或銀納米溶膠加入到聚合物模板溶液中，充分混合。最后再加入一定濃度的待測分子結(jié)晶紫，磁力攪拌5min。按照傳統(tǒng)方法，將混合液滴加到硅片上，檢測待測分子sers信號(hào)。

一種利用ph響應(yīng)型模板組裝的表面增強(qiáng)拉曼散射基底檢測分子的方法，將聚合物模板、金或銀納米溶膠與待測分子在酸性環(huán)境下混合，然后調(diào)節(jié)混合溶液的ph值為堿性，隨著模板的收縮，金或銀納米粒子間隙減小，待測分子被有效的鎖定在金或銀納米粒子之間，使其處在了sers熱點(diǎn)范圍內(nèi)，檢測信號(hào)測定得到該待測分子的sers譜圖。

本發(fā)明的ph響應(yīng)型模板組裝的表面增強(qiáng)拉曼散射基底、制備方法及利用該基底檢測分子的方法，其科學(xué)原理分析為：

一、選擇二乙烯基吡啶作為單體，亞甲基二丙烯酰胺作為交聯(lián)劑，過硫酸鉀作為引發(fā)劑，聚合得到的聚二乙烯基吡啶作為模板，此聚合物在酸性介質(zhì)中由于氨基帶正電荷，相互之間產(chǎn)生排斥，故聚合物為膨脹狀態(tài)，當(dāng)逐漸調(diào)節(jié)溶液至堿性時(shí)，氨基的質(zhì)子逐漸解離，聚合物帶的正電荷減少至最后不帶電，斥力不斷減小，故聚合物由原來的膨脹狀態(tài)逐漸收縮，體積縮小。

二、聚合物模板所選擇的單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑，在sers檢測中產(chǎn)生的信號(hào)較弱，對待測分子的檢測不會(huì)產(chǎn)生影響或者干擾。

三、采用檸檬酸鈉還原氯金酸或者硝酸銀得到金、銀納米溶膠，制備方法簡單，適宜長時(shí)間保存。sers檢測時(shí)，將銀納米粒子與聚合物模板混合，通過調(diào)節(jié)溶液的ph值，不僅可以有效的調(diào)控銀納米粒子間隙，形成動(dòng)態(tài)的sers熱點(diǎn)，同時(shí)，待測分子能夠被有效的鎖定在金、銀納米粒子之間即sers范圍內(nèi)，產(chǎn)生強(qiáng)的sers信號(hào)，達(dá)到高靈敏檢測。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)如下：

1)、傳統(tǒng)技術(shù)合成sers基底中，金、銀納米粒子間隙不能有效的調(diào)節(jié)，得到的sers熱點(diǎn)不均勻，產(chǎn)生的sers信號(hào)不穩(wěn)定，影響檢測的靈敏度。且現(xiàn)有的sers基底實(shí)現(xiàn)對金、銀納米粒子的組裝方法都相對較復(fù)雜，大部分都無法快速形成“熱點(diǎn)”，而本發(fā)明制備的基底sers“熱點(diǎn)可調(diào)”的方法簡單，選擇ph敏感的聚合物作為模板，與金、銀納米粒子以及待測分子混合，調(diào)節(jié)溶液的ph值，即可動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)sers熱點(diǎn)。

2)、本發(fā)明的制備方法以及檢測分子的方法簡單，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

附圖說明

以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的ph響應(yīng)型模板組裝的表面增強(qiáng)拉曼散射基底、制備方法及利用該基底檢測分子的方法作出進(jìn)一步的詳述。

圖1為本發(fā)明的基底制備以及對待測分子進(jìn)行表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測方法的示意圖。通過圖1可以看出，將凝膠模板在膨脹狀態(tài)下與貴金屬納米粒子以及待測分子混合，后調(diào)節(jié)溶液的ph值，凝膠模板收縮，不僅使其中修飾的貴金屬納米粒子間隙減小，形成的sers熱點(diǎn)增多；同時(shí)，待測分子被鎖定在貴金屬納米粒子所形成的熱點(diǎn)范圍內(nèi)，sers檢測靈敏度提高。

圖2為本發(fā)明的sers基底中所合成的聚合物模板的光學(xué)照片以及聚合物分子隨溶液ph值變化時(shí)的分子結(jié)構(gòu)變化而產(chǎn)生的收縮與膨脹原理示意圖。通過圖2可以看出，聚合物模板中加入hcl后，使氨基質(zhì)子化帶正電荷，相互之間產(chǎn)生斥力，模板為膨脹狀態(tài)，呈現(xiàn)出無色透明狀；當(dāng)調(diào)節(jié)溶液的ph之堿性，質(zhì)子被中和，分子相互之間的斥力減小，模板逐漸收縮，呈現(xiàn)為乳白色。這一膨脹收縮過程具有良好的可逆性。

圖3為本發(fā)明制備的sers基底中聚合物(a)、銀納米粒子(b)以及其混合后形成的復(fù)合物基底(c)的tem圖，以及其分別對應(yīng)的紫外-可見光譜圖(d)。通過圖3可以看出，銀納米粒子被修飾在凝膠模板中，形成的復(fù)合基底中銀的吸收峰明顯紅移，說明銀納米粒子的間隙縮小。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

步驟一、聚合物模板的制備方法為：

將50ml的純水加入到250ml的三口燒瓶中，水浴加熱至80℃，通入氮?dú)饧兓?0min后加入0.55g的聚合物單體--二乙烯基吡啶和0.04g的交聯(lián)劑--亞甲基二丙烯酰胺，混合10min后，將0.050g的過硫酸鉀作為引發(fā)劑快速加入，聚合反應(yīng)開始。反應(yīng)5～15min后溶液變渾濁，反應(yīng)恒溫80℃持續(xù)1h。然后攪拌冷卻至室溫，為了去除其中的一些低聚物和未聚合的單體，將所得的聚合物溶液以5000r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心，時(shí)間為10min，后用二次蒸餾水洗滌3次，每次超聲10min，將所得的聚二乙烯基吡啶分散在50ml超純水中待用。

步驟二、銀納米粒子的制備方法為：

將99ml的二次蒸餾水、1ml濃度為1％的硝酸銀，依次加入到250ml的三口燒瓶中，磁力攪拌，水浴加熱至沸騰后，迅速加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的檸檬酸鈉溶液1ml作為還原劑，得到的銀納米粒子尺寸大約為35nm。用二次水超聲洗滌3次，分散在10ml的蒸餾水中待用，得到的銀溶膠為灰綠色。

步驟三、表面增強(qiáng)拉曼散射基底的制備及sers檢測：

取0.5ml的聚合物模板，用0.1mol/l的鹽酸調(diào)節(jié)ph值至酸性(大約為3)，取0.5ml銀納米溶膠加入到聚合物模板溶液中，充分混合。最后再加入一定濃度的待測分子結(jié)晶紫，磁力攪拌5min。按照傳統(tǒng)方法，將混合液滴加到硅片上，檢測待測分子sers信號(hào)。

實(shí)施例2

步驟一、聚合物模板的制備方法為：

將50ml的純水加入到250ml的三口燒瓶中，水浴加熱至80℃，通入氮?dú)饧兓?0min后加入0.55g的聚合物單體--二乙烯基吡啶和0.04g的交聯(lián)劑--亞甲基二丙烯酰胺，混合10min后，將0.050g的過硫酸鉀作為引發(fā)劑快速加入，聚合反應(yīng)開始。反應(yīng)5～15min后溶液變渾濁，反應(yīng)恒溫80℃持續(xù)1h。然后攪拌冷卻至室溫，為了去除其中的一些低聚物和未聚合的單體，將所得的聚合物溶液以5000r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心，時(shí)間為10min，后用二次蒸餾水洗滌3次，每次超聲10min，將所得的聚二乙烯基吡啶分散在50ml超純水中待用。

步驟二、金納米粒子的制備方法為：

將99ml的二次蒸餾水、1ml濃度為1％的氯金酸，依次加入到250ml的三口燒瓶中，磁力攪拌，水浴加熱至沸騰后，迅速加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％的檸檬酸鈉溶液1ml作為還原劑，得到的金納米粒子尺寸大約為40nm。用二次水超聲洗滌3次，分散在10ml的蒸餾水中待用，得到的金溶膠為酒紅色。

步驟三、表面增強(qiáng)拉曼散射基底的制備及sers檢測：

取0.5ml的聚合物模板，用0.1mol/l的鹽酸調(diào)節(jié)ph值至酸性(大約為3)，取0.5ml金納米溶膠加入到聚合物模板溶液中，充分混合。最后再加入一定濃度的待測分子結(jié)晶紫，磁力攪拌5min。按照傳統(tǒng)方法，將混合液滴加到硅片上，檢測待測分子sers信號(hào)。

以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明的構(gòu)思所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。