液态SERS定量分析器构建及其分子传感应用研究

发布时间：2020-04-20 10:02

【摘要】：近些年,随着纳米材料的发展,SERS技术日趋成熟,广泛应用于各个领域,特别是食品安全和生物科学领域。金纳米棒(GNRs)是组装SERS基底最好的材料之一,GNRs本身由于光杆效应,具有很强的拉曼增强效应,还可以通过控制纳米棒的长/径比,将局部表面等离子共振(LSPR)频率与激发激光波长重叠进一步增强SERS效应。本文选择金纳米棒来制作SERS的增强基底,主要开展以下工作:第二章中,组装可逆的氯仿/水(O/W)包覆界面,该可逆组装过程仅由容器表面润湿性决定,显示了优越的SERS能力。我们以聚合物作为中间诱导剂进行表面活性剂交换,制备了柠檬酸根稳定的金纳米棒。氯仿和GNRs的剧烈震荡触发了GNRs的快速自组装,产生了一种金属液状的亮金液滴。该平台具有自愈性、鲁棒性、可复制性,无需任何诱导物或修饰剂,且具有“清洁”的等离子体表面。第三章中,研究了该液态界面增强拉曼平台在食品安全领域中的运用。氯仿分子本身产生了一个稳定的SERS指纹峰,可以作为固有的内部标准(IS)用于定量分析。采用无共振拉曼效应的油溶性广谱杀菌剂噻菌灵作为靶向分析物,O-in-W和W-in-O平台在便携式拉曼设备上都显示出优秀的灵敏度和再现性。O相可以作为萃取剂,将油溶TBZ从新鲜果汁中分离出来,并在复杂介质中实现TBZ的定量检测,其检测极限远低于国家标准。此外,无论是溶解于O相还是W相中染料分子,在亚ppb水平都依然可以进行可靠的SERS分析。这一研究为在普通的比色皿中进行实用化的定量液态增强拉曼分析奠定了基础,远远优于传统的固体基质或纳米颗粒的溶胶分析。第四章中,合成了基于金纳米棒的SERS探针用于检测HNO。首先,m PEG-SH作为保护壳层,实现GNRs从水相转移到油相,并保持其稳定性和单分散性。另外,选择硫辛酸、对苯二胺和2-(二苯基膦)苯甲酸作为原料合成LPD,然后作为拉曼报告分子连接到金纳米棒表面。UV、HLPC和SERS实验都证实了LPD可以特异性的识别HNO。这为实现在细胞和组织中内成像检测HNO开拓新的道路。
【图文】：

原理图,拉曼效应,原理图,光子

当光与分子发生相互碰撞时会发生非弹性散射，即分子与光者的能量都将发生改变，但这种散射光的能量非常微弱，后来拉曼散射。射的原理为当用激光照射样品时，目标分子会与光子发生相互标分子吸收，而分子会被激发到一个虚能级，但是这个虚能级快分子将光子释放并重新回到基态。如图 1.1 所示，当目标分子生接触后，目标分子将吸收的光子能量全数释放，光子的频率动方向发生变化，这类散射被称为瑞利散射。而当目标分子与接触后，分子得到光子的一部分能量或给予光子一部分能量，运动方向与频率，这类散射被称为拉曼散射。拉曼散射分 2 种的分子得到光子一部分的能量，然后返回到激发态时发生的斯种是处于激发态的分子给予光子一部分能量，然后返回到基态称为反斯托克斯散射。由于斯托克斯散射远高于反斯托克斯散使用斯托克斯线。

生物标志物,传感器,拉曼,染料分子

图 1.2 检测生物标志物蛋白的 SERS 传感器。hematic illustration of the operating principle of SERS immunosensordetection.拉曼染料标记检测是建立在生物免疫分析检测技术的基础据是通过抗原与抗体之间发生的特异性识别与连接[30]。这检测方法拥有许多优点。拉曼染料分子和蛋白质可以直接，也可以先将拉曼染料分子连接在金纳米颗粒的表面，再料分子上。首先，在标记检测方法中我们通过检测拉曼染断目标蛋白的情况，，因为拉曼染料的特征峰是固定易分辨有抗干扰能力，可以提高灵敏性。此外，选择的拉曼染料的表面形成了稳定的连接，染料分子更容易进入热点局域度高，稳定性强。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.37;TB383.1

【参考文献】