高性能固态SERS基底的制备及其在生化检测中的应用研究

发布时间：2017-10-25 12:32

  本文关键词：高性能固态SERS基底的制备及其在生化检测中的应用研究

  更多相关文章： 表面增强拉曼散射 固态基底 原位生长 物理沉积 静电吸附 生化检测

【摘要】：表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,简称SERS),是指吸附在粗糙的金属结构表面的被分析物,在光照射下其拉曼光谱获得显著增强的异常表面光学现象。40余年的发展证实SERS技术可作为一种超灵敏的分析检测技术,被认为是一种强有力的分析手段,是分析检测生物样品和化学物质较为理想的工具。SERS技术要发展成为一种常规的分析工具,性能优良的SERS基底必不可少。优秀的SERS基底应具有增强能力强、均一性好、稳定性优、信号可重复、易于制备和存储、使用方便等基本特征。考虑到胶体纳米颗粒形貌丰富、化学合成方法便捷,而固态SERS基底具有稳定性好、信号重复性佳,易于使用等优点,本论文旨在发展基于化学合成技术制备性能优异的固态基底的方法,并开展生物检测应用研究,为SERS技术的应用提供更多可供选择的活性基底。本论文的研究内容主要分为以下三个方面:(1)提出了一种基于原位生长方法制备多孔金纳米颗粒单层粒子膜固态SERS基底的方法。首先取洁净的硅片作为衬底,先后浸没在氨基硅烷化试剂(3-氨丙基三乙氧基硅烷)、4-苯乙烯磺酸脂钠溶液(PSS)、聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液(PDDA)中进行逐层电荷修饰。随后以氯金酸(HAuCl4)为金盐,抗坏血酸(AA)为还原剂,十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)为表面活性剂配制“生长液”;最后将制备的“生长液”移液到经过电荷修饰的衬底表面,并静置在相对湿度65%-75%的4℃环境中在衬底表面原位生长单层多孔金纳米粒子膜。通过调控生长的时间、重复次数以及“生长液”中氯金酸的投料比,研究制备高性能固态SERS活性基底的最优参数。由于衬底表面较高的金纳米颗粒分布密度以及金纳米颗粒的表面多孔结构均提供了丰富的SERS“热点”,研究证实制备得到的SERS活性基底具有较大面积的分布均一性、增强性能优异、稳定性以及信号重复性良好等特点。(2)提出了一种基于物理沉积结合静电吸附方法制备固态SERS基底的方法。首先取洁净的硅片或者玻璃片作为衬底,依次浸没在氨基硅烷化试剂(3-氨丙基三乙氧基硅烷)、4-苯乙烯磺酸脂钠溶液(PSS)、聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液(PDDA)中进行正-负-正电荷修饰;以氯金酸(HAuCl4)为金盐、抗坏血酸(AA)为还原剂,在十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)表面活性剂中,制备得到表面SERS热点丰富的大尺寸金纳米颗粒溶胶;将得到的金纳米颗粒溶胶移液到经过电荷修饰的衬底表面,利用大尺寸颗粒的物理沉积及颗粒与衬底间的静电吸附效应,在衬底表面沉积金纳米颗粒,制备固态SERS基底。研究了衬底表面电荷修饰方法以及物理沉积的次数对SERS基底表面金纳米颗粒分布密度和SERS增强性能的影响。(3)基于(1)(2)中制备的固态SERS基底展开生化检测应用研究,验证了SERS基片的实用性。(1)基于原位生长方法制备的固态SERS基底开展了高毒性有机磷类农药地虫硫磷的SERS检测,研究发现在1-100μg/mL的较高浓度区间,以及0.001-1μg/mL的较低浓度区间,SERS信号与农药浓度呈现良好的线性关系,检测限可以达到5 ng/mL;(2)基于物理沉积结合静电吸附方法制备的固态SERS基底构建了用于检测肺癌核酸标志物miRNA-21的SERS生物传感器。该传感器表现出良好的特异性,能特异性的识别miRNA-21,同时在100aM-100 pM的浓度区间得到线性的工作曲线,检测限为100 aM。上述实验结果证实,所制备的SERS基底具有较好的生化检测应用前景。
【关键词】：表面增强拉曼散射 固态基底 原位生长 物理沉积 静电吸附 生化检测
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.37
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 表面增强拉曼散射（SERS)现象10-13
• 1.1.1 拉曼散射与表面增强拉曼散射10-11
• 1.1.2 表面增强拉曼散射增强机理11-13
• 1.2 表面增强拉曼散射基底13-20
• 1.2.1 胶体态SERS基底14-15
• 1.2.2 固态SERS基底15-20
• 1.3 本文研究内容及意义20-23
• 1.3.1 研究内容20-22
• 1.3.2 研究意义22-23
• 第二章 原位生长多孔金纳米粒子膜固态SERS基底23-32
• 2.1 概述23-24
• 2.2 实验部分24-25
• 2.2.1 样品与试剂24
• 2.2.2 实验仪器24
• 2.2.3 基于原位生长方法制备多孔金纳米粒子膜固态SERS基底24-25
• 2.3 结果与讨论25-30
• 2.3.1 生长时间对基底形貌及SERS性能影响25-26
• 2.3.2 生长次数对基底形貌及SERS性能影响26-28
• 2.3.3 HAuCl4投料量对对基底形貌及SERS性能影响28-29
• 2.3.4 基底的稳定性与重复性研究29-30
• 2.3.5 基底SERS性能研究30
• 2.4 本章小结30-32
• 第三章 物理沉积结合静电吸附制备金纳米粒子膜SERS基底32-41
• 3.1 概述32
• 3.2 实验部分32-34
• 3.2.1 样品与试剂32-33
• 3.2.2 实验仪器33
• 3.2.3 物理沉积结合静电吸附方法制备金纳米粒子膜固态SERS基底33-34
• 3.3 实验结果与讨论34-40
• 3.3.1 表面电荷修饰对制备基底的影响34-36
• 3.3.2 沉积次数对制备基底的影响36-37
• 3.3.3 基底的SERS性能研究37-39
• 3.3.4 多种形貌金纳粒子膜固态SERS基底制备39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 基于SERS基底的生化检测41-48
• 4.1 概述41
• 4.2 农药检测41-43
• 4.2.1 样品与试剂41-42
• 4.2.2 实验仪器42
• 4.2.3 实验步骤42
• 4.2.4 农药的浓度梯度检测42-43
• 4.2.5 农药检测的工作曲线43
• 4.3 肿瘤标志物检测43-47
• 4.3.1 样品与试剂44
• 4.3.2 实验仪器44-45
• 4.3.3 实验步骤45
• 4.3.4 miRNA-21浓度梯度检测以及工作曲线45-46
• 4.3.5 传感器的特异性表征46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 总结与展望48-50
• 参考文献50-54
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文54-55
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利55-56
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目56-57
• 致谢57

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本文编号：1093760