一种应用SERS基底检测生物辐射损伤的方法技术

本发明专利技术公开一种应用SERS基底检测生物辐射损伤的方法，涉及辐射放疗及生物分析检测领域，包括以下步骤：(1)采用拉曼光谱仪测定与辐射损伤相关的生物标记物的光谱信号；(2)将样品滴加到SERS基底上，然后采用拉曼光谱仪进行SERS检测，将检测结果与光谱信号进行比对，判断样品是否受到辐射损伤。本发明专利技术的优点在于，发现并提出用SERS光谱测量辐射损伤信号，所制备的SERS基底的制备方法简单、快速，稳定性好，可以用它对辐射生物标志物进行高灵敏检测和分析。

A Method for Detecting Biological Radiation Damage Using SERS Base

The invention discloses a method for detecting biological radiation damage by using SERS substrate, which relates to the field of radiation radiotherapy and biological analysis detection, including the following steps: (1) measuring the spectral signals of biological markers related to radiation damage by Raman spectrometer; (2) adding sample droplets to SERS substrate, and then detecting SERS by Raman spectrometer, and carrying out the detection results and spectral signals. Comparisons were made to determine whether the samples were damaged by radiation. The advantages of the present invention are that the SERS spectrum is used to measure the radiation damage signal, and the prepared SERS substrate is simple, fast and stable, and can be used for highly sensitive detection and analysis of radiation biomarkers.

【技术实现步骤摘要】
一种应用SERS基底检测生物辐射损伤的方法
本专利技术涉及辐射放疗及生物分析检测领域，具体涉及一种应用SERS基底检测生物辐射损伤的方法。
技术介绍
辐射损伤指由电离辐射所致的急性、迟发性或慢性的机体组织损害，分急性、慢性损伤和远期效应等类型，其中急性损伤多见于核辐射事故。辐射损伤对人类健康产生严重威胁，并且需要及时有效的诊断和治疗。另外，病人放疗过程中辐射对人体也造成伤害。目前对辐射损伤的分析、检测和评价技术主要依赖于辐射症状缓慢的时间效应，对于意外辐射损伤人员的及时检测还存在一定的困难。例如，对造血系统的中度、高度损伤需要数周才能显现出来。所以，对辐射损伤人员进行迅速、方便、特异性检测，具有一定的必要性和迫切性。要实现对生物辐射损伤快速检测和准确评价，需要解决两个问题：1.辐射损伤的生物标志物(biomarker)的识别；2.对这种辐射损伤生物标志物的高灵敏度快速准确的检测。虽然已有一些报道对此开展研究，但是目前并没有一种标准通用的方法。首先，通过实验研究发现辐照个体的一些样品(如血液和尿液中)存在与辐射损伤的生物标志物；其次，应用表面增强拉曼光谱(SERS：surfaceenhancedRamanspectroscopy)，可以对这种标志物快速、无损和痕量检测。SERS是一种应用非常广泛的痕量物检测分析技术，现有研究报道显示，一般可以利用贵金属的纳米材料和纳米结构做成SERS基底，从而对许多微量物质实现高灵敏度的痕量检测。但是，制备SERS基底的方法以及应用方式很多，对不同物质一般也用不同的SERS基底和方法进行测量会得到不同的效果。
技术实现思路
本专利技术的解决的技术问题在于利用SERS基底如何实现对血液和尿液检测以实现辐射损伤的评估，这对于研究人员来说仍然是一大挑战。本专利技术是采用以下技术方案解决上述技术问题的：本专利技术提供一种应用SERS基底检测生物辐射损伤的方法，包括以下步骤：(1)采用拉曼光谱仪测定与辐射损伤相关的生物标记物的光谱信号；(2)将样品滴加到SERS基底上，然后采用拉曼光谱仪进行SERS检测，将检测结果与步骤(1)中的光谱信号进行比对，判断样品是否受到辐射损伤。优选的，所述光谱信号包括532cm-1的拉曼光谱特征峰。优选的，所述光谱信号还包括995cm-1、1236cm-1、1614cm-1的拉曼光谱特征峰。优选的，所述SERS检测方法为：将SERS基底切成小块，并将8-12μL血清或尿液样品干燥到SERS基底上；使用配备有785nm激发激光的共聚焦拉曼微光谱仪进行SERS测量，并使用600线/mm光栅来散射散射光。优选的，所述SERS基底由以下步骤制成：(1)采用分步法制备阳极氧化铝模板；(2)将步骤(1)中获得的阳极氧化铝模板干燥后备用；(3)将干燥后的阳极氧化铝模板进行Au溅射，制备成SERS基底。优选的，所述步骤(1)中阳极氧化铝模板的制备方法包括以下步骤：a.将金属铝薄膜置于草酸溶液中，在电压条件下进行氧化；b.将步骤a中获得的样品放入磷酸和铬酸的混合液中，进行扩孔；c.将步骤b中获得的样品置入磷酸溶液中，起始电压为45V，当电压降低至31V后，氧化6h。优选的，所述步骤a中将质量分数为99.99％金属铝薄置于0.2-0.4mol/L的草酸溶液中，于温度为0℃，电压40-55V，氧化6-8h。优选的，所述步骤b中磷酸与铬酸的体积比为6:1.8，于40-60℃条件下扩孔9-11h。优选的，将步骤b中获得的样品置入5％磷酸溶液中，温度40-50℃，电压以每3分钟降低2V直到31V。优选的，所述步骤(2)中将获得的阳极氧化铝模板于超纯水中清洗1-3h后，自然干燥备用。优选的，将步骤(2)中获得的阳极氧化铝模板进行Au溅射，溅射速率为8-11nm/min，电流为10-20mA。优选的，所述样品为血液或尿液。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术通过测定与辐射损伤相关的生物标记物的光谱信号，对辐射生物标志物进行快速、有效痕量检测，由此达到对辐射损伤及时评价的目的；(2)本专利技术中的SERS基底制备过程简单、快速，获得的基底稳定性好，不易被氧化，能够长时间保存，并能够保持一定的SERS增强能力，检测时，基底可随时制备，方便快捷；(3)本专利技术制备的SERS基底，其尺寸可根据需要在200-500nm范围内调整；其中通过扩孔后的阳极氧化铝模板具有纳米点阵排列，提供了丰富的吸附位点，有利于纳米粒子和待测分子均匀、大量地吸附；(4)本专利技术中SERS基底通过二次阳极氧化，使得金纳米颗粒倾向于密集单层排列，从而确保了血液和尿液检测的重现性；利用红外波段785nm激光对血液和尿液进行检测，可以大幅度提高SERS光谱的信噪比，降低样品测量过程中的荧光干扰；(5)本专利技术制备的SERS基底可广泛应用于辐射损伤的检测，有利于将其运用到实际的生产和实用当中，并进行商品化转变，具有广阔的应用前景，有利于推广应用。附图说明图1为本专利技术实施例1-4中制备的SERS基底的电镜图；图2为本专利技术实施例1中小鼠接受不同辐射剂量血液的SERS光谱图；图3为本专利技术实施例2中小鼠采血时间为辐射后0h的血液样本的SERS光谱图；图4为本专利技术实施例2中小鼠采血时间为辐射后24h的血液样本的SERS光谱图；图5为本专利技术实施例2中小鼠采血时间为辐射后72h的血液样本的SERS光谱图；图6为本专利技术实施例3中制得的SERS基底用于5个不同患者血液样本的SERS光谱图；图7为本专利技术实施例4中制得的SERS基底用于另外患者血液样本的SERS光谱图；图8为本专利技术实施例4中制得的SERS基底用于另外患者尿液样本的SERS光谱图。具体实施方式以下将结合说明书附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。实施例1SERS基底的制备方法，其具体步骤如下：(1)采用分步法制备阳极氧化铝(AAO)模板：a.对高纯度(质量分数为99.99％)的金属铝薄膜，利用浓度为0.3mol/L的草酸溶液，温度0℃，电压45V，氧化7h；b.将步骤a中获得的样品放入磷酸：铬酸(体积比6:1.8)的混合液中，温度50℃，扩孔10h；c.将步骤b中获得的样品置入5％磷酸溶液中，温度45℃，起始电压45V，每3分钟降低2V直到31V；当电压降低至31V后，氧化6h；d.将步骤c中获得的阳极氧化铝模板放入在超纯水中侵泡并清洗2h，并放到空气中自然干燥。(2)阳极氧化铝模板Au溅射：将步骤(1)所得的模板进行Au溅射，溅射速率为10nm/min，电流为15mA，自然晾干得到SERS基底，图1为制得SERS基底的电镜图。将本实施例中制备的SERS基底应用于不同辐射剂量后样品的检测中：采集不同剂量辐射后的小鼠血液，辐射源是伽马射线，剂量分别为0Gy，2Gy，6Gy，小鼠辐射后，进行局部麻醉并在常规Eppendorf管中收集50-100μL尾静脉血。室温沉降1个小时后，取血清用8000rpm离心样品15分钟，收集血清并储存于-20℃备用。取制备好的SERS基底，将所采集的血液滴加到该基底上，然后利用拉曼光谱仪进行SERS检测。SERS检测方法：使用配备有785nm激发激光，10x物镜(Olympus，日本)的共聚焦拉曼微光谱仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用SERS基底检测生物辐射损伤的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)采用拉曼光谱仪测定与辐射损伤相关的生物标记物的特征SERS光谱信号；(2)将样品滴加到SERS基底上，然后采用拉曼光谱仪进行SERS检测，将检测结果与步骤(1)中的光谱信号进行比对，判断样品是否受到辐射损伤。

【技术特征摘要】
1.一种应用SERS基底检测生物辐射损伤的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)采用拉曼光谱仪测定与辐射损伤相关的生物标记物的特征SERS光谱信号；(2)将样品滴加到SERS基底上，然后采用拉曼光谱仪进行SERS检测，将检测结果与步骤(1)中的光谱信号进行比对，判断样品是否受到辐射损伤。2.根据权利要求1所述的应用SERS基底检测生物辐射损伤的方法，其特征在于：所述特征SERS光谱信号包括532cm-1的拉曼光谱特征峰。3.根据权利要求2所述的应用SERS基底检测生物辐射损伤的方法，其特征在于：所述特征SERS光谱信号还包括995cm-1、1236cm-1、1614cm-1的拉曼光谱特征峰。4.根据权利要求1所述的应用SERS基底检测生物辐射损伤的方法，其特征在于：所述SERS检测方法为：将SERS基底切成小块，并将8-12μL血清或尿液样品干燥到SERS基底上；使用配备有785nm激发激光的共聚焦拉曼微光谱仪进行SERS测量，并使用600线/mm光栅来散射散射光。5.根据权利要求1所述的应用SERS基底检测生物辐射损伤的方法，其特征在于：所述SERS基底由以下步骤制成：(1)采用分步法制备阳极氧化铝模板；(2)将步骤(1)中获得的阳极氧化铝模板干燥后备用；(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄青，穆罕默德，邵长胜，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34