本发明专利技术提供了一种基于溶菌酶拉曼光谱成像的潜指纹高清识别方法，其包括步骤：(1)制备溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针；(2)将潜指纹采集在基底上；(3)将溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针的溶液滴到具有潜指纹的基底上，在室温(25℃‑27℃)和潮湿(相对湿度为70％‑80％)的环境下孵育1‑30分钟以使SERS探针与潜指纹充分结合，然后用去离子水冲洗去掉非特异性吸附的夹心结构SERS探针并自然晾干或吹干；(4)将步骤(3)制得的基底样品用拉曼光谱仪进行成像。所述溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针是以金纳米颗粒为核，二氧化硅为壳，信号分子夹心位于所述核与所述壳之间，所述壳表面修饰有用于指纹识别的溶菌酶适配体。本方法操作简单，分辨率高，通用性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物化学分析
，具体涉及一种基于溶菌酶识别的潜指纹高清晰成像新方法并提供了该方法的实施过程。
技术介绍
目前，指纹识别已经广泛地应用于法医调查和个人身份识别，包括个人认证信息、安全调查和出入境管理等。指纹独一无二的图案(pattern)由一系列凸起的“嵴线”和凹陷的“峪线”相间分布组成，并且终身不会改变。汗液通过嵴线上一排排的“孔”(汗腺)排出并沉积在指尖。当手指接触到物体表面时，汗液将会被转移到物体表面并留下指纹嵴线图案的镜像印痕。这种印痕通常在白光下肉眼是看不到的，因此叫做潜指纹(Latent Fingerprints，LFPs)。一般来说指纹的特征分为三个等级，即图案(pattern)、细节(minutia points)和精细特征(pores and ridge contours)。在这三个指纹特征中细节和精细结构具有唯一性，是个人身份鉴定的依据。但是细节和精细结构的可视化具有挑战性，尤其是精细结构的可视化，需要借助于具有较高分辨率的成像技术。此外，潜指纹的可视化常常受到很多因素的影响，比如基底表面的材质和指纹老化时间。因此，发展一种高分辨的、普适化的指纹成像技术非常必要，并在化学和法医学领域中引起了广泛的研究兴趣。到目前为止已经发展了各种各样的潜指纹可视化方法，包括荧光法、质谱法、电化学发光法、多金属沉积法、纳米等离子体成像法、红外光谱法和拉曼光谱法等。但是，大多数可视化方法对指纹成像基底具有选择性，通用性较差，例如，在电化学发光方法中指纹需要收集在一个导电的基底表面，而在质谱成像技术中指纹需要收集在一个光滑的半导体薄板表面。在一些基于抗原和抗体间相互作用的成像策略中，成像基底表面需要进行复杂的前处理或后处理。因此，这些要求限制了指纹可视化方法的应用范围。考虑到指纹检测在法医鉴定中的重要性，仍迫切需要发展一种简单、低成本、无破坏性的并且通用的指纹成像技术。然而，同时满足这些要求的指纹成像平台非常少见。表面增强拉曼散射(SERS)光谱法由于具有单分子灵敏度、谱线宽度窄、不受水分子干扰，对检测体系无破坏性等优点，而广泛地应用于生物检测和成像，例如，这种无损和无需标记的成像技术已经被用于抗肿瘤药物在活细胞新陈代谢过程中的监控和可视化、多糖在癌细胞中表达的定位和检测分子在细胞内分布和转移路径的可视化。然而，目前基于SERS的潜指纹成像技术仍存在通用性低和操作繁冗复杂的问题。溶菌酶(lysozyme)是一种存在于人类汗液中的多肽，在人类额头或鼻翼等皮肤表面以及指纹嵴线中也普遍存在。使用潜指纹中存在的溶菌酶作为目标分子进行SERS成像识别，迄今为止，尚未见有关报道。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于溶菌酶拉曼光谱成像的潜指纹高清识别方法，其针对潜指纹中的溶菌酶分子，使用溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针辅助成像分析，用拉曼光谱仪对潜指纹进行成像分析。该方法包括以下步骤：(1)制备溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针；(2)将潜指纹采集在基底上；(3)将溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针的溶液滴到收集有潜指纹的基底上，在室温(25℃-27℃)和潮湿(相对湿度为70％-80％)的环境下孵育1-30分钟以使SERS探针与潜指纹充分结合后，然后用去离子水冲洗去掉非特异性吸附的夹心结构SERS探针并自然晾干或吹干；(4)将步骤(3)制得的基底样品用拉曼光谱仪进行成像分析，所述溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针是以金纳米颗粒为核，二氧化硅为壳，信号分子夹心位于所述核与所述壳之间，所述壳表面修饰有用于指纹识别的溶菌酶适配体。在另一优选例中，所述信号分子是对硝基苯硫酚，巯基吡啶或巯基苯甲酸。在另一优选例中，所述溶菌酶适配体的序列是5’-NH2-TTT TTT ATC AGG GCT AAA GAG TGC AGA GTT ACT TAG-3'。应该理解，本专利技术提供的方法具有普适性，只需要按照本专利技术的精神首先选择与溶菌酶相应的适配体即可。更优选地。适配体是在单链DNA片段的5’端分别添加若干T碱基，例如5-10个。同时，该单链DNA片段的5’端被氨基修饰。序列是5’-NH2-TTT TTT ATC AGG GCT AAA GAG TGC AGA GTT ACT TAG-3'的溶菌酶适配体仅作为优选实施例示出。在另一优选例中，所述金纳米颗粒的直径为52.6～58.6nm。由于纳米金本身具有良好的生物相容性，使得本专利技术所提供的溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针具有良好的生物相容性，从而使得本专利技术所提供的探针对操作者没有任何毒害作用。纳米金的制备可以根据现有技术中的已知的方法进行。实际上，该纳米金可以是任何尺寸、形状的金纳米颗粒，上述直径为52.6～58.6nm金纳米颗粒仅作为优选实施例示出。在另一优选例中，硅层的厚度为2.5～10nm。硅层的厚度影响激光从壳层传递到金核的效率，因此超薄的硅层是夹心结构拉曼信号增强探针用于指纹可视化成功地关键。上述厚度为2.5～10nm硅层仅作为优选实施例示出。在另一优选例中，单个溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针表面所修饰的溶菌酶适配体的数目为317～351。探针表面所修饰的溶菌酶适配体的数目直接影响指纹检测效率。由于信号分子夹心在硅层内，完全自由的硅层表面可以修饰上最大量的溶菌酶适配体，显著提高识别效率。根据朗伯-比尔定律可以估算单个探针表面溶菌酶适配体的数目，上述单个探针表面溶菌酶适配体的数目为317～351仅作为优选实施例示出。在另一优选例中，所述基底是可用于拉曼光谱仪进行成像分析的玻璃、硅片、不锈钢、塑料、有机薄膜等材料。在另一优选例中，制备溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针包括以下步骤：(a)制备金纳米颗粒，(b)通过S-Au键将信号分子连接到所述金纳米颗粒上；(c)通过硅酸钠水解包裹上硅层；(d)通过在硅层表面形成三嗪基将氨基修饰的溶菌酶适配体功能在其表面。在另一优选例中，制备溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针包括以下步骤：(a)将613μL四水合氯金酸水溶液(1％(wt/wt))加入到盛有50mL去离子水的圆底烧瓶中加热回流，溶液沸腾后再加入0.5mL柠檬酸三钠溶液(1％(wt/wt))反应20min，停止加热并冷却到室温，得纳米金溶胶；(b)将300μL对硝基苯硫酚(pNTP)的乙醇溶液(1mM)加入到步骤(a)制备的纳米金溶胶中，并搅拌反应4h，形成Au@pNTP纳米颗粒溶液；(c)将600μL 3-氨基丙基三甲氧基硅烷(1mM)加入到步骤(b)所制备Au@pNTP纳米颗粒溶液中，在室温下搅拌反应30min，再加入4.8mL的硅酸钠水溶液(0.54％(wt/wt))，在90℃油浴中搅拌反应30min后，迅速将圆底烧瓶移到冰水浴中以终止反应的进行，冷却到室温后，再加入300μL 3-氨基丙基三甲氧基硅烷(1mM)并搅拌反应15min，再用乙醇和乙腈分别离心洗涤三次，最后将Au@pNTP@SiO2纳米颗粒溶于乙腈中，备用；(d)将步骤(c)所制备的Au@pNTP@SiO2纳米颗粒与3mL三聚氰酰氯(1mM)的乙腈溶液在室温下反应4h，再用乙腈洗涤三次、乙醇洗涤两次、去离子水洗本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于溶菌酶拉曼光谱成像的潜指纹高清识别方法，该方法包括以下步骤：(1)制备溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针；(2)将潜指纹采集在基底上；(3)将溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针的溶液滴到收集有潜指纹的基底上，在室温(25℃‑27℃)和潮湿(相对湿度70％‑80％)的环境下孵育1‑30分钟以使SERS探针与潜指纹充分结合后，然后用去离子水冲洗去掉非特异性吸附的夹心结构SERS探针并自然晾干或吹干；(4)将步骤(3)制得的基底样品用拉曼光谱仪进行成像分析，所述溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针是以金纳米颗粒为核，二氧化硅为壳，信号分子夹心位于所述核与所述壳之间，所述壳表面修饰有用于指纹识别的溶菌酶适配体。
【技术特征摘要】
1.一种基于溶菌酶拉曼光谱成像的潜指纹高清识别方法，该方法包括以下步骤：(1)制备溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针；(2)将潜指纹采集在基底上；(3)将溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针的溶液滴到收集有潜指纹的基底上，在室温(25℃-27℃)和潮湿(相对湿度70％-80％)的环境下孵育1-30分钟以使SERS探针与潜指纹充分结合后，然后用去离子水冲洗去掉非特异性吸附的夹心结构SERS探针并自然晾干或吹干；(4)将步骤(3)制得的基底样品用拉曼光谱仪进行成像分析，所述溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针是以金纳米颗粒为核，二氧化硅为壳，信号分子夹心位于所述核与所述壳之间，所述壳表面修饰有用于指纹识别的溶菌酶适配体。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号分子为对硝基苯硫酚，巯基吡啶或巯基苯甲酸。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶菌酶适配体的序列是5’-NH2-TTT TTT ATC AGG GCT AAA GAG TGC AGA GTT ACT TAG-3'。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述金纳米颗粒的直径为52.6～58.6nm。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述基底是玻璃、硅片、不锈钢、塑料或有机薄膜。6.根据权利要求1所述的方法，其中制备溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针包括以下步骤：(a)制备金纳米颗粒；(b)通过S-Au键将信号分子连接到所述金纳米颗粒上；(c)通过硅酸钠水解包裹上硅层；(d)通过在硅层表面形成三嗪基将氨基修饰的溶菌酶适配体功能在其表面。7.根据权利要求1所述的方法，其中制备溶菌酶适配体修饰的夹心结构SERS探针包括以下步骤：(a)将613μL四水合氯金酸水溶液(1％(wt/wt))加入到盛有50mL去离子水的圆底烧瓶中加热回流，溶液沸腾后再加入0.5mL柠檬酸三钠溶液(1％(wt/wt))反应20min，停止加热并冷却到室温，得纳米金溶胶；(b)将300μL对硝基苯硫酚(pNTP)的乙...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵静静，张炜佳，刘宝红，乔亮，金虎林，张昆，
申请(专利权)人：上海海洋大学，张炜佳，刘宝红，乔亮，张昆，金虎林，
类型：发明
国别省市：上海;31
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