一种基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法，该检测方法步骤如下：首先在200nm Fe3O4纳米粒子外包覆一层SiO2，然后SiO2壳表面生成大量银种子，以种子为核心长出花状结构；正己硫醇通过巯基与Ag壳连接，依靠表面自组装疏水层对抗生素进行富集。将2种抗生素分别用甲醇水和牛奶稀释至不同浓度，用SPE固相萃取柱进行纯化富集。通过拉曼光谱检测，获得不同基质中抗生素的最低检测限，加标回收率在78.50％～113.59％。该方法具有较高的回收率，完全可以满足对抗生素残留分析的要求。本发明专利技术还公开了由上述方法制备的正己硫醇修饰的磁性银花纳米颗粒作为高性能的SERS基底，其结构具有大量热点，可作为一种简单、快速、灵敏度高的抗生素残留的分析方法。

An antibiotic Raman spectroscopic method based on surface modified magnetic nano silver flower substrate

The invention discloses an antibiotic Raman spectrum detection method of magnetic nano silver base based on surface modification, the detection method includes the following steps: first in the 200nm Fe3O4 nanoparticles coated with a layer of SiO2, SiO2 and shell surface to generate a large number of silver seeds for seed core grow flower structure; hexylthiol by thiol connection with the Ag shell, rely on self-assembly hydrophobic layer on the antibiotic concentration. 2 kinds of antibiotics were diluted with methanol, water and milk to different concentrations, and then purified and enriched by SPE solid phase extraction column. The lowest detection limit of antibiotics in different matrixes was obtained by Raman spectroscopy, and the recovery rate was 78.50% - 113.59%. This method has high recovery rate and can meet the requirement of antibiotic residue analysis. The invention also discloses a magnetic nanoparticles modified silver hexylthiol prepared by the above method as SERS substrates with high performance, the structure has a large number of hot spots, can be used as a simple, rapid and high sensitivity of residual antibiotics analysis method.

【技术实现步骤摘要】
一种基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法
本专利技术涉及制备表面修饰的磁性纳米银花SERS基底，具体涉及一种基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法，属于光子材料、纳米材料、食品安全检测领域。
技术介绍
食品安全问题受到国际社会的广泛关注，抗生素残留是食品安全检测的重要内容。目前传统的针对食品中抗生素的检测分析方法，大部分采用的是实验室内的高效液相色谱法、气相色谱法、气质联用、液质联用等方法。这些方法灵敏度高，重复性好，应用普遍，但需要专业人员操作，样品前处理过程繁琐，耗时，劳动强度大。因此，建立一种简单、有效的分析方法来实现食品中抗生素残留的有效检测是非常重要的。作为一种高灵敏度的表征手段，近年来表面增强拉曼光谱光谱技术(SERS)在食品中抗生素残留分析与检测上的研究越来越深入和广泛。SERS检测技术中，SERS活性基底的选择和制备成为获得高质量SERS信号的关键。制备一种表面修饰的磁性纳米银花基底，在增强拉曼信号的同时，富集溶液中具有疏水基团的抗生素分子，从而获得更强的抗生素分子的拉曼信号。
技术实现思路
本专利技术的目的是制备一种磁性纳米银花基底，围绕SERS基底的增强能力，对该基底表面进行化学修饰，针对食品中抗生素残留问题展开一系列的应用研究。一种基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法，包括以下步骤：1)制备本实验室自主合成的磁性纳米银花；2)用步骤1)制备好的磁性纳米银花溶于10mg/ml无水乙醇中，超声10分钟使其完全分散；加入若干微升配制好的10mM正己硫醇(C6)原液，使得终浓度分别为50μM；3)将步骤2)得到的溶液超声反应2小时，使正己硫醇(C6)完全自组装于银壳磁珠表面，用乙醇洗三次，保存于乙醇溶液中待用；4)抗生素溶液样品制备：将氯霉素和环丙沙星分别配制成1mg/ml的标准储备液。随后，采用10倍稀释的方法制备浓度范围从10-3M～10-12M的抗生素溶液，待用。5)牛奶抗生素样品制备：将步骤4)配制好的标准储备液，加入牛奶依次10倍稀释成10-3～10-10M的加标牛奶，用SPE固相萃取法进行纯化富集，将洗脱液浓缩后待用；6)将步骤3)分别加入步骤4)和步骤5)制备好的样品中，利用便携式拉曼光谱仪对样品进行检测。7)根据抗生素的拉曼峰强度计算样品回收率。步骤(1)所述的这种磁性纳米银花的制备方法是本实验室首创的，首先在200nmFe3O4纳米粒子外包覆一层SiO2，并通过化学镀的方法长出银种子颗粒，最后通过甲醛和氨水在超声条件下快速还原出花状外壳。磁性纳米银花的外壳上凸起的银棒是一种典型的纳米尖端结构，具有很强的SERS增强性能。我们对这种磁性纳米银花的结构和性能进行表征，证明了其具有很强的SERS活性及磁性。步骤(2)所述的磁性纳米银花在超声条件下避免了合成过程中磁性粒子的团聚，决定了磁性纳米银花的分散性及结构均一性。正己硫醇(C6)通过巯基(-SH)与Ag壳连接，并通过化学键结合，依靠磁性纳米银花表面上的自组装疏水层与抗生素分子间的疏水作用对抗生素分子进行富集。正己硫醇(C6)修饰的SERS基底在增强拉曼信号的同时，可以富集溶液中具有疏水基团的抗生素分子，将抗生素分子拉近到金属纳米结构表面，使SERS基底表面能吸附更多的样品分子，从而获得更强的抗生素分子的拉曼信号。步骤(3)所述正己硫醇(C6)修饰的SERS基底(Fe3O4@SiO2-Ag-C6)用乙醇清洗3遍，洗掉基底中的杂质和溶剂残留物，保持基底干净无杂质，4℃冰箱保存，待用。步骤(4)所述抗生素溶液的配制方法：取氯霉素1.1mg溶于1.1ml80％乙醇中，制备得到1mg/ml的氯霉素乙醇溶液作为标准储备液；环丙沙星1.2mg溶于1.2ml去离子水中，加入1.5μl甲酸，制备得到1mg/ml的环丙沙星酸性水溶液作为标准储备液。步骤(5)所述将抗生素标准储备液用牛奶依次10倍稀释，浓度范围10-3～10-10M的加标牛奶，用SPE固相萃取柱进行纯化富集，洗脱液浓缩至300μl待用。步骤(6)所述将制备好的Fe3O4@SiO2-Ag-C6SERS基底用去离子水清洗2遍；加入300μl乙醇复溶；将300μl不同浓度的抗生素溶液和牛奶抗生素洗脱液，分别加入20μlFe3O4@SiO2-Ag-C6SERS基底，室温下超声30分钟，点在硅片上，配制各抗生素的溶剂和空白牛奶作为对照，进行拉曼检测。便携式拉曼光谱光谱仪型号为BWS465-785H9(B&WTek公司)，激发波长785nm，端口输出功率为340mW，经40×物镜聚焦后，光斑直径为105μm，拉曼信号由冷却温度为-2℃的CCD接收，拉曼光谱均用硅片在520.7cm-1处的拉曼峰来进行校正。步骤(7)所述选用了未检出2种待测抗生素的超市购买的牛奶样品做加标回收试验，在空白牛奶中分别加入1000、100和10μM/L的3个浓度的2种抗生素，然后用SPE固相萃取柱对牛奶中抗生素进行提取，提取液浓缩后，进行拉曼光谱检测，然后根据抗生素的拉曼峰强度计算回收率。本专利技术的优点及有益效果为：本专利技术所述对磁性纳米银花SERS基底进行表面化学修饰，将表面修饰剂正己硫醇通过巯基与Ag壳连接，并通过化学键结合，可以在基底表面形成致密的自组装层，通过疏水作用对抗生素分子进行富集。正己硫醇修饰的SERS基底在增强拉曼信号的同时，可以富集溶液中具有疏水基团的抗生素分子，使SERS基底表面能吸附更多的抗生素分子，从而获得更强的抗生素分子的拉曼信号。本专利技术所述的基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法，正己硫醇修饰的磁性纳米银花SERS基底，既具有磁珠富集浓缩样品的特性，又具有银纳米材料光学及化学特性。将该SERS基底用于食品抗生素残留分析检测中，比国标要求的检测方法更简单、快速，获得的检测限更低，并具有较高的样品回收率。可作为一种有效的检测方法用于各种食品中抗生素残留的分析研究。附图/表说明图1为基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法中制备正己硫醇修饰的磁性纳米银花的流程示意图。图2为基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法中正己硫醇修饰的磁性纳米银花在SERS检测中的应用原理图。图3基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法应用于不同浓度氯霉素溶液的SERS光谱与log-log关系图。图4为基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法应用于不同浓度环丙沙星溶液的SERS光谱与log-log关系图。图5为基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法应用于不同浓度牛奶中氯霉素的SERS光谱与log-log关系图。图6为基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法应用于不同浓度牛奶中环丙沙星的SERS光谱与log-log关系图。图7为基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法应用于牛奶中氯霉素、环丙沙星的加标回收率计算数值。具体实施方式以下实施将结合附图对本专利技术做进一步说明。实施例1一种高性能表面修饰的磁性纳米银花的制备：图1给出正己硫醇修饰的磁性纳米银花的流程示意图。其具体的制备方法分为以下五步：第一步首先在200nmFe3O4纳米粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法，其特征在于：正己硫醇(C6)作为表面修饰剂，通过一步合成法，自组装到磁性纳米银花的银壳表面作为SERS增强基底。正己硫醇(C6)修饰的SERS基底在增强拉曼信号的同时，可以富集溶液中具有疏水基团的抗生素分子，使SERS基底表面能吸附更多的抗生素分子，从而获得更强的抗生素分子的拉曼信号。利用此SERS基底对溶液和牛奶中抗生素进行了一系列定性定量检测实验。建立了一种简单、高效、灵敏度高的针对食品中抗生素残留分析的检测方法。

【技术特征摘要】
1.基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法，其特征在于：正己硫醇(C6)作为表面修饰剂，通过一步合成法，自组装到磁性纳米银花的银壳表面作为SERS增强基底。正己硫醇(C6)修饰的SERS基底在增强拉曼信号的同时，可以富集溶液中具有疏水基团的抗生素分子，使SERS基底表面能吸附更多的抗生素分子，从而获得更强的抗生素分子的拉曼信号。利用此SERS基底对溶液和牛奶中抗生素进行了一系列定性定量检测实验。建立了一种简单、高效、灵敏度高的针对食品中抗生素残留分析的检测方法。2.根据权利要求1所述的基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法，其特征在于：具体包括如下步骤：1)制备本实验室自主合成的磁性纳米银花；2)用步骤1)制备好的磁性纳米银花溶于10mg/ml无水乙醇中，超声10分钟使其完全分散；加入若干微升配制好的10mM正己硫醇(C6)原液，使得终浓度分别为50μM；3)将步骤2)得到的溶液超声反应2小时，使正己硫醇(C6)完全自组装于银壳磁珠表面，用乙醇洗三次，保存于乙醇溶液中待用；4)2种抗生素溶液样品制备：将氯霉素和环丙沙星分别配制成1mg/ml的标准储备液。随后，采用10倍稀释的方法制备浓度范围从10-3M～10-12M的抗生素溶液，待用。5)2种牛奶抗生素样品制备：将步骤4)配制好的标准储备液，加入牛奶依次10倍稀释成10-3～10-10M的加标牛奶，用SPE固相萃取法进行纯化富集，将洗脱液浓缩后待用；6)将步骤3)分别加入步骤4)和步骤5)制备好的样品中，利用便携式拉曼光谱仪对样品进行检测。7)根据抗生素的拉曼峰强度计算样品回收率。3.根据权利要求2所述的基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法，其特征在于：步骤(1)所述的这种磁性纳米银花的制备方法是本实验室首创的，首先在200nmFe3O4纳米粒子外包覆一层SiO2，并通过化学镀的方法长出银种子颗粒，最后通过甲醛和氨水在超声条件下快速还原出花状外壳。磁性纳米银花的外壳上凸起的银棒是一种典型的纳米尖端结构，具有很强的SERS增强性能。4.根据权利要求2所述的基于表面修饰的磁性纳米银花基底的抗生素拉曼光谱检测方法，其特征在于：步骤(2)所述的磁性纳米银花在超声条件下避免了合成过程中磁性粒子的团聚，决定了磁性纳米银花的分散性及结构均一性。正己硫醇(C6)通过巯基(-SH)与Ag壳连接，并通过化学键结合，依靠磁性纳米银花表面上的自组装疏水层与抗生素分子间的疏...

【专利技术属性】
技术研发人员：王升启，李萍，肖瑞，汪崇文，李敏，荣振，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事医学科学院放射与辐射医学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11