表面增强拉曼光谱标签的制造方法技术

本发明专利技术涉及表面增强拉曼光谱(SERS)标签的制造方法的领域。根据本发明专利技术的制造方法为可重复的和通用的，并且能够以方便的方式制造大量的SERS标签，其特征在于窄的尺寸分布和高比例的低数目聚集体。通过本文记载的本发明专利技术的制造方法制造的SERS标签提供了增加的整体SERS响应。响应。响应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面增强拉曼光谱标签的制造方法


[0001]本专利技术涉及表面增强拉曼光谱(SERS)标签的制造方法的领域。根据本专利技术的制造方法为可重复的和通用的，并且能够以方便的方式制造大量的SERS标签，其特征在于窄的尺寸分布和高比例的低数目聚集体。通过本文记载的本专利技术的制造方法制造的SERS标签提供了增加的整体SERS响应。

技术介绍

[0002]表面增强拉曼光谱(SERS)标签已经证明可用于各种应用，包括用于识别和鉴定目的的产品标记，以及微阵列技术、诊断和生物成像中的高通量多重筛选。SERS标签为存在等离子体表面且具有吸附在它们的表面上的拉曼活性报告分子的纳米颗粒的聚集体。存在等离子体表面的纳米颗粒负责生成拉曼放大所需的电场，而拉曼活性报告分子提供SERS标签的独特振动指纹。典型地，聚集体存在外部涂层，该外部涂层a)将SERS标签与外部介质隔离，从而防止拉曼活性报告分子从SERS标签中浸出，并且保护SERS标记免受可能引起振动噪声的外部介质的污染，b)增加SERS标签的胶体稳定性，和c)提供便于进一步化学官能化的表面。迄今为止，已经采用聚合物和二氧化硅作为外部涂层。
[0003]由于等离子体性质(plasmonic properties)对纳米颗粒聚集状态的强烈依赖性，具有大量低数目聚集体的SERS标签的制造对于获得增加的整体SERS响应是非常理想的。具有大量低数目聚集体的SERS标签通过合成后分选技术或通过受控的聚集合成方法来制造。
[0004]例如，将场流分离(field flow fractionation)应用于包含单个纳米颗粒和从二聚体到八聚体的纳米颗粒聚集体的混合物，导致产生富含二聚体(10％)、三聚体(21％)和四聚体(13％)SERS标签的级分，但是其包含高百分比的单个纳米颗粒(52％)(J.Am.Chem.Soc.2010，132，10903
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10910)。通过在高粘度密度梯度介质(如碘克沙醇水溶液密度梯度介质)中使用离心后合成分选法，使包含单个纳米颗粒和从二聚体到十二聚体的聚集体的混合物富含二聚体(32％)和三聚体(32％)SERS标签(US9802818B2)。除了耗时和昂贵之外，合成后分选技术需要使用导致未涂布的SERS标签不稳定的苛刻条件(例如，高粘度试剂)。因此，合成后分选技术仅与二氧化硅或聚合物涂布的SERS标签兼容。因此，受控的聚集合成方法对于制造具有窄的尺寸分布和高比例的低数目聚集体的SERS标签具有很大的优势。
[0005]固体载体辅助的聚集使得产生具有窄的尺寸分布的SERS标签。Ruan等人(Adv.Optical Mater.2014，2，65
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73)描述了具有数目为18
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2个平均直径为180nm的每个Au纳米球核的平均直径为24nm的Au纳米球随体的不对称核
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随体SERS标签的合成。该合成包括将十六烷基三甲基溴化铵稳定的Au纳米颗粒核吸附在涂布有铟锡氧化物的载玻片或硅晶片上，然后将官能化的固体载体浸入4
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氨基硫酚的水/乙腈溶液中，以将拉曼活性报告分子吸附在Au纳米颗粒的表面上，随后在平均直径为24nm的Au纳米颗粒的悬浮液中浸渍1小时。SERS标签的聚集状态可以通过控制官能化固体载体在Au纳米颗粒随体(nanoparticle satellite)的悬浮液中的浸渍时间和/或降低Au纳米颗粒随体在所述悬浮
液中的浓度来控制。Ruan等人描述的方法依赖于使用十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂来稳定Au胶体，这显著降低了可用于将拉曼活性报告分子吸附在Au纳米颗粒核上的表面，从而降低了由SERS标签提供的SERS信号的强度。为了将Au纳米颗粒随体束缚到Au纳米颗粒核，聚集方法采用拉曼活性报告分子，该拉曼活性报告分子存在对Au表面具有亲和性的两个官能团。因此，该方法仅适用于具有拉曼活性报告分子的SERS标签的制造，该拉曼活性报告分子存在对Au表面具有亲和性的两个官能团，这表示在用作SERS标签指纹的拉曼活化报告分子方面的高度限制。此外，所述方法涉及长的反应时间，并且不适合于大量SERS标签的便捷制造。
[0006]Yoon等人(ACS Nano 2012，8，7199
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7208)描述了另一种窄尺寸分布的SERS标签的固体载体辅助组装方法。该方法基于吸附在氨基功能化的载玻片上的Au纳米颗粒的尺寸依赖性脱附倾向和使用链烷二硫醇将Au纳米颗粒随体束缚到Au纳米颗粒核。制造具有13
±
3个平均直径为51nm的每个Au纳米颗粒核的平均直径为13nm的纳米颗粒随体的SERS标签。Yoon等人开发的方法似乎能够在SERS标签中掺入任何拉曼活性报告分子。然而，所述方法在可以使用的Au纳米颗粒的尺寸和可接近拉曼活性报告分子的Au纳米颗粒核上的表面方面存在限制。此外，该方法需要长的反应时间，并且不适合于大量SERS标签的便捷制造。
[0007]因此，仍然需要可重复的、成本有效的和通用的SERS标签的制造方法，该方法能够以方便的方式制造大量的SERS标签，其特征在于窄的尺寸分布和高比例的低数目聚集体。具有大量低数目聚集体的SERS标签对于获得增加的整体SERS响应是非常理想的。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术的目的为提供一种通用的、成本有效的和可重复的SERS标签的制造方法，该方法能够以方便的方式制造大量的SERS标签，其特征在于窄的尺寸分布和高比例的低数目聚集体。这通过一种表面增强拉曼光谱(SERS)标签、优选用作安全要素的SERS标签的制造方法来实现，该方法包括以下步骤：
[0009]a)提供第一胶体，所述第一胶体基本上由分散在水性溶剂中的具有等离子体表面和基本上相同尺寸的纳米颗粒、以及吸附在所述纳米颗粒的表面上的稳定剂组成，并且所述第一胶体的ζ电位值低于或等于
‑
25mV；
[0010]b)提供第二胶体，所述第二胶体基本上由分散在水性溶剂中的具有等离子体表面和基本上相同尺寸的纳米颗粒、吸附在所述纳米颗粒的表面上的拉曼活性报告分子、以及吸附在所述纳米颗粒的表面上的稳定剂组成，并且所述第二胶体的ζ电位值低于或等于
‑
25mV；
[0011]c)将所述第一胶体与所述第二胶体结合，使得所述第一胶体的所述纳米颗粒的数目与所述第二胶体的所述纳米颗粒的数目之比在约25：1至约1：1之间，优选约5：1至约1：1，更优选4：1至约3：1，以提供第三胶体；
[0012]d)通过步骤d1)
–
d3)中任一步或其组合诱导纳米颗粒的聚集：
[0013]d1)在介于约2.2和所述拉曼活性报告分子的净电荷在0～0.3之间的最低pH值之间的pH下，将步骤c)中获得的所述第三胶体混合；
[0014]d2)向步骤c)中获得的所述第三胶体中添加盐溶液、优选无机盐溶液；
[0015]d3)向步骤c)中获得的所述第三胶体中添加水混溶性溶剂；和
[0016]e)停止聚集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种表面增强拉曼光谱(SERS)标签的制造方法，其包括以下步骤：a)提供第一胶体，所述第一胶体基本上由分散在水性溶剂中的具有等离子体表面和基本上相同尺寸的纳米颗粒、以及吸附在所述纳米颗粒的表面上的稳定剂组成，并且所述第一胶体的ζ电位值低于或等于
‑
25mV；b)提供第二胶体，所述第二胶体基本上由分散在水性溶剂中的具有等离子体表面和基本上相同尺寸的纳米颗粒、吸附在所述纳米颗粒的表面上的拉曼活性报告分子、以及吸附在所述纳米颗粒的表面上的稳定剂组成，并且所述第二胶体的ζ电位值低于或等于
‑
25mV；c)将所述第一胶体与所述第二胶体结合，使得所述第一胶体的纳米颗粒的数目与所述第二胶体的纳米颗粒的数目之比在约25：1至约1：1之间，优选约5：1至约1：1，以提供第三胶体；d)通过步骤d1)
–
d3)中任一步或其组合诱导纳米颗粒的聚集：d1)在介于约2.2和所述拉曼活性报告分子的净电荷在0～0.3之间的最低pH值之间的pH下，将步骤c)中获得的所述第三胶体混合；d2)向步骤c)中获得的所述第三胶体中添加盐溶液、优选无机盐溶液；d3)向步骤c)中获得的所述第三胶体中添加水混溶性溶剂；和e)停止聚集。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b)包括依照b1)～b3)的顺序进行的以下步骤：b1)提供胶体，所述胶体基本上由分散在水性溶剂中的具有等离子体表面和基本上相同尺寸的纳米颗粒、以及吸附在所述纳米颗粒的表面上的稳定剂组成，并且所述胶体的ζ电位值低于或等于
‑
25mV；b2)将所述胶体的pH调节至比吸附在所述纳米颗粒的表面上的所述拉曼活性报告分子不携带净电荷的最低pH值更高的值，同时保持所述ζ电位值低于或等于
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25mV，优选低于
‑
40mV；和b3)向步骤b2)中获得的胶体中添加所述拉曼活性报告分子在溶剂中的溶液，同时保持所述ζ电位值低于或等于
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25mV。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述稳定剂选自羧酸、羧酸盐、磷酸、磷酸盐、抗坏血酸、抗坏血酸盐、及其混合物。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：锡克拜控股有限公司，
类型：发明
国别省市：