一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法技术

本发明专利技术适用于拉曼光谱检测技术领域，提供了一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，包括如下步骤：S1：将胶体金与待测物混合均匀；S2：在S1的体系中加入聚集剂并迅速混合均匀，使胶体金发生聚集作用，产生胶体金聚集体；S3：在S2的体系中加入丙烯酰胺

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法


[0001]本专利技术属于拉曼光谱检测
，尤其涉及一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法。

技术介绍

[0002]表面增强拉曼光谱(SERS)，是一种分子振动光谱技术，通过使目标物吸附或靠近在具有表面等离激元的纳米结构表面，利用纳米结构产生的拉曼“热点”，可以使目标物的拉曼散射信号得到极大的增强(增强因子通常大于105)。SERS技术具有灵敏度高、检测速度快、受水分干扰小、具有分子指纹图谱等特点以及无损检测的潜力，在食品安全、环境监测、医学诊断等领域的研究和应用得到了极大地关注。近年来光谱仪器快速发展，各种手持式拉曼光谱仪相继出现，因其具有廉价、轻便等优势，使得SERS技术在现场原位检测领域受到了极大关注。但是相较于实验室的大型拉曼光谱仪而言，手持式拉曼光谱仪的检测性能，包括灵敏度、重复性、稳定性等都相对较差。
[0003]为了提高手持式拉曼光谱仪的现场原位检测性能，首要考虑的就是获得具有优良SERS活性的基底。SERS基底一般由具有粗糙表面的贵金属纳米结构组成，其增强性能与纳米结构的组成、大小、形状以及相邻纳米粒子的间隙密切相关。近年来，国内外科研工作者一方面从SERS活性基底材料设计出发，构建了诸如纳米溶胶、固相纳米材料、柔性纳米材料等多种基底；另一方面从SERS检测方法的集成创新出发，将SERS与固相萃取、分子印迹、免疫识别、磁分离以及微流控平台结合，以提高SERS对痕量物质检测的灵敏性。
[0004]就SERS活性基底材料的设计而言，通过精密的纳米制造技术虽然可以获得有序的固相SERS基底，但是该制备过程繁琐、昂贵，限制了其实际应用的潜力。胶体金(金纳米粒子，AuNPs)合成简单，是目前比较常用的一种SERS活性基底。但是分散的胶体金检测效果较差，使用胶体金在进行SERS检测时，一般需要加入盐离子聚集剂使金纳米粒子发生聚集，以产生更多的SERS“热点”。然而，金纳米粒子的聚集是随机的，而且盐离子的加入量和反应时间都会显著地影响聚集过程，导致所得SERS信号稳定性较差。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，旨在解决现有胶体金SERS检测灵敏度低、稳定性差的问题。
[0006]本专利技术是这样实现的，一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，包括如下步骤：
[0007]S1：将胶体金与待测物混合均匀；
[0008]S2：在S1的体系中加入聚集剂并迅速混合均匀，使胶体金发生聚集作用，产生胶体金聚集体，通过加入聚集剂诱导纳米粒子发生聚集，产生胶体金聚集体，形成产生大量SERS“热点”；
[0009]S3：在S2的体系中加入丙烯酰胺
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甲叉双丙烯酰胺溶液，然后加入四甲基乙二胺溶
液和过硫酸铵溶液并混合均匀，促使快速形成聚丙烯酰胺水凝胶，基于聚丙烯酰胺水凝胶的束缚作用，避免胶体金的过度聚集和沉降，有效维持胶体金聚集体的稳定和SERS“热点”的分布；
[0010]S4：将S3获得的混合物倒入烧杯放置于培养箱中，直至形成聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体SERS检测基底；
[0011]S5：将S4所形成的SERS检测基底取出，置于锡箔纸表面，将拉曼探头对准水凝胶表面，调节检测距离，在水凝胶表面不同位置采集多个拉曼光谱，计算平均光谱，用于SERS检测。
[0012]优选地，步骤S1具体为：将1mL浓度为0.05～0.6nM的胶体金与待测物用涡旋振荡器混合均匀，在室温条件下放置15～30min。
[0013]优选地，步骤S2具体为：在S1的体系中加入60～100μL质量浓度为1M的聚集剂溶液，迅速混合均匀使胶体金发生聚集作用，产生胶体金聚集体。
[0014]优选地，步骤S3具体为：在S2的体系中加入0.25～2mL质量浓度为30％的丙烯酰胺
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甲叉双丙烯酰胺溶液，其中丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺的质量比为29:1，随后用移液器加入2～4μL的四甲基乙二胺溶液和20μL过硫酸铵水溶液并混合均匀。
[0015]优选地，步骤S4中培养箱的温度为30～40℃，放置时间为5min。
[0016]优选地，步骤S1中的胶体金为球状，粒径为30～100nm，具有SERS活性。
[0017]优选地，步骤S2中的聚集剂包括氯化钠、硝酸钠、氯化钾、硝酸钾、盐酸中的一种或多种组合，通过聚集剂能够屏蔽纳米粒子间的静电相互作用，诱导纳米粒子发生聚集的化学物质。
[0018]优选地，步骤S2中的聚集剂加入并迅速混合均匀后，放置10～30s，既能够促使纳米粒子的聚集，又能够避免在聚丙烯酰胺水凝胶生成之前形成大粒径的纳米团簇。
[0019]优选地，步骤S3中的过硫酸铵水溶液需现配现用，质量浓度为10～15％。
[0020]优选地，步骤S4形成的聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体SERS检测基底，其凝胶强度为328～6206g，胶体金聚集体包覆于聚丙烯酰胺水凝胶网络结构内部。
[0021]与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：
[0022]1、本专利技术提供的基于PAH
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AuNAs基底的SERS检测方法，聚丙烯酰胺水凝胶内部包覆大量的金纳米粒子聚集体，相邻金纳米粒子间可形成强烈的等离子共振耦合，具有优良的拉曼增强效果，可用于痕量检测。
[0023]2、本专利技术利用聚丙烯酰胺水凝胶的快速凝胶化作用，可以有效稳定金纳米粒子聚集体，避免聚集剂诱导金纳米粒子过度聚集或沉降，保证大量的SERS“热点”暴露，不仅提高了SERS检测的灵敏度，而且大大提高了金纳米粒子聚集体进行SERS检测的稳定性和均一性；
[0024]3、本专利技术提供的基于PAH
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AuNAs基底的SERS检测方法，所用的试剂均为常规的药品，无需使用复杂的仪器设备，材料制备过程简单，成本低，易于和手持式拉曼光谱仪结合使用，适用于食品和环境中色素、农兽药、毒素等化学污染物的现场快速检测。
附图说明
[0025]图1为本专利技术提供的一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法的流
程图；
[0026]图2为金纳米粒子的电镜图，A、B对应AuNPs和AuNAs的透射电镜图，C对应PAH
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AuNAs的扫描电镜图；
[0027]图3为不同浓度胶体金制备的PAH
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AuNAs的SERS检测性能图；
[0028]图4为不同浓度聚丙烯酰胺凝胶对应的PAH
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AuNAs的SERS检测性能图；
[0029]图5为PAH
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AuNAs在不同时间段的SERS检测稳定性测试结果图；
[0030]图6为PAH
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AuNAs不同区域SERS检测均一性测试结果图；
[0031]图7为PAH
‑
AuNAs对不同浓度4...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将胶体金与待测物混合均匀；S2：在S1的体系中加入聚集剂并迅速混合均匀，使胶体金发生聚集作用，产生胶体金聚集体；S3：在S2的体系中加入丙烯酰胺
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甲叉双丙烯酰胺溶液，然后加入四甲基乙二胺溶液和过硫酸铵溶液并混合均匀；S4：将S3获得的混合物倒入烧杯放置于培养箱中，直至形成聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体SERS检测基底；S5：将S4所形成的SERS检测基底取出，置于锡箔纸表面，将拉曼探头对准水凝胶表面，调节检测距离，在水凝胶表面不同位置采集多个拉曼光谱，计算平均光谱，用于SERS检测。2.如权利要求1所述的基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于，步骤S1具体为：将1mL浓度为0.05～0.6nM的胶体金与待测物用涡旋振荡器混合均匀，在室温条件下放置15～30min。3.如权利要求2所述的基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于，步骤S2具体为：在S1的体系中加入60～100μL质量浓度为1M的聚集剂溶液，迅速混合均匀使胶体金发生聚集作用，产生胶体金聚集体。4.如权利要求3所述的基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于，步骤S3具体为：在S2的体系中加入0.25～2mL质量浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯强，林洪，曹立民，隋建新，岳子琳，
申请(专利权)人：福建闽威实业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：