基于双等离子超结构的三明治SERS生物传感器及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开基于双等离子超结构的三明治SERS生物传感器及其制备和应用。本发明专利技术三明治SERS生物传感器，包括花状Fe3O4@SiO2@Ag表面修饰的羧基官能团与目标物抗体上的氨基酰胺化后产物、树莓状Ag@Au表面的纳米金通过Au

【技术实现步骤摘要】
基于双等离子超结构的三明治SERS生物传感器及其制备和应用


[0001]本专利技术属于纳米材料学以及激光拉曼检测
，涉及基于双等离子超结构的三明治SERS生物传感器及其制备和应用，尤其涉及一种基于等离子超结构
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靶标
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等离子超结构平台的三明治SERS生物传感器。

技术介绍

[0002]表面增强拉曼散射(SERS)实现了原始拉曼信号幅度的105倍增强，并且可以在单分子水平上进行识别。通过揭示相关的化学、生物、材料和结构信息，SERS已发展成为一种具有成本效益低、超高灵敏度、窄拉曼波段、复用能力和光稳定性等优点的跨学科分析技术。这些优势使SERS成为研究复杂生物系统的非常有前途的技术。例如，SERS已成功用于检测生物分子、病原体、癌细胞和体内肿瘤成像。在SERS中，由于拉曼增强易受纳米材料不同结构的组成、尺寸和基板的影响，因此合理设计具有不同结构纳米材料的基底成为提高SERS灵敏度的关键问题之一。
[0003]贵金属Au和Ag纳米颗粒由于其强大的局部表面等离子共振(LSPR)效应已成为增强SERS活性的最常用手段。由于粒子间隙中的等离子体耦合效应，用贵金属修饰的纳米结构在电磁场中具有巨大的增强作用(称为热点)。此外，具有支化超结构的花形纳米粒子，其巨大的相对表面积和粗糙的表面形貌也是一种优异的SERS增强底物。其中，具有磁性结构的粒子除了具有SERS特性外，还因其超顺磁性在体外快速检测领域大放异彩，在外加磁场的作用下，可以从样品中快速分离回收，实现浓缩富集目标分子，进一步提高检测灵敏度。Ag花的花瓣具有强共振热点超结构，为捕获目标分子提供了巨大的相对表面积，可直接用于污染物、农药残留、非法食品添加剂等各种小分子的SERS检测。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于等离子超结构
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靶标
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等离子超结构平台的三明治SERS生物传感器。该传感器合成了两种等离子体超结构材料，并用抗体进行了特异性修饰，首次构建了用于超灵敏和快速检测目标物的夹心型SERS传感器。
[0005]具体采用的技术方案如下：
[0006]一种基于等离子超结构
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靶标
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等离子超结构平台的三明治SERS生物传感器，包括花状Fe3O4@SiO2@Ag表面修饰的羧基官能团与目标物抗体上的氨基酰胺化后产物、树莓状Ag@Au表面的纳米金通过Au
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S键与抗体IgM键合形成产物。
[0007]作为优选，花状Fe3O4@SiO2@Ag作为磁性等离子体，其粒径为600～800nm；树莓状Ag@Au作为贵金属等离子体，其粒径为40～60nm；
[0008]作为优选，目标物(即为靶标)为FK506。
[0009]本专利技术的第二个目的是提供上述基于等离子超结构
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靶标
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等离子超结构平台的三明治SERS生物传感器的制备方法，包括以下步骤：
[0010]步骤(1)：以磁性Fe3O4、原硅酸四乙酯、硝酸银、正丁胺、甲醛和氨水为原料制备花状Fe3O4@SiO2@Ag结构；
[0011]作为优选，步骤(1)具体是：
[0012]将Fe3O4磁性颗粒分散在去离子水、氨、乙醇混合溶剂中，在室温下剧烈超声处理40～60min，将TEOS缓慢滴入上述混合物中得到Fe3O4@SiO2微球。Fe3O4磁性颗粒与TEOS的摩尔比为2:1～1:1。
[0013]将Fe3O4@SiO2微球与AgNO3在超声下混合20～30min，加入丁胺并超声分散0.5～1h，得到Fe3O4@SiO2‑
Ag种子溶液；将Fe3O4@SiO2‑
Ag种子溶液添加到AgNO3水溶液中混合均匀，加入甲醛和氨溶液反应一段时间后，加入PVP超声处理30min，得到花状Fe3O4@SiO2@Ag。
[0014]更为优选，Fe3O4磁性颗粒的合成方法具体是：FeCl3·
6H2O溶解在EG(乙二醇)和DEG(二甘醇)的混合物，得到FeCl3溶液；PVP添加到上述FeCl3溶液中，100～120℃下加热20～30min，直到获得澄清溶液；将NaOAc添加到上述溶液中并搅拌20～30min转移到衬有聚四氟乙烯的高压釜中，180～200℃下加热8～10h，用乙醇和水洗涤，并在50～80℃真空下过夜烘干。
[0015]步骤(2)：以银纳米粒子、表面活性剂、5
‑
氨基
‑2‑
巯基苯并咪唑(AMBI)、还原剂、氢氧化钠、金源为原料制备树莓状Ag@Au结构；
[0016]作为优选，步骤(2)中，表面活性剂采用0.05～0.1M十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)；
[0017]作为优选，步骤(2)中，还原剂采用抗坏血酸，浓度为0.1～0.15M，
[0018]作为优选，步骤(2)中，金源采用氯金酸，浓度为0.01～0.015M；
[0019]作为优选，步骤(2)中，银纳米粒子浓度为7.5
×
10
11
NPs/mL；
[0020]作为优选，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.01～0.02M；
[0021]作为优选，5
‑
氨基
‑2‑
巯基苯并咪唑(AMBI)的浓度为2～2.5mM；
[0022]作为优选，反应温度为50～60℃。
[0023]作为优选，步骤(2)具体是将银球纳米粒子分散在CTAC溶液中，并加入AMBI混合均匀，50～60℃下反应一段时间后加入抗坏血酸、氢氧化钠溶液、氯金酸溶液，25～35℃水浴过夜反应，得到树莓状Ag@Au；AMBI具有诱导纳米金不连续生长于银纳米粒子表面的作用。
[0024]步骤(3)：对花状Fe3O4@SiO2@Ag结构修饰目标物抗体，对树莓状Ag@Au结构修饰鼠IgM抗体；
[0025]步骤(3)中，所述的对花状Fe3O4@SiO2@Ag结构和树莓状Ag@Au结构修饰抗体的方式分别为酰胺化反应和简单的Au
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S键作用。所述的花状Fe3O4@SiO2@Ag结构酰胺化反应为活化花状Fe3O4@SiO2@Ag表面修饰的羧基官能团使其与抗体上的氨基进行酰胺化反应。所述的树莓状Ag@Au结构Au
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S键作用为树莓状Ag@Au表面的纳米金与小鼠IgM的S键合形成Au
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S键。
[0026]作为优选，步骤(3)具体是将所述的花状Fe3O4@SiO2@Ag通过11
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巯基十一烷酸MUA改性，活化花状Fe3O4@SiO2@Ag上的羧基官能团与目标物抗体产生酰胺化反应并偶联，得到修饰目标物抗体后的花状Fe3O4@SiO2@Ag结构。更为优选，反应温度为30～40℃。
[0027]作为优选，步骤(3)具体是树莓状Ag@Au表面的纳米金与小鼠IgM的S键合形成Au
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于等离子超结构
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靶标
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等离子超结构平台的三明治SERS生物传感器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)：以磁性Fe3O4、原硅酸四乙酯、硝酸银、正丁胺、甲醛和氨水为原料制备花状Fe3O4@SiO2@Ag结构；步骤(2)：以银纳米粒子、表面活性剂、5
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氨基
‑2‑
巯基苯并咪唑AMBI、还原剂、氢氧化钠、金源为原料制备树莓状Ag@Au结构；步骤(3)：对花状Fe3O4@SiO2@Ag结构修饰目标物抗体，对树莓状Ag@Au结构修饰鼠IgM抗体；所述的对花状Fe3O4@SiO2@Ag结构和树莓状Ag@Au结构修饰抗体的方式分别为酰胺化反应和简单的Au
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S键作用；所述的花状Fe3O4@SiO2@Ag结构酰胺化反应为活化花状Fe3O4@SiO2@Ag表面修饰的羧基官能团使其与抗体上的氨基进行酰胺化反应；所述的树莓状Ag@Au结构Au
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S键作用为树莓状Ag@Au表面的纳米金与小鼠IgM的S键合形成Au
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S键；步骤(4)：利用修饰目标物抗体后的花状Fe3O4@SiO2@Ag结构和修饰小鼠IgM后的树莓状Ag@Au结构组成三明治型SERS生物传感器。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤(1)具体是：将Fe3O4磁性颗粒分散在去离子水、氨、乙醇混合溶剂中，在室温下剧烈超声处理40～60min，将TEOS缓慢滴入上述混合物中得到Fe3O4@SiO2微球。Fe3O4磁性颗粒与TEOS的摩尔比为2:1～1:1；将Fe3O4@SiO2微球与AgNO3在超声下混合20～30min，加入丁胺并超声分散0.5～1h，得到Fe3O4@SiO2‑
Ag种子溶液；将Fe3O4@SiO2‑
Ag种子溶液添加到AgNO3水溶液中混合均匀，加入甲醛和氨溶液反应一段时间后，加入PVP超声处理30min，得到花状Fe3O4@SiO2@Ag。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于Fe3O4磁性颗粒的合成方法具体是：FeCl3·
6H2O溶解在EG(乙二醇)和DEG(二甘醇)的混合物，得到FeCl3溶液；PVP添加到上述FeCl3溶液中，100～120℃下加热20～30min，直到获得澄清溶液；将NaOAc添加到上述溶液中并搅拌20～30min转移到衬有聚四氟乙烯的高压釜中，180～200℃下...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄又举，丁彩萍，郑潇悦，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：