本发明专利技术提供多参数表面增强拉曼(SERS)活性检测的微针，用于检测炎症环境中多种指标的变化。本发明专利技术提供该多参数SERS活性微针的制备方法，包括微针的制备、表面黏附层的涂附、金属纳米粒子的修饰，以及拉曼活性分子的化学固定步骤。本发明专利技术还提供了使用该SERS活性微针检测炎症环境中各指标变化的方法。本发明专利技术采用金属纳米粒子的表面增强拉曼散射效应，将检测部位活性分子的结构变化进行信号放大，反映待检测环境中各项指标的变化，实现对炎症部位的原位、快速检测。同时，无需样品前处理，对检测环境无损，极大地降低了检测成本。本发明专利技术可用于临床中监控炎症的发展进程，为炎症相关疾病的诊断及跟踪提供可行的方法。诊断及跟踪提供可行的方法。诊断及跟踪提供可行的方法。
【技术实现步骤摘要】
一种用于原位检测炎症环境的多参数SERS活性微针
[0001]本专利技术属于生物传感
，涉及一种多参数SERS活性微针及其制备与使用方法。
技术介绍
[0002]炎症环境与多种慢性疾病相关，如癌症、糖尿病、肥胖或自身免疫性疾病。炎症环境中的氧化应激反应会导致诸多信号的变化，如pH的降低，活性氧(ROS)浓度的提升等。与疾病相关的炎症环境中还会出现多种生物标志物的变化，如类风湿性关节炎患者体内会出现类风湿因子，癌症患者体内会出现癌胚抗原等。对于炎症环境中物理或生化指标的检测，是判断疾病发生与发展进程的重要手段。临床中常用的有血常规检测、计算机断层扫描、核磁共振等，但这些方法通常步骤复杂、耗时久，抑或对患者及检测人员造成辐射；同时，常规方法对于疾病的筛查缺乏普适性，只有专业人员才能操作，这种“就医难”推迟了患者的就医时间，使得疾病的早期发现及跟踪变得困难，易错过最佳的干预时期。
[0003]另外，植入手术中的失败现象也与炎症有关。植入操作不当、植入后材料降解产生的酸性物质或材料与自体组织之间发生的不良生化反应，同样会造成微环境中强烈的炎症反应，最终导致植入失败。针对患者的术后跟踪常采用计算机断层扫描等影像学方法，周期性地评估术后愈合情况，因此同样具备上述问题，不能及时反映植入材料是否引发植入部位微环境中的炎症反应。因此，亟需开发新的检测方法解决上述问题。
[0004]表面增强拉曼散射(SERS)具备传统拉曼检测的时间短、信号灵敏、无损检测等优点，但单一的SERS检测难以穿透生物屏障，获得深层次的信息。而微针能够以微创的方式刺入皮肤，针尖部位可达真皮层，因此微针与SERS的结合能够突破生物屏障对拉曼激光的阻挡，从而获得皮下深层次的信息。近期已有技术将SERS与微针结合，用于检测皮下微环境中的多种信号，监控某一指标的变化，但大多是采用微针提取组织液，之后需将微针从体内取出进行后续实验，无法实现原位检测，不能避免环境因素对取出后的检测物质的影响。
[0005]因此，开发一种原位检测炎症环境的SERS活性微针，减少对患者的损伤，缩短检测时间、简化检测步骤，使得疾病的初筛和跟踪更加容易，是本专利技术致力于解决的问题。
[0006]技术方案
[0007]本专利技术的目的在于提供一种用于原位、快速检测炎症相关指标的多参数SERS活性微针及其制备与检测的方法。
[0008]所述的炎症相关指标为pH值、氧化还原反应(redox)电位、ROS含量等，但不认为仅局限于上述参数，而是炎症环境中任何一种不同于正常环境的指标，均可作为本专利技术中所述的炎症相关指标。
[0009]为了达到上述目的，根据本专利技术的一方面提供一种多参数SERS活性微针，所述微针为表面修饰有多种拉曼活性分子的高透光性微针，微针表面涂有黏附层和具有表面增强拉曼散射效应的贵金属纳米粒子层。
[0010]所述的高透光性微针的主体为聚合物或无机材料；
[0011]进一步地，所述聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜及其衍生物、丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯、聚氟乙烯、聚酰胺、苯乙烯/丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸羟乙酯、醋酸纤维素、乙烯
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醋酸乙烯共聚物等其中的一种或多种的共聚物。
[0012]进一步地，所述无机材料为石英玻璃、光纤、透明陶瓷等其中的一种或多种的组合。
[0013]所述微针具有逐渐向末端收缩的形状。
[0014]进一步地，所述形状为圆锥形、多棱锥形、十字锥形和各种不规则锥形中的一种或多种的组合形状，以及圆柱形、棱柱形与锥形的组合形状。
[0015]所述微针底部直径为200～1000微米，高为400～1500微米。
[0016]进一步地，所述微针是单根微针，或每根微针间距为400～2000微米的微针阵列。
[0017]所述的黏附层为具有酚羟基的聚合物涂层。
[0018]进一步地，所述的具有酚羟基的聚合物为植物多酚或聚多巴胺、左旋多巴等其中一种或多种的组合。
[0019]进一步地，植物多酚为儿茶酚、没食子酸、原花青素、木酚素、槲皮素、姜黄素、白藜芦醇等。
[0020]所述的贵金属纳米粒子为金、银等其中一种或两种组合的纳米粒子。
[0021]进一步地，所述贵金属纳米粒子优选为银纳米粒子。
[0022]进一步地，所述银纳米例子的直径优选为20～125纳米。
[0023]1.所述的拉曼活性分子为pH响应分子4
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巯基苯甲酸、4
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巯基吡啶，redox响应分子蒽醌
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羧酸，ROS响应分子对氨基苯硫酚中的至少一种，但不认为仅局限于上述三种，而是响应炎症环境中任何一种非正常指标的拉曼活性分子。
[0024]进一步地，所述的pH响应分子为含巯基和共轭π键的有机化合物，如4
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巯基苯甲酸、4
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巯基吡啶等。
[0025]进一步地，所述的redox响应分子为含醌结构的有机化合物，如蒽醌
‑2‑
羧酸等。
[0026]进一步地，所述的ROS响应分子为含巯基和氨基的共轭有机化合物，如对氨基苯硫酚等。
[0027]根据本专利技术的另一方面，所述多参数SERS活性微针的制备包括以下步骤：
[0028](1)通过软光刻获得聚合物微针，或通过湿法刻蚀获得无机微针；
[0029](2)在上述微针的针尖部位涂附黏附层；
[0030](3)在上述黏附层上修饰金或银纳米粒子；
[0031](4)将多种拉曼活性分子分别固定在金属纳米粒子上。
[0032]在本专利技术一实施例中，所述制备聚合物微针主体的步骤包括，将聚合物的单体溶液浇注于聚二甲基硅氧烷(PDMS)模具(具体根据申请号为202010594079.4的专利中模具的制备方案获得PDMS模具)中，真空或离心脱气泡后，使其交联固化得到聚合物微针主体。
[0033]在本专利技术另一方面，提供了上述多参数SERS活性微针的制备方法，所述制备无机微针主体的步骤包括，将制备无机微针主体的材料固定在支架上，使其末端浸泡在腐蚀液内，刻蚀一段时间后形成具有尖端的单根微针或微针阵列。
[0034]在本专利技术一实施例中，所述涂附黏附层的步骤包括，将上述制备的微针针尖部位，
浸入到含有酚羟基的聚合物溶液中，反应10分钟～4小时，形成黏附层。
[0035]在本专利技术一实施例中，所述修饰银纳米粒子的步骤包括，将涂附了黏附层的微针放入表面皿中，依次加入0.01～0.1mol/L的硝酸银溶液、1～5mol/L的氢氧化钠溶液、氨水及0.05～0.5mol/L的葡萄糖溶液，反应10～30分钟，温度控制在20～60℃。
[0036]在本专利技术另一实施例中，所述修饰金或银纳米粒子的步骤包括，将涂附了黏附层的微针置于溅射仪中，对针尖的表面溅射金或银纳米粒子，通过调整仪器参数，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多参数SERS活性微针，其特征在于，所述微针有逐渐向末端收缩的形状，底部直径或边长为200～1000微米，每根微针的高度为400～1500微米。2.如权利要求1所述的一种多参数SERS活性微针，其特征在于，微针的主体材料为高透明聚合物或高透明无机材料。3.如权利要求2所述的一种多参数SERS活性微针，其特征在于，高透明聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜及其衍生物、丙烯腈
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丁二烯
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苯乙烯、聚氟乙烯、聚酰胺、苯乙烯/丙烯腈共聚物、聚甲基丙烯酸羟乙酯、醋酸纤维素、乙烯
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醋酸乙烯共聚物中的一种或多种的共聚物。4.如权利要求2所述的一种多参数SERS活性微针，其特征在于，高透明无机材料为石英玻璃、光纤、氟化钙等透明陶瓷的其中一种或多种。5.如权利要求1所述的一种多参数SERS活性微针，其特征在于，微针表面涂附有黏附层。6.如权利要求5所述的一种多参数SERS活性微针，其特征在于，黏附层为含有酚羟基的植物多酚或聚多巴胺、左旋多巴中的任意一种或多种。7.如权利要求6所述的一种多参数SERS活性微针，其特征在于，植物多酚为儿茶酚、没食子酸、原花青素、木酚素、槲皮素、姜黄素、白藜芦醇。8.如权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：何宏燕，王丰，金莉莉，彭程，刘昌胜，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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