【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面增强拉曼散射，具体涉及用于表面增强拉曼散射的微针尖阵列芯片及制备方法和在宫颈癌快速检测中应用。
技术介绍
1、表面增强拉曼散射(surface-enhanced raman scattering，sers)具有很高的灵敏度，被认为是一种非常有效的探测界面特性和分子间相互作用、表征表面分子吸附行为和分子结构的工具。sers技术已在痕量分析乃至单分子检测、化学及工业、环境科学、生物医学体系，纳米材料以及传感器等方面的研究中得到了广泛应用。为了快速、准确的获得优质的检测信号，sers基底及芯片成为人们关注的重点。
2、sers芯片通常由粗糙金属构成，其原理普遍认为是：在一定波长光的辐照下，待测物质与粗糙金属特别是纳米尺度粗糙度的金属(“热点”)表面发生等离子共振相互作用，从而引起待测物的拉曼散射信号显著增强。为满足痕量物质定量快速识别和监测的应用需求，同时具备高灵敏度、均一性、集成度和微型化是sers芯片未来发展的趋势。其中，灵敏度是sers芯片首先被关注的性能指标，优化芯片材料和提升“热点”密度是改善sers芯片灵敏度的常用手段。然而，以上针对平面“热点”的芯片改进方法，一方面受限于sers芯片的材料种类，另一方面，由于当前制备技术水平的局限，“热点”密度很难无限制提升。
3、近期研究发现，将“热点”在三维空间按照一定几何分布规律进行排布会显著提升单位空间高活性“热点”在总“热点”数量中的比重，从而突破材料种类和制备技术水平的限制，是一种提高芯片灵敏度的新方法。从技术手段来看，三维空间“热点
4、基于三维纳米结构，可发展新型材料、结构、制备方法及多功能sers芯片。一方面，芯片材料体系可从单一金属向多元金属、金属-半导体和金属-介质等复杂材料体系扩展；另一方面，利用先进和极端微纳加工制造技术，有望获得“热点”尺寸不断缩减的高灵敏度芯片、多层和多界面甚至垂直“热点”分布的异质异构芯片。这些均为发展高灵敏度、高均一性、微型化和集成化的sers芯片奠定了理论基础和技术储备。
5、近年来研究较多的制备有序表面纳米结构的方法都有一些制备和应用上的缺点和局限性，例如：用电子束光刻和扫描探针法所制备的表面纳米结构的面积很小，产率低，设备昂贵，并且灵敏度低；对于自组织生长法和纳米压印法，通常较难在大范围可调节调节表面纳米结构的结构参数。而且由于其制备程序繁琐，制备成本高以及制备效率低等原因限制其发展。
6、因此，需要开发一种高效、灵活、低成本，能制备高灵敏度、可重复、均一稳定的微针尖阵列芯片的制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于表面增强拉曼散射的微针尖阵列芯片，包括聚合物针尖阵列和针尖表面涂覆的贵金属纳米粒子层。通过聚合物针尖与纳米颗粒组合形成的热点结构体系，显著提升了待检测组织样品的光谱利用率和sers成像清晰度，具有更高的检测灵敏度，在生物医疗、食品分析和安防检测等领域具有可观的应用价值。
2、本专利技术还有一个目的是提供一种用于表面增强拉曼散射的微针尖阵列芯片的制备方法，包括如下步骤：
3、步骤一、使用沉积原料通过原子层沉积(ald)方式将直通孔型的阳极氧化铝模板变为倒锥形模板；
4、步骤二、通过限域浇筑方式将聚合物浇筑于倒锥形模板中，然后放置在烘箱中限域固化成型；
5、步骤三、通过湿化学法将模板去除得到聚合物微针尖阵列；
6、步骤四、通过界面组装将贵金属纳米粒子涂覆在微针尖阵列的表面，得到具有高sers活性的微针尖阵列芯片。
7、作为本专利技术更优的技术方案：步骤一所述的沉积材料为可以通过弱酸溶液去除，且去除过程中不影响聚合物尖锥形貌的材料，例如al2o3。
8、作为本专利技术更优的技术方案：步骤二所述的聚合物包括且不限于聚苯乙烯、聚二甲基硅氧烷和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
9、作为本专利技术更优的技术方案：步骤二所述的固化温度为90℃，固化时间为1.5h。
10、作为本专利技术更优的技术方案：步骤三所述的模板去除所用的溶液及条件为：(1)常温下采用饱和氯化铜溶液去除底部铝基板；(2)采用磷酸及盐酸的混合溶液去除al2o3，温度为35℃。
11、作为本专利技术更优的技术方案：步骤四所述的贵金属纳米粒子种类包括且不限于金纳米粒子、银纳米粒子和金银合金纳米粒子中的一种。
12、作为本专利技术更优的技术方案：所述的微针尖底部为直径400nm的圆面，柱高为1.2um，微针尖底部圆面之间的圆心距离为600nm，针尖顶部直径为75nm，尖端之间的中心距离为600nm。
13、本专利技术还有一个目的是提供所述的微针尖阵列芯片在拉曼检测组织切片中的应用，更适用于冰冻组织。
14、本专利技术还有一个目的是提供所述的微针尖阵列芯片在拉曼检测宫颈癌组织切片中的应用，采用532nm激光。
15、本专利技术有益效果如下：
16、利用ald技术制备纳米尖端，能够以原子层为单位实现材料的精确沉积，可控制纳米尺度下的薄膜生长，从而精确控制纳米尖端的形态和尺寸，可确保纳米尖端的曲率半径较小，从而增强sers效应。
17、通过贵金属纳米粒子修饰针尖表面，如银或金或金银纳米颗粒。贵金属纳米颗粒具有良好的sers增强效应，当尖端表面附着贵金属纳米粒子后，可以获得显著的避雷针效应，从而进一步增强局域电磁场。
18、由于微针尖阵列芯片的加工工艺具有高度可控性和可复制性，因此可以实现大面积均匀制备纳米针尖阵列，确保sers活性位点的均一性和稳定性。
19、将制备好的微针尖阵列芯片用于拉曼检测冰冻组织切片，利用纳流控芯片技术进行样品悬浮和操纵，将针尖芯片与冰冻组织切片实现精确定位。通过激光激发，观察其sers信号，实现对组织成分和结构的高灵敏度、高分辨率成像。应用该技术方案进行拉曼检测冰冻组织切片，可以显著增强病理组织的特征信号，而不受背景的影响。
20、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
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1.一种用于表面增强拉曼散射的微针尖阵列芯片，其特征在于：包括聚合物针尖阵列和涂覆在针尖表面的贵金属纳米粒子。
2.如权利要求1所述的用于表面增强拉曼散射的微针尖阵列芯片，其特征在于：步骤四所述的贵金属纳米粒子种类包括且不限于金纳米粒子、银纳米粒子和金银合金纳米粒子。
3.如权利要求1所述的用于表面增强拉曼散射的微针尖阵列芯片，其特征在于：其特征在于：所述的聚合物包括且不限于聚苯乙烯、聚二甲基硅氧烷和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
4.如权利要求1所述的用于表面增强拉曼散射的微针尖阵列芯片，其特征在于：微针尖底部为直径400nm的圆面，柱高为1.2um；微针尖底部圆面之间的圆心距离为600nm，针尖顶部直径为75nm，尖端之间的中心距离为600nm。
5.一种用于表面增强拉曼散射的微针尖阵列芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤一所述的沉积材料为Al2O3。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤二所述的固化温度为90℃，固化时间为1.5h。
...【技术特征摘要】
1.一种用于表面增强拉曼散射的微针尖阵列芯片，其特征在于：包括聚合物针尖阵列和涂覆在针尖表面的贵金属纳米粒子。
2.如权利要求1所述的用于表面增强拉曼散射的微针尖阵列芯片，其特征在于：步骤四所述的贵金属纳米粒子种类包括且不限于金纳米粒子、银纳米粒子和金银合金纳米粒子。
3.如权利要求1所述的用于表面增强拉曼散射的微针尖阵列芯片，其特征在于：其特征在于：所述的聚合物包括且不限于聚苯乙烯、聚二甲基硅氧烷和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
4.如权利要求1所述的用于表面增强拉曼散射的微针尖阵列芯片，其特征在于：微针尖底部为直径400nm的圆面，柱高为1.2um；微针尖底部圆面之间的圆心距离为600nm，针尖顶部直径为75nm，尖端之间的中心距离为600n...
【专利技术属性】
技术研发人员：李洋，孟宏学，刘通，王晶，王蕴鹏，姚昕宇，邱晓红，孙建平，
申请(专利权)人：哈尔滨医科大学，
类型：发明
国别省市：
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