论文部分内容阅读
表面增强拉曼散射技术,是一种新兴的光谱检测技术,具有很高的检测灵敏度,可以实现单细胞乃至单分子量级的检测,是生物传感和痕量分析领域中的一种非常重要的分析技术。该技术具有需要的样品量少、几乎不需要前处理、操作简单、可以实现现场快速检测等优点,在病原微生物以及农药残留检测等领域具有非常广阔的应用前景。论文主要针对以上检测需求,设计和制备了多种多功能的磁性SERS基底。首先,这类多功能的磁性SERS基底具有较好的磁响应能力,能够在外加磁场的作用下,迅速从溶液中进行富集和分离;其次,这类多功能的磁性SERS基底具有较好的SERS性能,可以实现对拉曼分子的信号增强。最后,利用磁性SERS基底通过标记检测和非标记检测两种手段分别实现了对金葡菌和农残福美双的SERS检测。论文的主要研究工作如下:1、概述了磁性微球的合成方法,利用溶剂热法从实验角度探索了粒径在100300 nm的超顺磁性微球的可控制备方法。概述了磁性微球的合成方法并引用文献对磁性微球的制备方法做了具体的阐述。磁性微球合成方法主要包括物理制备方法和化学制备方法。利用溶剂热法从实验角度探索了磁性微球(主要是100300 nm)的可控制备方法,为后续高性能SERS增强基底(金壳磁珠和银壳磁珠)的可控制备奠定基础。成功实现了粒径在100300 nm的超顺磁性微球的可控制备并且用TEM,EDS,XRD,磁强计等表征手段对制备得到的样品进行表征。2、首次提出了一种快速、高灵敏、高特异以及低成本的基于适配体识别的磁辅助SERS生物传感方法并且实现了对金葡菌的单菌检测。首先,针对金葡菌的检测需求,利用PEI作为中间层的“种子生长法”制备了粒径大约为200 nm,具有良好SERS活性以及磁响应能力的超顺磁性银壳磁珠。该方法所使用的PEI中间层只有12 nm厚,相比二氧化硅或碳中间层法有效地改善了对磁响应能力和总体结构尺寸的控制能力;其次,设计了一种新颖的SERS标签,它具有很好的SERS活性并且可以方便地偶联目标识别元件。最后,基于银壳磁珠/靶细菌/SERS标签这种三明治夹心结构,借助常规拉曼检测手段以及SERS成像技术实现了对金葡菌的低浓度检测。3、首次提出了一种能够非常简便地合成金壳磁珠的超声辅助羟胺种子生长法,并借助SERS标签,实现了对金葡菌的高灵敏检测,验证了金壳磁珠在生物样品检测领域的巨大应用潜力。首次提出了一种能够非常简便合成金壳磁珠的超声辅助羟胺种子生长法,制备得到的金壳磁珠在尺寸和形状方面都具有很好的均一性。另外,合成的金壳磁珠也具有很好的磁响应能力以及SERS活性。可以根据需要,在不同粒径的磁性内核外面生长不同厚度的金壳。据我们所知,到目前为止,这种方法是合成高质量金壳磁珠的最简便、最有效的方法。在SERS标签的帮助下,利用制备得到的金壳磁珠基于抗原-抗体识别模式实现了金葡菌的生物分离与SERS检测。4、首次报道了以银壳磁珠为核、以金纳米棒为卫星纳米颗粒的核壳卫星结构的磁性复合颗粒(AgMNP–AuNRs)的构筑方法并实现了对农药残留福美双的高灵敏检测。通过静电法和共价键两种方法实现了该类磁性复合颗粒的可控构筑,并通过仿真和实验研究对比分析了两类磁性SERS基底的SERS性能。研究发现,利用共价键法,即以P2VP作为中间层构筑磁性复合颗粒时,银壳磁珠和金纳米棒之间只有一层厚度不到1 nm的非致密的P2VP层,待检测小分子很容易到达该纳间隙处,从而极大地放大了信号,提高了检测灵敏度。非常适用于小分子的检测。最后,利用P2VP中间层法制备得到的磁性复合SERS基底实现了对农残福美双的高灵敏检测,检测限达到10-10 M。