CN102928391A - 基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器及其制法和应用 - Google Patents

基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器及其制法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN102928391A
CN102928391A CN2012103850973A CN201210385097A CN102928391A CN 102928391 A CN102928391 A CN 102928391A CN 2012103850973 A CN2012103850973 A CN 2012103850973A CN 201210385097 A CN201210385097 A CN 201210385097A CN 102928391 A CN102928391 A CN 102928391A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon nanowires
oldered array
solution
optical sensor
fluorescent optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012103850973A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102928391B (zh
Inventor
穆丽璇
苗荣
师文生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Original Assignee
Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS filed Critical Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Priority to CN201210385097.3A priority Critical patent/CN102928391B/zh
Publication of CN102928391A publication Critical patent/CN102928391A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102928391B publication Critical patent/CN102928391B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明涉及基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器及其制法和应用。本发明的对pH具有选择性荧光响应的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器，是将基于化学刻蚀方法制备得到的经过面清洗处理的硅纳米线有序阵列与戊二醛反应得到的表面修饰有醛基的硅纳米线有序阵列，和有机小分子物质氨基荧光素进行反应，以对其表面进行共价键修饰，将得到的硅纳米线有序阵列进一步与醋酸硼氢化钠反应，从而得到表面修饰有作为对pH具有选择性荧光响应的氨基荧光素的本发明的pH荧光传感器。本发明的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器可用于溶液中pH值的检测，并可以将其作为细胞生长的基底，实时、原位观察细胞生长环境中pH的变化。

Description

基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器及其制法和应用
技术领域
本发明属于一维纳米结构的荧光传感器，特别涉及基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器和应用，以及该基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器的制备方法。
背景技术
细胞器内pH值的异常是导致细胞功能紊乱的一个重要因素。异常的pH值很可能导致细胞一系列异常的细胞行为，例如细胞生长、细胞分化和细胞凋亡，并且这些现象已经在一些常见的疾病如癌症和阿耳茨海默氏病中被发现。生理学和病理学中的很多过程都会影响细胞内和细胞外的pH，实现活细胞pH的实时、原位检测对细胞分析、细胞诊断及研究单个器官的生理和病理过程具有非常重要的作用。因此，发展能够应用于该技术的芯片对进一步深入了解pH在生理活动中的作用具有非常重大的意义。
然而目前能够实现实时、原位监测细胞内、外pH的相关技术还很有限。而纳米结构由于其自身的优点，在微型芯片的制造中展示了卓越的优势，其中硅纳米线有序阵列具有易于合成、稳定性好、易于表面修饰、无毒性以及生物兼容性等诸多优点，更重要的是硅纳米线有序阵列中的硅纳米线的尖端与细胞表面的微结构能够产生很好的相互作用，从而增强细胞在硅纳米线有序阵列表面的粘附性，促进细胞在其表面生长，因此硅纳米线有序阵列已经被成功的应用于特定细胞的捕获与释放中。荧光法由于具有可实现无接触的传感和成像，并且对环境的抗干扰能力强，可以在强的电磁场中进行操作等优点，近年来被广泛的应用于传感器的构筑中。2011年Ruoxue Yan（NNANO.2011.226）等人将荧光素的一种衍生物修饰到具有光波导的单根纳米线上，再将纳米线和光纤连接，得到了对pH值具有荧光响应的传感器，并采用微液滴来模拟细胞内环境，对具有不同pH值的微液滴进行了检测。然而该法需要高的操作技术以及复杂的仪器设备。本发明中，通过一种简便的方法将氨基荧光素用化学键连接在硅纳米线有序阵列的表面，得到了对pH具有荧光响应的基于硅纳米线有序阵列的荧光传感器，该传感器不仅能够应用于溶液中pH值的检测，并能进一步实现活细胞外pH值实时、在线的监测。
发明内容
本发明的目的之一是提供对pH具有选择性荧光响应的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器。
本发明的目的之二是提供基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器的制备方法。
本发明的目的之三是提供基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器在细胞检测方面的应用。
本发明的对pH具有选择性荧光响应的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器，是将基于化学刻蚀方法制备得到的经过表面清洗处理的硅纳米线有序阵列与戊二醛反应得到的表面修饰有醛基的硅纳米线有序阵列（硅纳米线有序阵列上的硅氢键与戊二醛反应），和有机小分子物质氨基荧光素反应，以对其表面进行共价键修饰，将得到的硅纳米线有序阵列进一步与醋酸硼氢化钠反应，从而得到表面修饰有作为对pH具有选择性荧光响应的氨基荧光素的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器。
所述的硅纳米线有序阵列是由化学刻蚀法所得到的不同尺寸的硅纳米线有序阵列。
所述的化学刻蚀法制备得到的硅纳米线有序阵列中的硅纳米线的直径为100～300nm，长度为5～35μm。
本发明的对pH具有选择性荧光响应的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器的制备方法包括以下步骤：
1）室温下，将由化学刻蚀法制备得到的硅纳米线有序阵列浸泡在质量浓度为0.5～10%的氢氟酸水溶液中（一般浸泡的时间为10～70分钟），得到表面具有Si-H键的硅纳米线有序阵列；
2）将步骤1）得到的表面具有Si-H键的硅纳米线有序阵列，立即放入质量浓度为5～50%的戊二醛水溶液中，于室温下浸泡（一般浸泡的时间为0.5～5小时）后，将硅纳米线有序阵列取出并在有机溶剂或水中进行超声清洗，得到表面修饰有醛基的硅纳米线有序阵列；
3）将步骤2）得到的表面修饰有醛基的硅纳米线有序阵列浸入到含0.1～100mmol/L的氨基荧光素溶液中，室温反应0.5～8小时后，将得到的硅纳米线有序阵列在有机溶剂中或水中进行超声清洗，除去未反应的氨基荧光素；再将得到的硅纳米线有序阵列置于浓度为0.01～0.08mol/L的醋酸硼氢化钠的乙醇溶液或醋酸硼氢化钠的丙酮溶液中，在温度为20～75℃下加热反应0.5～5小时，然后用有机溶剂超声清洗除去未反应的醋酸硼氢化钠；真空干燥后，得到在硅纳米线有序阵列的表面修饰有作为对pH具有选择性荧光响应的氨基荧光素。
本发明中所述的化学刻蚀法制备硅纳米线有序阵列的方法可是：取不同尺寸的硅片，依次用乙醇、丙酮、蒸馏水进行超声清洗（超声清洗的时间为5～30分钟）；之后将该硅片浸泡在质量浓度为1～6％的HF水溶液中，浸泡时间为30秒～20分钟；将硅片取出后置于含有浓度为3～7mmol/LAgNO3和2～8mol/L HF的混合水溶液中（浸泡时间为1～5分钟）；将硅片取出后浸入到含有浓度为2～8mol/L HF和0.05～0.5mol/L H2O2的混合水溶液中，并将浸有硅片的该混合水溶液用温度为35～65℃的水浴保温；5～40分钟后取出硅片，放入浓盐酸（质量浓度为36％）：浓硝酸（质量浓度为36％）的体积比为3:1的混合液中，浸泡0.5～3小时后取出硅片，用蒸馏水冲洗后，得到由硅纳米线构成的硅纳米线有序阵列。
所述的化学刻蚀法制备得到的硅纳米线有序阵列中的硅纳米线的直径为100～300nm，长度为5～35μm。
所述的有机溶剂可以是常用的有机溶剂，如甲醇、乙醇或丙酮。
本发明的对pH具有选择性荧光响应的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器可用于普通溶液（酸性、中性或碱性）的pH及活细胞外pH值变化的实时、原位检测。
本发明的对pH具有选择性荧光响应的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器在对溶液体系pH值进行检测时，所述的溶液体系是具有不同pH值的普通溶液（酸性、中性或碱性），也可以是具有不同pH值的生物体系溶液。将本发明的对pH具有选择性荧光响应的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器置于具有不同pH值的溶液体系中，用荧光光谱仪或者激光共聚焦显微镜进行检测。所用激发光源为氙灯（激发波长为350～500nm）或激发波长为488nm的激光器，该传感器的发射光为绿光。
本发明的对pH具有选择性荧光响应的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器，在用荧光光谱仪或激光共聚焦显微镜对不同pH值的溶液作检测时，以上述的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器作为荧光检测的活性芯片，联用荧光光谱仪或激光共聚焦显微镜，上述基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器在不同pH值溶液中具有不同的荧光强度，其荧光会发生改变，通过绘制pH值和特征荧光峰强度的定标曲线，根据上述的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器检测到的特征荧光峰的强度确定被检测溶液体系的pH值，从而实现对溶液体系pH值的检测。即，凭借该活性芯片的高选择性和灵敏度，可以定量检测出溶液体系的pH值，从而实现了传感器的构筑。
附图说明
图1a.本发明实施例1的经过化学刻蚀法制备得到的硅纳米线有序阵列的正面SEM照片。
图1b.本发明实施例1的经过化学刻蚀法制备得到的硅纳米线有序阵列的侧面SEM照片。
图2.本发明实施例1中的从活性芯片上刮下的硅纳米线在不同pH值溶液中的荧光曲线。
图3.本发明实施例1的从活性芯片上刮下的硅纳米线在分散体系中的特征荧光峰强度与具有不同pH值的溶液体系的pH值的线性定标曲线。
图4a.本发明实施例1的活性芯片作为检测基底，应用于活细胞生长环境的pH值变化的实时、原位监测的荧光图片；该活性芯片在pH值分别为7.4和3.0时的荧光照片；图4b为该活性芯片的荧光强度在整个检测过程中的变化曲线。
具体实施方式
实施例1
1）取2cm×0.5cm的（100）硅片，依次用乙醇、丙酮、蒸馏水各超声清洗10分钟；之后将该硅片浸泡在质量浓度为4％的HF水溶液中15分钟；将该硅片取出后置于含有浓度为5mmol/L AgNO3和4.6mol/L HF的混合水溶液中；浸泡5分钟后取出放入10mL含有浓度为4.8mol/L HF和0.2mol/L H2O2混合水溶液中，并将浸有硅片的该混合水溶液用温度为50℃的水浴保温；30分钟后取出硅片，放入盛有4.5mL浓盐酸（质量浓度为36％）和1.5mL浓硝酸（质量浓度为36％）的混合液中；浸泡1小时后取出硅片，用蒸馏水冲洗，洗干净后置于表面皿中自然晾干，得到由硅纳米线构成的硅纳米线有序阵列，其中硅纳米线的直径为100～200nm，长度为25～30μm（见图1a及图1b）；
2）室温下，将步骤1）得到的由化学刻蚀法制备的硅纳米线有序阵列浸泡在质量浓度为5%的氢氟酸水溶液中50分钟，得到表面具有Si-H的硅纳米线有序阵列；
3）将步骤2）得到的表面具有Si-H的硅纳米线有序阵列，立即放入质量浓度为50%的戊二醛水溶液中，室温浸泡2小时后，将硅纳米线有序阵列取出并在乙醇中进行超声清洗，得到表面修饰有醛基的硅纳米线有序阵列；
4）将步骤3）得到的表面修饰有醛基的硅纳米线有序阵列浸入到含15毫摩尔每升的氨基荧光素溶液中，室温反应2小时后，将得到的硅纳米线有序阵列在乙醇中进行超声清洗，除去未反应的氨基荧光素；再将得到的硅纳米线有序阵列置于反应器中，加入浓度为0.05mol/L的醋酸硼氢化钠的乙醇溶液，在温度为50℃下加热反应0.5小时，然后用乙醇反复超声清洗除去未反应的醋酸硼氢化钠，过滤收集得到经过氨基荧光素修饰的硅纳米线有序阵列；取出真空干燥，得到在硅纳米线有序阵列的表面修饰有作为对pH具有选择性荧光响应的氨基荧光素的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器；即活性芯片。
将上述得到的对pH具有选择性荧光响应的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器（活性芯片）作为pH进行荧光检测的基底，联用荧光光谱仪，对具有不同pH值的溶液体系进行荧光检测，激发光源为氙灯。将从活性芯片上刮下来的硅纳米线分散在具有不同pH值的溶液中，之后对上述具有不同pH值的溶液体系进行荧光检测，发现随着具有不同pH值的溶液体系的pH值的增加，上述活性芯片的特征荧光峰的强度逐渐增强（见图2）。特征荧光峰的强度和具有不同pH值的溶液体系的pH值呈线性关系，从而绘制了特征荧光峰的强度和具有不同pH值的溶液体系的pH值的线性定标曲线（见图3）。根据所述的基于硅纳米线的pH荧光传感器在分散的溶液体系中检测到的特征荧光峰的强度确定被检测溶液体系的pH值，从而实现对溶液体系pH值的检测。
将上述得到的活性芯片切成0.5厘米×0.5厘米并用质量浓度为75%的酒精消毒，取其中的一片，将其置于24孔细胞培养板的一个孔中，并在该孔中加入1毫升细胞浓度为106个细胞/毫升的细胞悬浮液，将细胞培养板置于细胞培养箱中（CO2：5%；温度：37℃）进行细胞培养，12小时之后，取出生长有细胞的活性芯片，用除菌的PBS缓冲液（pH7.4）洗涤五次。为了便于细胞的观察，之后将生长有细胞的活性芯片转移至另外一个干净的孔中，并于该孔中加入1毫升细胞培养液，再向该孔中加入2微升2微克/毫升的DAPI水溶液，于细胞培养箱中（CO2：5%；温度：37℃）中孵育20分钟之后，用除菌的PBS缓冲液（pH7.4）洗涤三次，得到生长有经过DAPI染色的细胞的活性芯片。
将上述得到的生长有细胞的活性芯片倒置于盛有1mL除菌的PBS缓冲液（pH7.4）的共聚焦培养皿中，联用激光共聚焦显微镜，对活细胞生长环境的pH变化进行实时、原位的检测。当生长有细胞的活性芯片体系的pH从7.4逐渐变为5.0和3.0时，同时用405nm和488nm的激光激发，立即检测细胞和基底荧光的变化。
实施例2
1）取2cm×0.5cm的（100）硅片，依次用乙醇、丙酮、蒸馏水各超声清洗5分钟；之后将该硅片浸泡在质量浓度为6％的HF水溶液中30秒；将该硅片取出后置于含有浓度为3mmol/LAgNO3和2mol/L HF的混合水溶液中；浸泡4分钟后取出放入含有浓度为2mol/L HF和0.05mol/L H2O2混合水溶液中，并将浸有硅片的该混合水溶液用温度为35℃的水浴保温；5分钟后取出硅片，放入盛有4.5mL浓盐酸（质量浓度为36％）和1.5mL浓硝酸（质量浓度为36％）的混合液中；浸泡0.5小时后取出硅片，用蒸馏水冲洗，洗干净后置于表面皿中自然晾干，得到由硅纳米线构成的硅纳米线有序阵列，其中硅纳米线的直径为200～300nm，长度为5～10μm；
2）室温下，将步骤1）得到的由化学刻蚀法制备的硅纳米线有序阵列浸泡在质量浓度为10%的氢氟酸水溶液中50分钟，得到表面具有Si-H的硅纳米线有序阵列；
3）将步骤2）得到的表面具有Si-H的硅纳米线有序阵列，立即放入质量浓度为5%的戊二醛水溶液中，室温浸泡5小时后，将硅纳米线有序阵列取出并在乙醇中进行超声清洗，得到表面修饰有醛基的硅纳米线有序阵列；
4）将步骤3）得到的表面修饰有醛基的硅纳米线有序阵列浸入到含0.1毫摩尔每升的氨基荧光素溶液中，室温反应8小时后，将得到的硅纳米线有序阵列在乙醇中进行超声清洗，除去未反应的氨基荧光素；再将得到的硅纳米线有序阵列置于反应器中，加入浓度为0.01mol/L的醋酸硼氢化钠的乙醇溶液溶液，在温度为75℃下加热反应5小时，然后用乙醇反复超声清洗除去未反应的醋酸硼氢化钠，过滤收集得到经过氨基荧光素修饰的硅纳米线有序阵列；取出真空干燥，得到在硅纳米线有序阵列的表面修饰有作为对pH具有选择性荧光响应的氨基荧光素的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器；即活性芯片。
将上述得到的对pH具有选择性荧光响应的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器（活性芯片）作为pH荧光检测的基底，联用荧光光谱仪，对具有不同pH值的溶液体系进行荧光检测，激发光源为氙灯。将从活性芯片上刮下来的硅纳米线分散在具有不同pH值的溶液中，之后对上述具有不同pH值的溶液体系进行荧光检测，发现随着具有不同pH值的溶液体系的pH值的增加，上述活性芯片的特征荧光峰的强度逐渐增强。特征荧光峰的强度和具有不同pH值的溶液体系的pH值呈线性关系，从而绘制了特征荧光峰的强度和具有不同pH值的溶液体系的pH值的线性定标曲线。根据所述的基于硅纳米线的pH荧光传感器在分散的溶液体系中检测到的特征荧光峰的强度确定被检测溶液体系的pH值，从而实现对溶液体系pH值的检测。
将上述得到的活性芯片切成0.5厘米×0.5厘米并用质量浓度为75%的酒精消毒，取其中的一片，将其置于24孔细胞培养板的一个孔中，并在该孔中加入1毫升细胞浓度为106个细胞/毫升的细胞悬浮液，将细胞培养板置于细胞培养箱中（CO2：5%；温度：37℃）进行细胞培养，12小时之后，取出生长有细胞的活性芯片，用除菌的PBS缓冲液（pH7.4）洗涤五次。为了便于细胞的观察，之后将生长有细胞的活性芯片转移至另外一个干净的孔中，并于该孔中加入1毫升细胞培养液，再向该孔中加入2微升2微克/毫升的DAPI水溶液，于细胞培养箱中（CO2：5%；温度：37℃）中孵育20分钟之后，用除菌的PBS缓冲液（pH7.4）洗涤三次，得到生长有经过DAPI染色的细胞的活性芯片。
将上述得到的生长有细胞的活性芯片倒置于盛有1mL除菌的PBS缓冲液（pH7.4）的共聚焦培养皿中，联用激光共聚焦显微镜，对活细胞生长环境的pH变化进行实时、原位的检测。当生长有细胞的活性芯片体系的pH从7.4逐渐变为5.0和3.0时，同时用405nm和488nm的激光激发，立即检测细胞和基底荧光的变化。
实施例3
1）取2cm×1cm的（100）硅片，依次用乙醇、丙酮、蒸馏水各超声清洗30分钟；之后将该硅片浸泡在质量浓度为1％的HF水溶液中20分钟；将该硅片取出后置于含有浓度为7mmol/L AgNO3和8mol/L HF的混合水溶液中；浸泡1分钟后取出放入含有浓度为4.8mol/L HF和0.2mol/L H2O2混合水溶液中，并将浸有硅片的该混合水溶液用温度为65℃的水浴保温；40分钟后取出硅片，放入盛有4.5mL浓盐酸（质量浓度为36％）和1.5mL浓硝酸（质量浓度为36％）的混合液中；浸泡3小时后取出硅片，用蒸馏水冲洗，洗干净后置于表面皿中自然晾干，得到由硅纳米线构成的硅纳米线有序阵列，其中硅纳米线的直径为100～200nm，长度为35～40μm；
2）室温下，将步骤1）得到的由化学刻蚀法制备的硅纳米线有序阵列浸泡在质量浓度为0.5%氢氟酸水溶液中70分钟，得到表面具有Si-H的硅纳米线有序阵列；
3）将步骤2）得到的表面具有Si-H的硅纳米线有序阵列，立即放入质量浓度为40%的戊二醛溶液中，室温浸泡0.5小时后，将硅纳米线有序阵列取出并在乙醇中进行超声清洗，得到表面修饰有醛基的硅纳米线有序阵列；
4）将步骤3）得到的表面修饰有醛基的硅纳米线有序阵列浸入到含100毫摩尔每升的氨基荧光素溶液中，室温反应0.5小时后，将得到的硅纳米线有序阵列在丙酮中进行超声清洗，除去未反应的氨基荧光素；再将得到的硅纳米线有序阵列置于反应器中，加入浓度为0.08mol/L的醋酸硼氢化钠的乙醇溶液溶液，在温度为20℃下加热反应1小时，然后用乙醇反复超声清洗除去未反应的醋酸硼氢化钠，过滤收集得到经过氨基荧光素修饰的硅纳米线有序阵列；取出真空干燥，得到在硅纳米线有序阵列的表面修饰有作为对pH具有选择性荧光响应的氨基荧光素的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器；即活性芯片。
将上述得到的对pH具有选择性荧光响应的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器（活性芯片）作为pH进行荧光检测的基底，联用荧光光谱仪，对具有不同pH值的溶液体系进行荧光检测，激发光源为氙灯。将从活性芯片上刮下来的硅纳米线分散在具有不同pH值的溶液中，之后对上述具有不同pH值的溶液体系进行荧光检测，发现随着具有不同pH值的溶液体系的pH值的增加，上述活性芯片的特征荧光峰的强度逐渐增强。特征荧光峰的强度和具有不同pH值的溶液体系的pH值呈线性关系，从而绘制了特征荧光峰的强度和具有不同pH值的溶液体系的pH值的线性定标曲线。根据所述的基于硅纳米线的pH荧光传感器在分散的溶液体系中检测到的特征荧光峰的强度确定被检测溶液体系的pH值，从而实现对溶液体系pH值的检测。
实施例4
1）取2cm×0.8cm的（100）硅片，依次用乙醇、丙酮、蒸馏水各超声清洗15分钟；之后将该硅片浸泡在质量浓度为5％的HF水溶液中10分钟；将该硅片取出后置于含有浓度为5.5mmol/L AgNO3和6mol/L HF的混合水溶液中；浸泡4.5分钟后取出放入含有浓度为6mol/L HF和0.3mol/L H2O2混合水溶液中，并将浸有硅片的该混合水溶液用温度为55℃的水浴保温；35分钟后取出硅片，放入盛有4.5mL浓盐酸（质量浓度为36％）和1.5mL浓硝酸（质量浓度为36％）的混合液中；浸泡1小时后取出硅片，用蒸馏水冲洗，洗干净后置于表面皿中自然晾干，得到由硅纳米线构成的硅纳米线有序阵列，其中硅纳米线的直径为150～250nm，长度为25～35μm；
2）室温下，将步骤1）得到的由化学刻蚀法制备的硅纳米线有序阵列浸泡在质量浓度为6%的氢氟酸中60分钟，得到表面具有Si-H的硅纳米线有序阵列；
3）将步骤2）得到的表面具有Si-H的硅纳米线有序阵列，立即放入质量浓度为30%的戊二醛水溶液中，室温浸泡4小时后，将硅纳米线有序阵列在乙醇中进行超声清洗，得到表面修饰有醛基的硅纳米线有序阵列；
4）将步骤3）得到的表面修饰有醛基的硅纳米线有序阵列经过乙醇超声洗涤后浸入到含50毫摩尔每升的氨基荧光素溶液中，室温反应15小时后，将得到的硅纳米线有序阵列在乙醇中进行超声清洗，除去未反应的氨基荧光素；再将得到的硅纳米线有序阵列置于反应器中，加入浓度为0.06mol/L的醋酸硼氢化钠的乙醇溶液溶液，在温度为45℃下加热反应2小时，然后用乙醇反复超声清洗除去未反应的醋酸硼氢化钠，过滤收集得到经过氨基荧光素修饰的硅纳米线有序阵列；取出真空干燥，得到在硅纳米线有序阵列的表面修饰有作为对pH具有选择性荧光响应的氨基荧光素的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器；即活性芯片。
将上述得到的对pH具有选择性荧光响应的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器（活性芯片）作为pH进行荧光检测的基底，联用荧光光谱仪，对具有不同pH值的溶液体系进行荧光检测，激发光源为氙灯。将从活性芯片上刮下来的硅纳米线分散在具有不同pH值的溶液中，之后对上述具有不同pH值的溶液体系进行荧光检测，发现随着具有不同pH值的溶液体系的pH值的增加，上述活性芯片的特征荧光峰的强度逐渐增强。特征荧光峰的强度和具有不同pH值的溶液体系的pH值呈线性关系，从而绘制了特征荧光峰的强度和具有不同pH值的溶液体系的pH值的线性定标曲线。根据所述的基于硅纳米线的pH荧光传感器在分散的溶液体系中检测到的特征荧光峰的强度确定被检测溶液体系的pH值，从而实现对溶液体系pH值的检测。

Claims (9)

1.一种基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器，其特征是：所述的pH荧光传感器是在硅纳米线有序阵列的表面修饰有作为对pH具有选择性荧光响应的氨基荧光素。
2.根据权利要求1所述的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器，其特征是：所述的硅纳米线有序阵列中的硅纳米线的直径为100～300nm，长度为5～35μm。
3.一种根据权利要求1或2所述的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器的制备方法，其特征是，所述的制备方法包括以下步骤：
1）室温下，将由化学刻蚀法制备得到的硅纳米线有序阵列浸泡在质量浓度为0.5～10%的氢氟酸水溶液中，得到表面具有Si-H键的硅纳米线有序阵列；
2）将步骤1）得到的表面具有Si-H键的硅纳米线有序阵列放入质量浓度为5～50%的戊二醛水溶液中，于室温下浸泡后，将硅纳米线有序阵列取出并在有机溶剂或水中进行超声清洗，得到表面修饰有醛基的硅纳米线有序阵列；
3）将步骤2）得到的表面修饰有醛基的硅纳米线有序阵列浸入到含0.1～100mmol/L的氨基荧光素溶液中，室温反应0.5～8小时后，将得到的硅纳米线有序阵列在有机溶剂中或水中进行超声清洗，除去未反应的氨基荧光素；再将得到的硅纳米线有序阵列置于浓度为0.01～0.08mol/L的醋酸硼氢化钠的乙醇溶液或醋酸硼氢化钠的丙酮溶液中，在温度为20～75℃下加热反应0.5～5小时，然后用有机溶剂超声清洗除去未反应的醋酸硼氢化钠；真空干燥后，得到在硅纳米线有序阵列的表面修饰有作为对pH具有选择性荧光响应的氨基荧光素。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：步骤1）所述的浸泡的时间为10～70分钟。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：步骤2）所述的浸泡的时间为0.5～5小时。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：所述的硅纳米线有序阵列中的硅纳米线的直径为100～300nm，长度为5～35μm。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：所述的有机溶剂是甲醇、乙醇或丙酮。
8.一种根据权利要求1或2所述的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器的应用，其特征是：所述的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器用于酸性溶液、中性溶液、碱性溶液或生物体系溶液的pH检测。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征是：所述的pH检测，是以所述的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器作为荧光检测的活性芯片，联用荧光光谱仪或激光共聚焦显微镜，所述的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器在不同pH值溶液中具有不同的荧光强度，通过绘制pH值和特征荧光峰强度的定标曲线，根据所述的基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器检测到的特征荧光峰的强度确定被检测溶液体系的pH值，从而实现对溶液体系pH值的检测。
CN201210385097.3A 2012-10-11 2012-10-11 基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器的制法 Active CN102928391B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210385097.3A CN102928391B (zh) 2012-10-11 2012-10-11 基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器的制法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210385097.3A CN102928391B (zh) 2012-10-11 2012-10-11 基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器的制法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102928391A true CN102928391A (zh) 2013-02-13
CN102928391B CN102928391B (zh) 2014-10-15

Family

ID=47643243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210385097.3A Active CN102928391B (zh) 2012-10-11 2012-10-11 基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器的制法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102928391B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103755384A (zh) * 2014-01-20 2014-04-30 中国科学院理化技术研究所 一种硅纳米线阵列表面修饰有机小分子的方法
CN104792758A (zh) * 2015-04-22 2015-07-22 中国科学院理化技术研究所 基于硅纳米线或硅纳米线阵列的硫化氢荧光化学传感器的制备方法
CN106483108A (zh) * 2015-08-28 2017-03-08 北京纳米能源与系统研究所 细胞力学特性的测量装置及测量方法
CN111693444A (zh) * 2020-06-24 2020-09-22 南京大学 一种用于细胞力学检测的弹簧纳米线探测器及其检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102020231A (zh) * 2010-10-25 2011-04-20 中国科学院理化技术研究所 硅基半导体的拉曼散射增强基底及其制法和应用
CN102353664A (zh) * 2011-07-08 2012-02-15 中国科学院理化技术研究所 基于锗的微米/纳米锥阵列的荧光pH传感器及应用
CN102419319A (zh) * 2011-09-08 2012-04-18 中国科学院理化技术研究所 对一氧化氮具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的传感器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102020231A (zh) * 2010-10-25 2011-04-20 中国科学院理化技术研究所 硅基半导体的拉曼散射增强基底及其制法和应用
CN102353664A (zh) * 2011-07-08 2012-02-15 中国科学院理化技术研究所 基于锗的微米/纳米锥阵列的荧光pH传感器及应用
CN102419319A (zh) * 2011-09-08 2012-04-18 中国科学院理化技术研究所 对一氧化氮具有选择性荧光响应的基于硅纳米线的传感器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KUIQING PENG ET AL: "Fabrication of Single-Crystalline Silicon Nanowires by Scratching a", 《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》 *
MING-LIANG ZHANG ET AL: "Preparation of Large-Area Uniform Silicon Nanowires Arrays through Metal-Assisted", 《THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103755384A (zh) * 2014-01-20 2014-04-30 中国科学院理化技术研究所 一种硅纳米线阵列表面修饰有机小分子的方法
CN103755384B (zh) * 2014-01-20 2015-08-26 中国科学院理化技术研究所 一种硅纳米线阵列表面修饰有机小分子的方法
CN104792758A (zh) * 2015-04-22 2015-07-22 中国科学院理化技术研究所 基于硅纳米线或硅纳米线阵列的硫化氢荧光化学传感器的制备方法
CN106483108A (zh) * 2015-08-28 2017-03-08 北京纳米能源与系统研究所 细胞力学特性的测量装置及测量方法
WO2017036359A1 (zh) * 2015-08-28 2017-03-09 北京纳米能源与系统研究所 细胞力学特性的测量装置及测量方法
CN111693444A (zh) * 2020-06-24 2020-09-22 南京大学 一种用于细胞力学检测的弹簧纳米线探测器及其检测方法
CN111693444B (zh) * 2020-06-24 2021-09-28 南京大学 一种用于细胞力学检测的弹簧纳米线探测器及其检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102928391B (zh) 2014-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Premasiri et al. Characterization of the surface enhanced Raman scattering (SERS) of bacteria
Dipalo et al. 3D plasmonic nanoantennas integrated with MEA biosensors
Du et al. Hydrogel-based optical ion sensors: Principles and challenges for point-of-care testing and environmental monitoring
CN102928391B (zh) 基于硅纳米线有序阵列的pH荧光传感器的制法
Barulin et al. Deep ultraviolet plasmonic enhancement of single protein autofluorescence in zero-mode waveguides
Kögler et al. Real-time Raman based approach for identification of biofouling
Fischer et al. Optical sensing of microbial life on surfaces
CN103837517B (zh) 金属薄膜/氧化锌纳米棒阵列荧光增强材料的制备方法
Jin et al. SERS detection of expired tetracycline hydrochloride with an optical fiber nano-probe
CN103937488A (zh) 基于硅纳米线的碱性磷酸酶荧光化学传感器及制法和应用
Bernhard et al. Fabrication and characterization of microwell array chemical sensors
Kim et al. Early and direct detection of bacterial signaling molecules through one-pot Au electrodeposition onto paper-based 3D SERS substrates
Yang et al. Optomechanical Time-Gated fluorescence imaging using Long-Lived silicon quantum dot nanoparticles
Mishra et al. Development of a diatom-based photoluminescent immunosensor for the early detection of Karnal bunt disease of wheat crop
CN102426154A (zh) 一种比色传感器的制备方法、由该方法制备的产品及其产品的应用
CN104777135B (zh) 一种全波长局域等离子体谐振传感器及其制备方法
CN103868862A (zh) 用于侦测一有兴趣的标的物的传感器
Linh et al. Flexible surface-enhanced Raman scattering substrates toward sampling approaches for on-site sensing and diagnosis applications
CN107941778A (zh) 一种用于检测体液pH的传感器及其制备和应用方法
CN104792758B (zh) 基于硅纳米线或硅纳米线阵列的硫化氢荧光化学传感器的制备方法
CN102353664B (zh) 基于锗的微米/纳米锥阵列的荧光pH传感器及应用
Kumar et al. Silicon nanostructures and nanocomposites for antibacterial and theranostic applications
CN103293109A (zh) 光学无标记血清学检测方法及其系统
Ueno et al. Fabrication of Graphene Microroll Aptasensor.
Porterfield et al. Noninvasive approaches to measuring respiratory patterns using a PtTFPP-based phase-lifetime self-referencing oxygen optrode

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant