CN112730379B - 纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底及其制备方法 - Google Patents

纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：(1)将柠檬酸三钠溶液加入至85～95℃的氯化金酸溶液中，保温反应，降温，离心，得到纳米金体系；(2)将纳米金体系与含拉曼标签分子的溶液在搅拌下混合反应，静置，处理得到纳米金‑标签分子体系；(3)将蛋白点样液与纳米金‑标签分子体以1:8.7～9.3的体积比混合，并以均匀阵列点样，形成检测区域，得到纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底。本发明操作简单，所得纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底的稳定性好。

Description

纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底及其制备方法。
背景技术
表面增强拉曼散射(SERS)在特殊制备的粗糙金属及金属溶胶颗粒表面中，吸附分子的拉曼散射信号大大增强，无需标记、灵敏度高。表面增强拉曼基底效果依赖于纳米结构的尺寸、结构、均匀性。化学合成、金属溶胶等可以制备出稳定的纳米颗粒；传统的自组装法、平版印刷法等技术能够获得均匀化或阵列的传感基底，促进拉曼散射信号的增强，但是存在操作过程繁琐，制备成本比较高以及稳定性仍待加强的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底的制备方法，本发明制备过程简单，形成的传感阵列重复性高，稳定性好，且便于携带。本发明的另一个目的在于提供一种纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底。
本发明提供一种纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底的制备方法，包括以下步骤：
(1)将柠檬酸三钠溶液加入至85～95℃的氯化金酸溶液中，保温反应，降温，离心，得到上清液和纳米金体系；其中，该上清液与纳米金体系的体积比为9～9.3:1；
(2)将所述纳米金体系与含拉曼标签分子的溶液在搅拌下混合反应，静置；加入浓度为9～11wt％的BSA溶液反应，离心，去除上清液，保留下层物质，所述下层物质即为纳米金-标签分子体系；
(3)将蛋白点样液与步骤(2)所得的下层物质以1:8.7～9.3的体积比混合，得到混合物；将混合物以均匀阵列点样，形成检测区域，得到纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(1)中，氯化金酸溶液的浓度为0.008～0.012wt％，柠檬酸三钠溶液的浓度为0.9～1.2wt％。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(1)中，所述柠檬酸三钠溶液与氯化金酸溶液的体积比为1:98～102。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(1)中，所述纳米金体系的粒径为40～60nm。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(1)中，保温反应时间为20～30min。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(2)中，所述拉曼标签分子选自4-氨基苯硫酚、二硫代双(2-硝基苯甲酸)和4-巯基苯甲酸中的一种。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(2)中，加入的浓度为9～11wt％的BSA溶液与纳米金体系的体积比为0.07～0.15:1。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(2)中，上清液与下层物质的体积比为9～12:1；步骤(2)中，还包括将所得纳米金-标签分子体系放入含0.1wt％BSA的硼酸缓冲液中进行储存。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(3)中，形成均匀阵列所用基底设备为具有均匀格栏的石英片。
本发明还提供一种纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底，由如上所述的制备方法制备而得。
本发明在衬底表面上可以批量制备阵列化的表面增强拉曼传感基底，制备过程简单，成本低廉，形成的传感阵列重复性高，稳定性好，且便于携带。
附图说明
图1为实施例1中的均匀阵列图。
图2为实施例1制备的纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底的拉曼扫描成像图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明的纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底的制备方法包括如下步骤：(1)纳米金体系的制备步骤；(2)纳米金-标签分子体系的制备步骤；(3)SERS阵列基底形成步骤。下面进行详细描述。
(1)纳米金体系的制备步骤
将柠檬酸三钠溶液加入至85～95℃的氯化金酸溶液中，保温反应，降温，离心，得到上清液和纳米金体系；其中，该上清液与纳米金体系的体积比为9～9.3:1。
在本发明中，氯化金酸溶液的浓度为0.008～0.012wt％，优选为0.009～0.011wt％。柠檬酸三钠溶液的浓度为0.9～1.2wt％，优选为0.9～1.1wt％。柠檬酸三钠溶液与氯化金酸溶液的体积比为1:98～102，优选为1:99～101。这样有利于形成稳定的纳米金体系。
在本发明中，先将氯化金酸溶液加热至85～95℃，优选为90～95℃，然后搅拌下，迅速加入柠檬酸三钠溶液。
根据本发明的一个具体实施方式，先用超纯水将浓度为1wt％的氯化金酸溶液稀释至浓度为0.008～0.012wt％。
在本发明中，保温反应的反应温度为85～95℃，优选为90～95℃；反应时间为20～30min，优选为23～27min。
在本发明中，降温至室温。室温可以为20～35℃。
在本发明中，离心指的是采用离心机离心。离心后，抽取上清液，得到剩余液体，剩余液体即为所需要的纳米金体系。该上清液与纳米金体积的体积比可以为9～9.3:1，优选为9～9.1:1。所得到的纳米金体系的粒径为40～60nm。根据本发明的方法所得到的纳米金体系有利于降低拉曼扫描成像的检测限。
(2)纳米金-标签分子体系的制备步骤
将步骤(1)得到的纳米金体系与含拉曼标签分子的溶液在搅拌下混合反应，静置；加入浓度为9～11wt％的BSA溶液反应，离心，去除上清液，保留下层物质，所述下层物质即为纳米金-标签分子体系。
在本发明中，拉曼标签分子选自4-氨基苯硫酚、二硫代双(2-硝基苯甲酸)和4-巯基苯甲酸中的一种。优选地，拉曼标签分子选自二硫代双(2-硝基苯甲酸)和4-巯基苯甲酸中的一种。
在本发明中，含拉曼标签分子的溶液中的溶剂为无水乙醇或水。拉曼标签分子为二硫代双(2-硝基苯甲酸)(简写为DTNB)时，溶剂可以采用无水乙醇。拉曼标签分子为4-氨基苯硫酚(简写为4-ATP)时，溶剂可以采用超纯水。拉曼标签分子为4-巯基苯甲酸(4-MBA)时，溶剂可以采用超纯水。含拉曼标签分子的溶液的浓度可以为10-8～10-2M。
在本发明中，纳米金体系与含拉曼标签分子的溶液的体积比为95～105:1，优选为98～103:1，如100:1。
根据本发明的一个具体实施方式，将100体积的纳米金体系在剧烈搅拌下与1体积的浓度为10-4M的4-巯基苯甲酸反应。
混合反应时间为5～10min，优选为5～7min。静置时间为25～35min，优选为30～35min。
在本发明中，加入浓度为9～11wt％的BSA溶液反应。加入浓度为9～11wt％的BSA溶液与纳米金体系的体积比为0.07～0.15:1，优选为0.09～0.11:1。本发明经过研究和实验发现，加入特定浓度的BSA溶液可以让纳米金-标签分子体系更稳定，不加或少加BSA溶液会导致纳米金-标签分子体系不稳定，影响检测灵敏度。
在本发明中，去除上清液的体积与下层物质的体积之比为9～12:1，优选为10～11:1，如10:1。这样可以得到更稳定的纳米金-标签分子体系。
在本发明中，还包括：若不立即使用纳米金-标签分子体系时，将所制得的纳米金-标签分子体系放入含0.1wt％BSA的硼酸缓冲液中进行储存。这样有利于纳米金-标签分子体系的稳定。若立即使用纳米金-标签分子体系，则不用放入含0.1wt％BSA的硼酸缓冲液中进行储存。
在本发明中，可以将不同浓度的拉曼标签分子与纳米金体系反应，分别处理将得到含不同浓度的拉曼标签分子的纳米金-标签分子体系。
(3)SERS阵列基底形成步骤
将蛋白点样液与步骤(2)所得的下层物质以1:8.7～9.3的体积比混合，得到混合物；将混合物以均匀阵列点样，形成检测区域，得到纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底。
在本发明中，蛋白点样液与下层物质的体积比可以为1:8.7～9.3，优选为1:8.9～9.1。蛋白点样液的种类没有特别限制，优选为博奥生物有限公司的产品编号为440015，产品名称为晶芯蛋白芯片点样液-A的蛋白点样液。
根据本发明的一个具体实施方式，将蛋白点样液加入到下层物质中，且蛋白点样液与下层物质的体积比为1:8.7～9.3。
本发明意外发现，将特定体积比的蛋白点样液加入到下层物质中，可以提高所得阵列基地的拉曼扫描成像的灵敏度。这可能是因为蛋白点样液能够提高阵列基底的信号的强度和均匀性。
在本发明中，点样得到均匀阵列，均匀阵列所用基底设备为具有均匀格栏的石英片，利用点样仪点阵列直接点到石英片上，一个格栏对应一个阵列，如图1所示。
本发明还提供一种纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底，由如上所述的制备方法制备而得。本发明的纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底的检测限可达10-7，且稳定性好。
实施例和对比例中所用蛋白点样液购自博奥生物有限公司，产品编号为440015，产品名称为晶芯蛋白芯片点样液-A。
实施例1
(1)将50mL的超纯水加入至0.5mL浓度为1％的氯化金酸溶液中，形成浓度为0.01wt％的氯化金酸溶液。将该浓度为0.01wt％的氯化金酸溶液加热至90℃；搅拌过程中迅速加入0.5mL浓度为1wt％的柠檬酸三钠溶液，90℃下保温反应25min，降至室温，离心，抽取上清液至剩余液体体积为5mL，剩余液体即为粒径为40～60nm纳米金体系。
(2)将上述5mL的纳米金体系平均分成5份；分别将5个1mL的纳米金体系在剧烈搅拌下与10uL的不同浓度的4-巯基苯甲酸溶液(浓度分别为10-4M，10-5M，10-6M，10-7M和10-8M)混合反应5min，反应后分别室温静置30min；然后分别加入100μL的浓度为10wt％牛血清蛋白(BSA)反应20min，分别用离心机进行离心，离心后分别去除上清液(上清液的体积为1.01mL；下层物质为100μL)，分别保留下层物质，所得下层物质即为纳米金-标签分子体系；将所得5份纳米金-标签分子体系分别放入含0.1wt％BSA的硼酸缓冲液中进行储存(若立即使用，则不用放入含0.1wt％BSA的硼酸缓冲液中进行储存)；
(3)将蛋白点样液与上述5份纳米金-标签分子体系分别以1:9的体积比混合，通过点样仪在具有均匀格栏的石英片上以均匀阵列点样，一个格栏对应一个阵列(如图1所示)，得到纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底。
实施例2
将实施例1所得的样品放置10天测SERS。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，对比例1的步骤(3)中未加入蛋白点样液。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，对比例1的步骤(2)中未加入浓度为10wt％BSA溶液反应。
图1为实施例1中的均匀阵列点样图，图1中的右边小图即代表了一个格栏对应一个阵列。图2为实施例1制备的纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底的拉曼扫描成像图。
图2中，10-4M，10-5M，10-6M，10-7M和10-8M代表4-巯基苯甲酸的浓度。从图2可以看出，4-巯基苯甲酸的浓度为10-4M，10-5M，10-6M时，检测强度均比较强。4-巯基苯甲酸的浓度为10-7M时，检测强度明显降低。4-巯基苯甲酸的浓度为10-8M时，检测强度更低。采用本发明的制备方法制得的纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底的检测限可达10-7。
将实施例1重复三次，所得到的拉曼扫描成像结果基本相同，说明本发明的制备方法重现性好，工艺稳定性好。
表1
Figure BDA0002858276080000081
由表可知，本发明通过在特定的时机下加入10wt％的BSA溶液处理，以及通过将少许的蛋白点样液与纳米金-标签分子体系混合，可以得到性能更稳定的纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底。而且，本发明的制备方法操作简单，成本较低。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (2)

1.一种纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将柠檬酸三钠溶液加入至85～95℃的氯化金酸溶液中，保温反应，降温，离心，得到上清液和纳米金体系；其中，该上清液与纳米金体系的体积比为9～9.3:1；
(2)将所述纳米金体系与含拉曼标签分子的溶液在搅拌下混合反应，静置；加入浓度为9～11wt％的BSA溶液反应，离心，去除上清液，保留下层物质，所述下层物质即为纳米金-标签分子体系；
(3)将蛋白点样液与步骤(2)所得的下层物质以1:8.7～9.3的体积比混合，得到混合物；将混合物以均匀阵列点样，形成检测区域，得到纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底；
步骤(1)中，氯化金酸溶液的浓度为0.008～0.012wt％，柠檬酸三钠溶液的浓度为0.9～1.2wt％；
步骤(1)中，所述纳米金体系的粒径为40～60nm；
步骤(1)中，所述柠檬酸三钠溶液与氯化金酸溶液的体积比为1:98～102；
步骤(1)中，保温反应时间为20～30min；
步骤(2)中，加入的浓度为9～11wt％的BSA溶液与纳米金体系的体积比为0.07～0.15:1；
步骤(2)中，所述拉曼标签分子选自4-氨基苯硫酚、二硫代双(2-硝基苯甲酸)和4-巯基苯甲酸中的一种；
步骤(2)中，上清液与下层物质的体积比为9～12:1；
步骤(2)中，还包括将所得纳米金-标签分子体系放入含0.1wt％BSA的硼酸缓冲液中进行储存；
步骤(3)中，形成均匀阵列所用基底设备为具有均匀格栏的石英片。
2.一种纳米Au膜表面增强拉曼传感阵列基底，其特征在于，由权利要求1所述的制备方法制备而得。
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