CN114397278A - 一种用于原位等离子共振的纳米颗粒基底及其制备方法和在特异性检测中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于原位等离子共振的纳米颗粒基底及其制备方法和其在特异性检测中的应用，所述用于原位等离子共振的纳米颗粒基底的制备方法为：在基底上方固定网格结构，透过网格结构在基底上蒸镀粘附层，再在粘附层上沉积银、铜或金纳米颗粒，从基底上分离网格结构，用丙酮去除基底表面不稳定纳米颗粒，吹干，即可得到所述的用于原位等离子共振的纳米颗粒基底。使用三(2‑羧乙基)磷还原纳米颗粒基底上的纳米颗粒，从而使纳米颗粒可特异性结合巯基修饰的适配体、抗体或抗原，用于检测目标物。结合了特异性目标物后，纳米颗粒的暗场散射强度会增强或者有暗场散射共振峰的红移。本发明制备的纳米颗粒具有显著的等离子共振峰，适用于特异性检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米颗粒基底的制作，具体涉及一种用于原位等离子共振的纳米颗粒基底及其制备方法和在特异性检测中的应用。
背景技术
传感器的应用场景非常广，其中基于原位等离子共振的传感器在医学，生物学检测中的应用拥有很多优势，比如不需特异性标记，检测速度快，设备简单，特异性高，成本低，重复性好等特点，然而获取等离子共振传感器使用纳米颗粒却是一个很大的问题。目前，公知的纳米颗粒的制作技术分类，可以分为机械捣碎，气体蒸发，溶液法，等离子体合成法，激光合成法，溶胶凝胶法。
磁控溅射作为镀膜的重要技术之一，具有成膜效果好，致密性强等特点，是重要的制作纳米薄膜层的技术，比如20W功率下实现粗超度小于1纳米的超光洁连续Au膜，也因此磁控溅射只能用来做纳米层，不能用来合成纳米颗粒，而纳米层只有等离子共振效应，需要专业的棱镜和光源检测。
热蒸镀也常用来制作蒸镀纳米薄膜，然而热蒸镀粘附力弱，如果用来制作纳米颗粒，则需要纳米孔的协助，然而纳米孔需要有几十微米以上的厚度，制作难度大，蒸镀又无法贯穿纳米孔，所以也不能用来合成纳米颗粒。
机械捣碎，溶液法，等离子体合成法，激光合成法，溶胶凝胶法均可用于合成纳米颗粒，但采用这些方法制备的纳米颗粒无法固定在某个特定位置，因此如果用于原位等离子共振会存在以下问题：由于液体流动，且纳米颗粒尺寸异常小，在检测时候定位同一个纳米颗粒非常困难；由于蒸发，流体不稳定等因素，纳米颗粒表面的检测物中的液体微环境无法控制，所以无法用来检测；最后，利用传统方法合成的纳米颗粒的原位等离子共振颗粒传感器无法获得同一个点，也无法控制微纳米颗粒的表面微环境。
发明内容
为了克服现有阶段纳米颗粒的制备问题，特别是用于原位等离子共振颗粒的制备问题，本发明设计了一套全新的基于磁控溅射的纳米颗粒的制备方法，制备的纳米颗粒具有显著的等离子共振峰，适合用于特异性结合的检测。
本发明所采用的技术方案是：
一种用于原位等离子共振的纳米颗粒基底的制备方法，步骤如下：
在基底上方固定网格结构，然后透过网格结构在基底上蒸镀粘附层，接着然后采用磁控溅射方法在粘附层上沉积银、铜或金纳米颗粒；除去网格结构，用丙酮清洗表面不稳定纳米颗粒，吹干，即得到所述的用于原位等离子共振的纳米颗粒基底；其中，所述网格结构中，网格大小为5nm-100um，组成网格的网格丝的直径为5nm-100um；所述网格结构与基底之间的距离为1um-10cm。
上述技术方案中，进一步地，所述的基底所采用的材料为玻璃，塑料(如聚甲基丙烯酸酯，聚苯乙烯，聚碳酸酯，苯乙烯丙烯腈)，合成树脂等透明材质。
进一步地，所述的网格结构的材料为金属、尼龙或纤维等。
进一步地，所述的粘附层材料为钛、铬或镍等。
进一步地，沉积的金属纳米颗粒的厚度为1nm-10um。纳米颗粒的厚度小于网格结构的厚度。
一种用于原位等离子共振的纳米颗粒基底，采用上述的方法制备得到。
一种用于原位等离子共振的纳米颗粒基底特异性检测中的应用，具体为：使用三(2-羧乙基)磷还原纳米颗粒，从而使纳米颗粒可特异性结合巯基修饰的适配体，抗体，抗原，用于检测目标物。结合特异性目标物前后，暗场散射峰透过基底，从背面获取纳米颗粒的原位等离子共振峰。结合了特异性目标物后，纳米颗粒的暗场散射强度会增强或者有暗场散射共振峰的红移。
本发明中，磁控溅射的离子方向随机，所以根据实际情况调控网格结构的网格大小，高度，可以形成多样化纳米颗粒结构。所述多样化纳米颗粒结构可以是单个纳米颗粒，也可以若干纳米颗粒形成的团簇，均可用于原位等离子共振。
本发明中，基于磁控溅射方法弥散在高真空中的粒子在粘附到基底层前，覆盖一层网格结构，使颗粒在网格结构和基底层之间不满足随机分布，从而形成孤立的纳米颗粒结构；网格结构和基底层之间存在一定距离，网格大小，分布和排列，影响随机的离子沉积，从而影响最终沉积的纳米颗粒结构。由于该方法可以时间短，成本低，重复性好，可大规模，批量制备纳米颗粒基底。
沉积的金，银，铜等纳米颗粒具有LSPR效应，在使用时，暗场中反射光透过高透明的基底(如石英玻璃)，从而获得基底背面沉积的纳米颗粒的原位离子共振的暗场散射峰，因此本发明方法的光路没有受到纳米颗粒表面液体的影响，而且纳米颗粒已经完全通过粘附层固定在基底表面。在该纳米颗粒基底表面的纳米颗粒可以特异性结合巯基修饰的适配体，抗体，抗原等，用于检测目标物，比如神经递质和假病毒，抗原和修饰在纳米颗粒表面抗体，适配体的特异性，该方法可以实行快速检测，前期准备后，1分钟即可完成检测，灵敏度高，fg/ml的病毒，目标物即可完成检测。
当纳米颗粒结合上特异性蛋白或者微生物，混合物后，散射强度增强，当结合的物质再次结合蛋白等物质后，散射再次增强，在散射增强过程中可能伴随着红移的发生。
本发明的有益效果是：
本发明方法制备得到了稳定粘附在基底上的纳米颗粒结构，该纳米颗粒结构具有原位等离子共振特性，可以用来检测粘附在纳米颗粒金属表面的特异性物质。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明；
图1是网格结构。
图2是网格中沉积示意图以及其中重要参数网格和基底距离D。
图3是沉积原理图。
图4是纳米颗粒SEM图。
图5是纳米颗粒SEM图。
图6为纳米颗粒的原位等离子共振暗场散射图，以及特异性结合流程图。
具体实施方式
本发明提出一种全新的用于原位等离子共振的纳米颗粒基底的制备方法，步骤如下：
(1)将石英玻璃作为基底；
(2)将金属材质的网格结构置于基底上方；二者之间的距离D为1um-10cm。
(3)再蒸镀粘附层，后基于磁控溅射方法沉积银，铜,金纳米颗粒至纳米颗粒的厚度为1nm-10um后，用丙酮去除表面不稳定纳米颗粒，吹干后即可完成纳米基底的制作。
使用时，用DI水浸泡基地，然后进行多次冲洗，用N2吹干，加入巯基化的适配体，摇床10分钟，室温，加上BSA封闭5min,去除多余BSA，用溶解目标物的培养基，人工唾液等清洗，透过石英玻璃获取反面纳米颗粒的暗场散射光谱，加入目标物再次检查该位置暗场散射光谱。
加入特异性目标后，如果同一个位置暗场散射光谱出现红移，则表明该位置有特异性结合，否则该位置没有特异性结合。
当网格结构中的网格大小为10微米正方形，网格结构与基底之间的距离为10微米时，此时得到的纳米颗粒基底如图5所示。由图5可知，基底上的纳米颗粒均为单个纳米颗粒。
在其他条件下，所制备得到的纳米颗粒基底如图4所示。由图5可知，基底上的纳米颗粒为若干纳米颗粒形成的团簇。而后若颗粒之间的间距不断减小，最后就会成为致密的薄膜结构。因此，需严格控制网格大小以及网格结构与基底之间的距离，从而保证基底上形成的不是纳米薄膜，而是单个颗粒或若干颗粒形成的团簇。
Claims (9)
1.一种用于原位等离子共振的纳米颗粒基底的制备方法，其特征是，步骤如下：
在基底上方固定网格结构，然后透过网格结构在基底上蒸镀粘附层，接着采用磁控溅射方法在粘附层上沉积银、铜或金纳米颗粒；除去网格结构，再用丙酮去除表面不稳定纳米颗粒，吹干，即得到所述的用于原位等离子共振的纳米颗粒基底；其中，所述网格结构中，网格大小为5nm-100um，组成网格的网格丝的直径为5nm-100um；所述网格结构与基底之间的距离为1um-10cm。
2.根据权利要求1所述的用于原位等离子共振的纳米颗粒基底的制备方法，其特征是，所述的基底所采用的材料为玻璃，塑料或合成树脂。
3.根据权利要求1所述的用于原位等离子共振的纳米颗粒基底的制备方法，其特征是，所述的网格结构的材料为金属、尼龙或纤维。
4.根据权利要求1所述的用于原位等离子共振的纳米颗粒基底的制备方法，其特征是，所述的粘附层材料为钛、铬或镍。
5.根据权利要求1所述的用于原位等离子共振的纳米颗粒基底的制备方法，其特征是，沉积的金属纳米颗粒的厚度为1nm-10um。
6.一种用于原位等离子共振的纳米颗粒基底，其特征是，采用如权利要求1-5任一项所述的方法制备得到。
7.一种如权利要求6所述的用于原位等离子共振的纳米颗粒基底在特异性检测中的应用，其特征在于，具体为：使用三(2-羧乙基)磷还原纳米颗粒基底上的纳米颗粒，从而使纳米颗粒可特异性结合巯基修饰的适配体、抗体或抗原，用于检测目标物。
8.根据权利要求7所述的用于原位等离子共振的纳米颗粒基底在特异性检测中的应用，其特征在于，结合特异性目标物前后，暗场散射峰透过基底，从背面获取纳米颗粒的原位等离子共振峰。
9.根据权利要求8所述的用于原位等离子共振的纳米颗粒基底在特异性检测中的应用，其特征在于，结合了特异性目标物后，纳米颗粒的暗场散射强度会增强或者有暗场散射共振峰的红移。
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| Title |
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