CN114813702A - 一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法 - Google Patents

一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114813702A
CN114813702A CN202210523550.6A CN202210523550A CN114813702A CN 114813702 A CN114813702 A CN 114813702A CN 202210523550 A CN202210523550 A CN 202210523550A CN 114813702 A CN114813702 A CN 114813702A
Authority
CN
China
Prior art keywords
colloidal gold
aggregation
sers
detection
solution
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.)
Pending
Application number
CN202210523550.6A
Other languages
English (en)
Inventor
王凯强
林洪
曹立民
隋建新
岳子琳
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.)
Fujian Minwell Industrial Co ltd
Ocean University of China
Original Assignee
Fujian Minwell Industrial Co ltd
Ocean University of China
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 Fujian Minwell Industrial Co ltd, Ocean University of China filed Critical Fujian Minwell Industrial Co ltd
Priority to CN202210523550.6A priority Critical patent/CN114813702A/zh
Publication of CN114813702A publication Critical patent/CN114813702A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65—Raman scattering
    • G01N21/658—Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/38—Diluting, dispersing or mixing samples

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明适用于拉曼光谱检测技术领域，提供了一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，包括如下步骤：S1：将胶体金与待测物混合均匀；S2：在S1的体系中加入聚集剂并迅速混合均匀，使胶体金发生聚集作用，产生胶体金聚集体；S3：在S2的体系中加入丙烯酰胺‑甲叉双丙烯酰胺溶液，然后加入四甲基乙二胺溶液和过硫酸铵溶液并混合均匀；S4：将S3获得的混合物倒入烧杯放置于培养箱中，直至形成聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体SERS检测基底；S5：将S4所形成的SERS检测基底取出，置于锡箔纸表面，本发明的检测方法提高了SERS检测的灵敏度，而且大大提高了金纳米粒子聚集体进行SERS检测的稳定性和均一性。

Description

一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法
技术领域
本发明属于拉曼光谱检测技术领域，尤其涉及一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法。
背景技术
表面增强拉曼光谱(SERS)，是一种分子振动光谱技术，通过使目标物吸附或靠近在具有表面等离激元的纳米结构表面，利用纳米结构产生的拉曼“热点”，可以使目标物的拉曼散射信号得到极大的增强(增强因子通常大于105)。SERS技术具有灵敏度高、检测速度快、受水分干扰小、具有分子指纹图谱等特点以及无损检测的潜力，在食品安全、环境监测、医学诊断等领域的研究和应用得到了极大地关注。近年来光谱仪器快速发展，各种手持式拉曼光谱仪相继出现，因其具有廉价、轻便等优势，使得SERS技术在现场原位检测领域受到了极大关注。但是相较于实验室的大型拉曼光谱仪而言，手持式拉曼光谱仪的检测性能，包括灵敏度、重复性、稳定性等都相对较差。
为了提高手持式拉曼光谱仪的现场原位检测性能，首要考虑的就是获得具有优良SERS活性的基底。SERS基底一般由具有粗糙表面的贵金属纳米结构组成，其增强性能与纳米结构的组成、大小、形状以及相邻纳米粒子的间隙密切相关。近年来，国内外科研工作者一方面从SERS活性基底材料设计出发，构建了诸如纳米溶胶、固相纳米材料、柔性纳米材料等多种基底；另一方面从SERS检测方法的集成创新出发，将SERS与固相萃取、分子印迹、免疫识别、磁分离以及微流控平台结合，以提高SERS对痕量物质检测的灵敏性。
就SERS活性基底材料的设计而言，通过精密的纳米制造技术虽然可以获得有序的固相SERS基底，但是该制备过程繁琐、昂贵，限制了其实际应用的潜力。胶体金(金纳米粒子，AuNPs)合成简单，是目前比较常用的一种SERS活性基底。但是分散的胶体金检测效果较差，使用胶体金在进行SERS检测时，一般需要加入盐离子聚集剂使金纳米粒子发生聚集，以产生更多的SERS“热点”。然而，金纳米粒子的聚集是随机的，而且盐离子的加入量和反应时间都会显著地影响聚集过程，导致所得SERS信号稳定性较差。
发明内容
本发明提供一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，旨在解决现有胶体金SERS检测灵敏度低、稳定性差的问题。
本发明是这样实现的，一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，包括如下步骤：
S1：将胶体金与待测物混合均匀；
S2：在S1的体系中加入聚集剂并迅速混合均匀，使胶体金发生聚集作用，产生胶体金聚集体，通过加入聚集剂诱导纳米粒子发生聚集，产生胶体金聚集体，形成产生大量SERS“热点”；
S3：在S2的体系中加入丙烯酰胺-甲叉双丙烯酰胺溶液，然后加入四甲基乙二胺溶液和过硫酸铵溶液并混合均匀，促使快速形成聚丙烯酰胺水凝胶，基于聚丙烯酰胺水凝胶的束缚作用，避免胶体金的过度聚集和沉降，有效维持胶体金聚集体的稳定和SERS“热点”的分布；
S4：将S3获得的混合物倒入烧杯放置于培养箱中，直至形成聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体SERS检测基底；
S5：将S4所形成的SERS检测基底取出，置于锡箔纸表面，将拉曼探头对准水凝胶表面，调节检测距离，在水凝胶表面不同位置采集多个拉曼光谱，计算平均光谱，用于SERS检测。
优选地，步骤S1具体为：将1mL浓度为0.05～0.6nM的胶体金与待测物用涡旋振荡器混合均匀，在室温条件下放置15～30min。
优选地，步骤S2具体为：在S1的体系中加入60～100μL质量浓度为1M的聚集剂溶液，迅速混合均匀使胶体金发生聚集作用，产生胶体金聚集体。
优选地，步骤S3具体为：在S2的体系中加入0.25～2mL质量浓度为30％的丙烯酰胺-甲叉双丙烯酰胺溶液，其中丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺的质量比为29:1，随后用移液器加入2～4μL的四甲基乙二胺溶液和20μL过硫酸铵水溶液并混合均匀。
优选地，步骤S4中培养箱的温度为30～40℃，放置时间为5min。
优选地，步骤S1中的胶体金为球状，粒径为30～100nm，具有SERS活性。
优选地，步骤S2中的聚集剂包括氯化钠、硝酸钠、氯化钾、硝酸钾、盐酸中的一种或多种组合，通过聚集剂能够屏蔽纳米粒子间的静电相互作用，诱导纳米粒子发生聚集的化学物质。
优选地，步骤S2中的聚集剂加入并迅速混合均匀后，放置10～30s，既能够促使纳米粒子的聚集，又能够避免在聚丙烯酰胺水凝胶生成之前形成大粒径的纳米团簇。
优选地，步骤S3中的过硫酸铵水溶液需现配现用，质量浓度为10～15％。
优选地，步骤S4形成的聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体SERS检测基底，其凝胶强度为328～6206g，胶体金聚集体包覆于聚丙烯酰胺水凝胶网络结构内部。
与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：
1、本发明提供的基于PAH-AuNAs基底的SERS检测方法，聚丙烯酰胺水凝胶内部包覆大量的金纳米粒子聚集体，相邻金纳米粒子间可形成强烈的等离子共振耦合，具有优良的拉曼增强效果，可用于痕量检测。
2、本发明利用聚丙烯酰胺水凝胶的快速凝胶化作用，可以有效稳定金纳米粒子聚集体，避免聚集剂诱导金纳米粒子过度聚集或沉降，保证大量的SERS“热点”暴露，不仅提高了SERS检测的灵敏度，而且大大提高了金纳米粒子聚集体进行SERS检测的稳定性和均一性；
3、本发明提供的基于PAH-AuNAs基底的SERS检测方法，所用的试剂均为常规的药品，无需使用复杂的仪器设备，材料制备过程简单，成本低，易于和手持式拉曼光谱仪结合使用，适用于食品和环境中色素、农兽药、毒素等化学污染物的现场快速检测。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法的流程图；
图2为金纳米粒子的电镜图，A、B对应AuNPs和AuNAs的透射电镜图，C对应PAH-AuNAs的扫描电镜图；
图3为不同浓度胶体金制备的PAH-AuNAs的SERS检测性能图；
图4为不同浓度聚丙烯酰胺凝胶对应的PAH-AuNAs的SERS检测性能图；
图5为PAH-AuNAs在不同时间段的SERS检测稳定性测试结果图；
图6为PAH-AuNAs不同区域SERS检测均一性测试结果图；
图7为PAH-AuNAs对不同浓度4-MBA探针分子的SERS检测结果图；
图8为PAH-AuNAs对不同浓度R6G色素的SERS检测结果图；
图9为PAH-AuNAs对不同浓度福美双农药的SERS检测结果图。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
如图1所示，本发明采用的技术方案包括如下步骤：
S1：将胶体金与待测物混合均匀；
S2：在S1的体系中加入聚集剂并迅速混合均匀，使胶体金发生聚集作用，产生胶体金聚集体，通过加入聚集剂诱导纳米粒子发生聚集，产生胶体金聚集体，形成产生大量SERS“热点”；
S3：在S2的体系中加入丙烯酰胺-甲叉双丙烯酰胺溶液，然后加入四甲基乙二胺溶液和过硫酸铵溶液并混合均匀，促使快速形成聚丙烯酰胺水凝胶，基于聚丙烯酰胺水凝胶的束缚作用，避免胶体金的过度聚集和沉降，有效维持胶体金聚集体的稳定和SERS“热点”的分布；
S4：将S3获得的混合物倒入烧杯放置于培养箱中，直至形成聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体SERS检测基底；
S5：将S4所形成的SERS检测基底取出，置于锡箔纸表面，将拉曼探头对准水凝胶表面，调节检测距离，在水凝胶表面不同位置采集多个拉曼光谱，计算平均光谱，用于SERS检测；
实施例1：不同浓度金纳米粒子对4-MBA探针分子的检测
本发明实施例提供了一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，包括如下步骤：
S1:将1mL浓度为0.05～0.6nM的胶体金(金纳米粒子)与20μL浓度10-5M的4-MBA用涡旋振荡器混合均匀，在室温条件下放置15min；
S2：在体系中加入60μL质量浓度为1M的氯化钠溶液，用涡旋仪迅速混合均匀，放置10s，促使金纳米粒子发生聚集，产生胶体金(金纳米粒子)聚集体(AuNAs)；
S3：在S2的溶液体系中加入0.5mL质量浓度为30％的丙烯酰胺-甲叉双丙烯酰胺溶液，其中丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺的质量比为29:1，用移液器移取2μL的四甲基乙二胺溶液与S1中的溶液混合均匀，随后加入20μL质量浓度10％的过硫酸铵水溶液，充分混合均匀；
S4：将S3中的溶液倒入小烧杯中，置于温度30℃的培养箱中放置5min，形成聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体(PAH-AuNAs)SERS检测基底；
S5：将所形成的PAH-AuNAs基底取出，置于锡箔纸表面，将手持拉曼光谱仪的拉曼探头对准水凝胶表面，调节最佳检测距离，在水凝胶表面不同位置采集SERS光谱，测试采用如海光电RMS1000手持拉曼光谱仪，激发波长采用785nm激光光源，激光功率30mW，采集时间2s。
如图2所示，本实施例所用的金纳米粒子粒径约40nm，不同浓度的金纳米粒子制备的SERS基底对4-MBA探针分子进行检测，如图3所示，浓度0.2nM的金纳米粒子制备的SERS基底，形成的SERS“热点”密集，更有利于进行SERS检测。
实施例2：不同浓度丙烯酰胺浓度对4-MBA探针分子的检测
本发明实施例提供了一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，包括如下步骤：
S1:将1mL浓度为0.2nM的胶体金(金纳米粒子)与20μL浓度10-5M的4-MBA用涡旋振荡器混合均匀，在室温条件下放置20min；
S2：在体系中加入60μL质量浓度为1M的氯化钠溶液，用涡旋仪迅速混合均匀，放置15s，促使金纳米粒子发生聚集，产生胶体金(金纳米粒子)聚集体(AuNAs)；
S3：在S2的溶液体系中加入0.25～2.5mL质量浓度为30％的丙烯酰胺-甲叉双丙烯酰胺溶液，其中丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺的质量比为29:1，用移液器移取2μL的四甲基乙二胺溶液与S1中的溶液混合均匀，随后加入20μL质量浓度10％的过硫酸铵水溶液，充分混合均匀；
S4：将S3中的溶液倒入小烧杯中，置于温度32℃的培养箱中放置5min，形成形成聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体(PAH-AuNAs)SERS检测基底；
S5：将所形成的PAH-AuNAs基底取出，置于锡箔纸表面，将手持拉曼光谱仪的拉曼探头对准水凝胶表面，调节最佳检测距离，在水凝胶表面不同位置采集SERS光谱。测试采用如海光电RMS1000手持拉曼光谱仪，激发波长采用785nm激光光源，激光功率30mW，采集时间2s。
所形成的聚丙烯酰胺凝胶浓度为6％～22％，凝胶强度为328～6206g。不同浓度的聚丙烯酰胺凝胶对4-MBA的检测效果如图4所示，高浓度的聚丙烯酰胺可能会屏蔽金纳米粒子聚集体之间的SERS“热点”，影响SERS检测。
实施例3：PAH-AuNAs对4-MBA探针分子检测的稳定性
本发明实施例提供了一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，包括如下步骤：
S1:将1mL浓度为0.2nM的胶体金(金纳米粒子)与20μL浓度10-5M的4-MBA用涡旋振荡器混合均匀，在室温条件下放置20min；
S2：在体系中加入60μL质量浓度为1M的氯化钠溶液，用涡旋仪迅速混合均匀，放置15s，促使金纳米粒子发生聚集，产生胶体金(金纳米粒子)聚集体(AuNAs)；
S3：在S2的溶液体系中加入0.5mL质量浓度为30％的丙烯酰胺-甲叉双丙烯酰胺溶液，其中丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺的质量比为29:1，用移液器移取2μL的四甲基乙二胺溶液与S1中的溶液混合均匀，随后加入20μL质量浓度10％的过硫酸铵水溶液，充分混合均匀；
S4：将S3中的溶液倒入小烧杯中，置于温度35℃的培养箱中放置5min，形成聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体(PAH-AuNAs)SERS检测基底；
S5：将所形成的PAH-AuNAs基底取出，置于锡箔纸表面，将手持拉曼光谱仪的拉曼探头对准水凝胶表面，调节最佳检测距离，在水凝胶表面不同位置每隔1分钟采集1个SERS光谱，评价1小时的检测区间内，PAH-AuNAs的信号稳定性。测试采用如海光电RMS1000手持拉曼光谱仪，激发波长采用785nm激光光源，激光功率30mW，采集时间2s。
如图5所示，未添加聚丙烯酰胺凝胶的AuNAs在1小时的检测区间内，其信号强度随时间变化波动较大，0～20min内的信号相对标准偏差(RSD)为6.97％，20～40min内的RSD为11.33％，40～60min内的RSD为20.44％。本发明制备的PAH-AuNAs基底在1小时的检测区间内，其信号强度较为稳定，RSD小于3％，说明本发明相较于传统的胶体金检测，极大提高了SERS检测的信号稳定性，对于手持拉曼光谱仪的现场原位检测具有极高的应用价值。
实施例4：PAH-AuNAs对4-MBA探针分子检测的均一性
本发明实施例提供了一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，包括如下步骤：
S1:将1mL浓度为0.2nM的胶体金(金纳米粒子)与20μL浓度10-5M的4-MBA用涡旋振荡器混合均匀，在室温条件下放置20min；
S2：在体系中加入60μL质量浓度为1M的氯化钠溶液，用涡旋仪迅速混合均匀，放置10s，促使金纳米粒子发生聚集，产生胶体金(金纳米粒子)聚集体(AuNAs)；
S3：在S2的溶液体系中加入0.5mL质量浓度为30％的丙烯酰胺-甲叉双丙烯酰胺溶液，其中丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺的质量比为29:1，用移液器移取2μL的四甲基乙二胺溶液与S1中的溶液混合均匀，随后加入20μL质量浓度10％的过硫酸铵水溶液，充分混合均匀；
S4：将S3中的溶液倒入小烧杯中，置于温度38℃的培养箱中放置5min，形成聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体(PAH-AuNAs)SERS检测基底；
S5：将所形成的PAH-AuNAs基底取出，置于锡箔纸表面，将手持拉曼光谱仪的拉曼探头对准水凝胶表面，调节最佳检测距离，在水凝胶表面不同位置随机采集20个SERS光谱，评价PAH-AuNAs基底检测信号的均一性。测试采用如海光电RMS1000手持拉曼光谱仪，激发波长采用785nm激光光源，激光功率30mW，采集时间2s。
如图6所示，在PAH-AuNAs基底不同位置采集的SERS光谱一致性较好，无明显的SERS信号强度波动，20个点的SERS光谱RSD小于5％，说明本发明制备的PAH-AuNAs基底用于SERS检测时，信号均匀性较高。
实施例5：PAH-AuNAs基底对不同浓度4-MBA探针分子的检测
本发明实施例提供了一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，包括如下步骤：
S1:将1mL浓度为0.2nM的胶体金(金纳米粒子)与20μL的4-MBA用涡旋振荡器混合均匀，在室温条件下放置20min；
S2：在体系中加入60μL质量浓度为1M的氯化钠溶液，用涡旋仪迅速混合均匀，放置15s，促使金纳米粒子发生聚集，产生胶体金(金纳米粒子)聚集体(AuNAs)；
S3：在S2的溶液体系中加入0.5mL质量浓度为30％的丙烯酰胺-甲叉双丙烯酰胺溶液，其中丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺的质量比为29:1，用移液器移取2μL的四甲基乙二胺溶液与S1中的溶液混合均匀，随后加入20μL质量浓度10％的过硫酸铵水溶液，充分混合均匀；
S4：将S3中的溶液倒入小烧杯中，置于温度30℃的培养箱中放置5min，形成聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体(PAH-AuNAs)SERS检测基底；
S5：将所形成的PAH-AuNAs基底取出，置于锡箔纸表面，将手持拉曼光谱仪的拉曼探头对准水凝胶表面，调节最佳检测距离，在水凝胶表面不同位置采集SERS光谱。测试采用如海光电RMS1000手持拉曼光谱仪，激发波长采用785nm激光光源，激光功率30mW，采集时间2s。
使用PAH-AuNAs基底对不同浓度4-MBA的检测如图7所示，检测范围为5×10-9～5×10-7M，校正曲线为Y＝10.01+0.844X，R2＝0.964。
实施例6：PAH-AuNAs基底对不同浓度R6G色素的检测
本发明实施例提供了一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，包括如下步骤：
S1:将1mL浓度为0.2nM的胶体金(金纳米粒子)与20μLR6G色素用涡旋振荡器混合均匀，在室温条件下放置20min；
S2：在体系中加入60μL质量浓度为1M的氯化钠溶液，用涡旋仪迅速混合均匀，放置20s，促使金纳米粒子发生聚集，产生胶体金(金纳米粒子)聚集体(AuNAs)；
S3：在S2的溶液体系中加入0.5mL质量浓度为30％的丙烯酰胺-甲叉双丙烯酰胺溶液，其中丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺的质量比为29:1，用移液器移取2μL的四甲基乙二胺溶液与S1中的溶液混合均匀，随后加入20μL质量浓度10％的过硫酸铵水溶液，充分混合均匀；
S4：将S3中的溶液倒入小烧杯中，置于温度30℃的培养箱中放置5min，形成聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体(PAH-AuNAs)SERS检测基底；
S5：将所形成的PAH-AuNAs基底取出，置于锡箔纸表面，将手持拉曼光谱仪的拉曼探头对准水凝胶表面，调节最佳检测距离，在水凝胶表面不同位置采集SERS光谱。测试采用如海光电RMS1000手持拉曼光谱仪，激发波长采用785nm激光光源，激光功率30mW，采集时间2s。
使用PAH-AuNAs基底对不同浓度R6G的检测如图8所示，检测范围为1×10-8～1×10-6M，校正曲线为Y＝11.59+1.12X，R2＝0.972。
实施例7：PAH-AuNAs基底对不同浓度福美双农药的检测
本发明实施例提供了一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，包括如下步骤：
S1:将1mL浓度为0.2nM的胶体金(金纳米粒子)与20μL福美双溶液用涡旋振荡器混合均匀，在室温条件下放置20min；
S2：在体系中加入60μL质量浓度为1M的氯化钠溶液，用涡旋仪迅速混合均匀，放置30s，促使金纳米粒子发生聚集，产生胶体金(金纳米粒子)聚集体(AuNAs)；
S3：在S2的溶液体系中加入0.5mL质量浓度为30％的丙烯酰胺-甲叉双丙烯酰胺溶液，其中丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺的质量比为29:1，用移液器移取2μL的四甲基乙二胺溶液与S1中的溶液混合均匀，随后加入20μL质量浓度10％的过硫酸铵水溶液，充分混合均匀；
S4：将S3中的溶液倒入小烧杯中，置于温度35℃的培养箱中放置5min，形成聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体(PAH-AuNAs)SERS检测基底；
S5：将所形成的PAH-AuNAs基底取出，置于锡箔纸表面，将手持拉曼光谱仪的拉曼探头对准水凝胶表面，调节最佳检测距离，在水凝胶表面不同位置采集SERS光谱。
使用PAH-AuNAs基底对不同浓度福美双的检测如图9所示，检测范围为5×10-9～2×10-7M，校正曲线为Y＝12.13+1.09X，R2＝0.955。
综上所述，本发明提供了一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，通过金纳米粒子“先聚集再稳定”的策略，既保证金纳米粒子SERS检测的灵敏性，又改善其SERS检测的稳定性。首先将胶体金与待测物混合均匀，随后加入一定量的聚集剂诱导纳米粒子发生聚集，产生金纳米粒子聚集体，形成大量SERS“热点”，然后加入丙烯酰胺-甲叉双丙烯酰胺溶液，少量四甲基乙二胺溶液和过硫酸铵溶液，促使快速形成聚丙烯酰胺水凝胶，基于聚丙烯酰胺水凝胶的束缚作用，避免金纳米粒子的过度聚集和沉降，有效维持金纳米粒子聚集体的稳定和SERS“热点”的分布，形成一种增强性能优异且拉曼信号稳定的SERS基底，用于目标物的SERS光谱检测；
从提高传统胶体金SERS检测稳定性的角度出发，既确保充分的SERS“热点”的生成，又维持SERS信号强度在检测时间内的一致性，对于推动SERS技术在现场原位检测中的应用具有重要意义。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对发明的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明所要保护的范围。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员依然可以在不冲突的情况下，不作出创造性劳动对本发明各实施例中的特征根据情况相互组合、增删或作其他调整，从而得到不同的、本质未脱离本发明的构思的其他技术方案，这些技术方案也同样属于本发明所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将胶体金与待测物混合均匀；
S2：在S1的体系中加入聚集剂并迅速混合均匀，使胶体金发生聚集作用，产生胶体金聚集体；
S3：在S2的体系中加入丙烯酰胺-甲叉双丙烯酰胺溶液，然后加入四甲基乙二胺溶液和过硫酸铵溶液并混合均匀；
S4：将S3获得的混合物倒入烧杯放置于培养箱中，直至形成聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体SERS检测基底；
S5：将S4所形成的SERS检测基底取出，置于锡箔纸表面，将拉曼探头对准水凝胶表面，调节检测距离，在水凝胶表面不同位置采集多个拉曼光谱，计算平均光谱，用于SERS检测。
2.如权利要求1所述的基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于，步骤S1具体为：将1mL浓度为0.05～0.6nM的胶体金与待测物用涡旋振荡器混合均匀，在室温条件下放置15～30min。
3.如权利要求2所述的基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于，步骤S2具体为：在S1的体系中加入60～100μL质量浓度为1M的聚集剂溶液，迅速混合均匀使胶体金发生聚集作用，产生胶体金聚集体。
4.如权利要求3所述的基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于，步骤S3具体为：在S2的体系中加入0.25～2mL质量浓度为30％的丙烯酰胺-甲叉双丙烯酰胺溶液，其中丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺的质量比为29:1，随后用移液器加入2～4μL的四甲基乙二胺溶液和20μL过硫酸铵水溶液并混合均匀。
5.如权利要求4所述的基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于，步骤S4中培养箱的温度为30～40℃，放置时间为5min。
6.如权利要求1所述的基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于，步骤S1中的胶体金为球状，粒径为30～100nm，具有SERS活性。
7.如权利要求1所述的基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于，步骤S2中的聚集剂包括氯化钠、硝酸钠、氯化钾、硝酸钾、盐酸中的一种或多种组合。
8.如权利要求7所述的基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于，步骤S2中的聚集剂加入并迅速混合均匀后，放置10～30s。
9.如权利要求1所述的基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于，步骤S3中的过硫酸铵水溶液需现配现用，质量浓度为10～15％。
10.如权利要求1所述的基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法，其特征在于，步骤S4形成的聚丙烯酰胺水凝胶稳定的胶体金聚集体SERS检测基底，其凝胶强度为328～6206g，胶体金聚集体包覆于聚丙烯酰胺水凝胶网络结构内部。
CN202210523550.6A 2022-05-13 2022-05-13 一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法 Pending CN114813702A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210523550.6A CN114813702A (zh) 2022-05-13 2022-05-13 一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210523550.6A CN114813702A (zh) 2022-05-13 2022-05-13 一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114813702A true CN114813702A (zh) 2022-07-29

Family

ID=82515394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210523550.6A Pending CN114813702A (zh) 2022-05-13 2022-05-13 一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114813702A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115825037A (zh) * 2022-12-07 2023-03-21 南通大学 一种水凝胶负载金纳米粒子sers基底的制备方法及应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115825037A (zh) * 2022-12-07 2023-03-21 南通大学 一种水凝胶负载金纳米粒子sers基底的制备方法及应用
CN115825037B (zh) * 2022-12-07 2023-06-27 南通大学 一种水凝胶负载金纳米粒子sers基底的制备方法及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun et al. Performance enhancement of paper-based SERS chips by shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy
EwanáSmith Surface-enhanced resonance-Raman scattering: An informative probe of surfaces
CN107132212B (zh) 一种表面增强拉曼散射传感器件的制备方法
Zhu et al. Surface-enhanced Raman scattering of 4-mercaptobenzoic acid and hemoglobin adsorbed on self-assembled Ag monolayer films with different shapes
Pu et al. Development of core‐satellite‐shell structured MNP@ Au@ MIL‐100 (Fe) substrates for surface‐enhanced Raman spectroscopy and their applications in trace level determination of malachite green in prawn
Maleki et al. Application of polyacrylonitrile nanofibers decorated with magnetic carbon dots as a resonance light scattering sensor to determine famotidine
Zhao et al. Rapid Detection of Sildenafil Drugs in Liquid Nutraceuticals Based on Surface‐Enhanced Raman Spectroscopy Technology
Zimbone et al. Rotational dynamics of gold nanoparticle chains in water solution
Zhang et al. Nonuniform distribution of capping ligands promoting aggregation of silver nanoparticles for use as a substrate for SERS
Wang et al. Self-assembly of silver nanoparticles as high active surface-enhanced Raman scattering substrate for rapid and trace analysis of uranyl (VI) ions
Pham et al. Sensitive and selective detection of 4-aminophenol in the presence of acetaminophen using gold–silver core–shell nanoparticles embedded in silica nanostructures
Peng et al. Hydrophobic AgNPs: one-step synthesis in aqueous solution and their greatly enhanced performance for SERS detection
He et al. Facile construction of silver nanocubes/graphene oxide composites for highly sensitive SERS detection of multiple organic contaminants by a portable Raman spectrometer
Zhu et al. Self-assembled Ag nanoparticles for surface enhanced Raman scattering
Huang et al. A sensitive electrochemical sensor based on ion imprinted polymers with gold nanoparticles for high selective detecting Cd (II) ions in real samples
CN114813702A (zh) 一种基于聚集再稳定策略的表面增强拉曼光谱检测方法
CN106645085B (zh) 基于超支化纳米结构的表面增强拉曼生物分子检测方法
Wu et al. Novel sensor array distinguishes heavy metal ions based on multiple fluorescence channels from dendritic mesoporous silica nanoparticles
Zhao et al. Chiroptical-responsive nanoprobe for the optosensing of chiral amino acids
Albini et al. Glass supported SERS chips for emerging pollutant analyses
Luo et al. Catalytic hairpin assembly-mediated SERS biosensor for double detection of MiRNAs using gold nanoclusters-doped COF substrate
CN116285961B (zh) 荧光纳米金簇的制备方法及其快速检测铅离子的方法
Miyazaki et al. Gold conjugated-magnetite nanoparticles for magnetic concentration towards reproducibility and repeatability of SERS measurements
Wang et al. SERS-active immunoassay kit for SARS-CoV‑2 mediated by the cooperative chemical and electromagnetic effects of MXene modified with gold nanowires
Lin et al. Quantitative SERS measurements by self-assembled ultra-smooth Au nanosphere superlattice with embedded internal reference

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination