Ag-SiO2光子晶體編碼微球的可控制備及其SERS應(yīng)用研究.pdf

1、表面增強(qiáng)拉曼散射(surface enhanced Raman scattering，SERS)技術(shù)以其獨(dú)特的譜帶窄、靈敏度高、檢測(cè)速度快和無(wú)損等優(yōu)勢(shì)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物分析等方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。獲得高質(zhì)量的SERS拉曼光譜離不開穩(wěn)定高效的SERS活性基底的制備，因此制備高靈敏性和高重現(xiàn)性的基底材料是我們研究的重點(diǎn)。同時(shí)隨著納米科學(xué)和材料制備技術(shù)的快速發(fā)展，以及SERS技術(shù)顯著的進(jìn)步，人們已不再滿足于SERS基底材料單一的增強(qiáng)作用

2、，而是會(huì)考慮是否多功能化，可操作性、材料的性價(jià)比、檢測(cè)的靈敏度以及實(shí)際應(yīng)用性等方面。在本論文中，將SiO2光子晶體微球引入到SERS技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)構(gòu)建銀納米粒子與SiO2光子晶體微球的復(fù)合體系，結(jié)合銀納米粒子的電磁場(chǎng)增強(qiáng)作用和光子晶體的結(jié)構(gòu)特征，制備了一種高靈敏性，穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)SERS活性基底，并利用光子晶體本身的編碼特性，與SERS信號(hào)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了多元分析檢測(cè)。為SERS活性基底的設(shè)計(jì)制備提供了一個(gè)新的研究思路，并將推動(dòng)超高靈敏度多

3、組分SERS生物分析技術(shù)的發(fā)展。論文主要研究結(jié)果如下:
　　(1)通過(guò)改進(jìn)的St(o)ber方法成功制備了粒徑不同的二氧化硅納米微球，利用微流控、高溫?zé)Y(jié)技術(shù)制備了高質(zhì)量的SiO2光子晶體微球，該微球編碼準(zhǔn)確、穩(wěn)定。通過(guò)原位還原法將銀納米粒子固定在表面功能化修飾氨基后的SiO2光子晶體微球表面，制備得Ag/SiO2光子晶體編碼微球，并通過(guò)吸附4-MBA研究其SERS性能，最后應(yīng)用到孔雀石綠的檢測(cè)上。研究發(fā)現(xiàn)這三種反射峰光譜(470

4、 nm，538 nm，625 nm)的SiO2光子晶體微球負(fù)載不同Ag量用作SERS活性基底對(duì)4-MBA的增強(qiáng)效果亦不同，以反射峰為538nm，還原AgNO3濃度為0.8 mg/mL時(shí)，Ag/SiO2光子晶體編碼微球的SERS增強(qiáng)效果最佳。該基底對(duì)孔雀石綠的檢測(cè)達(dá)到10-14 g/mL，具有較高的靈敏性和較寬的線性范圍。
　　(2)將Ag/SiO2光子晶體編碼微球應(yīng)用到多元腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)，首先將編碼好的微球(537nm和625 n

5、m)分別與CEA和AFP抗體偶聯(lián)，得到固相免疫載體，然后制備拉曼信號(hào)放大探針(4-MBA/抗體/AgNPs)，最后將兩者加入到AFP和CEA雙組份待測(cè)抗原溶液中，形成“固相抗體—待測(cè)抗原—拉曼信號(hào)放大探針”三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)，通過(guò)拉曼信號(hào)檢測(cè)抗原濃度，并通過(guò)微球的反射光譜進(jìn)行解碼，得出單組份測(cè)試結(jié)果。我們利用檢測(cè)到的SERS信號(hào)和光子晶體編碼信號(hào)成功實(shí)現(xiàn)了多元檢測(cè)，并且交叉干擾很小，使檢測(cè)限達(dá)到10-15 g/mL，提高了生物檢測(cè)的高靈敏度

6、。
　　(3)在pH=12.0堿性溶液中，通過(guò)控制腐蝕溫度和腐蝕時(shí)間，成功制備出非密堆積面心立方(FCC)結(jié)構(gòu)SiO2光子晶體微球，結(jié)果表明，隨著腐蝕溫度和腐蝕時(shí)間的增加，非密堆積FCC結(jié)構(gòu)SiO2光子晶體微球的納米間隙也在不斷增大。利用靜電吸附和原位還原法成功將銀納米粒子包覆在微球之上，其納米間隙和金屬粒子構(gòu)成大量SERS“熱點(diǎn)”，對(duì)探針?lè)肿?-MBA展現(xiàn)了較高的重復(fù)性和穩(wěn)定性，并成功應(yīng)用到生物分子的檢測(cè)，檢測(cè)線性范圍較寬，具有