一种对PCBs高灵敏分析的SERS基底的制备方法与流程

本发明涉及化学物检测技术领域，尤其涉及一种对pcbs高灵敏分析的sers基底的制备方法。

背景技术

目前，表面增强拉曼光谱(surfaceenhancedramanspectroscopy,sers)是入射光激发纳米尺度金属材料产生的一种拉曼散射增强效应。sers可实现对单分子的快速超敏检测，与普通拉曼散射信号相比，信号增强10⁴～10¹⁴倍。同时与传统分析手段相比，sers技术容易与普遍商业化的便携式拉曼光谱仪进行匹配，为现场速测提供条件，而构筑活性高、稳定性强的增强基底，是利用sers技术实现对目标物高灵敏、定量分析的关键。

多氯联苯(pcbs)是持久性有机污染物(pops)中具有典型代表的一类化合物，它有209种结构相似的同系物，其具有较强的毒性、生物富集性，环境持久性、长距离迁移等特性，现有应用sers技术对pcbs进行分析的方法包括：(1)构筑高密度“增强热点”的复合基底，这些基底具有高密度的增强热点，pcbs在基底表面增强磁场作用下实现拉曼信号增强；(2)对增强基底表面进行适配体、环糊精(β-cd)、谷胱甘肽等功能化修饰，从而“捕获”目标pcbs实现拉曼信号增强；(3)利用石墨烯-贵金属纳米粒子作为杂交基底，充分利用石墨烯疏水亲水双重性质，以及石墨烯和贵金属的双重拉曼增强效应，实现pcbs的富集与拉曼信号增强，如还原氧化石墨烯(rgo)负载纳米银(agnps@rgo)增强基底，对pcb-77进行sers检测，灵敏度达10^-8m；(4)目标物结构转化，利用—sh3等官能团对目标pcbs进行化学结构修饰，再进行sers分析，如用—sh3将待测pcb77转化成pcb77—sh3后，对pcb77—sh3进行sers分析，发现检测灵敏度从10^-5m提高至10^-8m。

而现有的利用sers对pcbs分析的方法存在一些亟需改进的地方：(1)报道的溶胶型增强基底是利用纳米粒子聚集产生“增强热点”来实现对pcbs的光谱信号增强，但纳米粒子“热运动”带来的增强热点分布不规律，目标pcbs在纳米粒子表面的吸附方式随机，导致光谱增强信号重现性差，需要提高增强基底的稳定性；(2)现有报道多数针对pcb标准溶液，但实际样品基质复杂，基质中其它干扰物质存在竞争吸附基底表面现象。因此，在实际样品的sers分析中，需要配套相应的技术来提高sers分析的选择性；(3)由于pcbs的疏水性质，难以直接与增强基底表面相互作用，现有方法多采用对增强基底表面进行化学修饰来实现目标pcbs的富集与信号增强，基底修饰过程较为复杂和繁琐；(4)已报道sers分析方法基本只针对单个pcb，但在实际样品中，多种pcbs将同时存在，且国内外也多通过测定6或7种指示性pcbs来进行污染水平的监测与评价。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种对pcbs高灵敏分析的sers基底的制备方法，利用该方法制备的复合基底可以实现对复杂基质中7种指示性pcbs的多靶标、超敏分析，具有高灵敏、高通量的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种对pcbs高灵敏分析的sers基底的制备方法，所述方法包括：

步骤1、首先以乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，甲基丙烯酸为功能单体，偶氮二异庚腈为引发剂，利用沉淀聚合技术，制备羧酸基修饰的基础粒子；

步骤2、在所述基础粒子的表面偶联金属纳米颗粒，形成以金属纳米颗粒包覆基础粒子的复合核层；

步骤3、然后利用种子乳液聚合的包覆方式在所述复合核层的表面修饰分子印迹材料，构建相应的二元分析体系，并将其作为表面增强拉曼光谱的复合基底；

其中，所述分子印迹材料是所述二元分析体系中对待检测的指示性多氯联苯的识别单元；

所述金属纳米颗粒是所述二元分析体系中对待检测的指示性多氯联苯的增强单元。

在步骤1中，进一步通过单体用量控制所制备的基础粒子的粒径在400nm左右。

步骤2的具体过程为：

首先通过半胱氨酸在所述基础粒子的表面修饰高密度的巯基；

再以该巯基作为功能团，在表面偶联金属粒子，形成金属纳米颗粒负载层，并由此得到以金属纳米颗粒包覆基础粒子的共价结合物作为复合核层。

在步骤3中，构建二元分析体系的过程具体为：

以所述复合核层为母核，甲基丙烯酸为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂以及模板分子为分子印迹材料前体液，通过种子乳液聚合的包覆方式，将分子印迹材料修饰到所述复合核层的表面；

再使用甲醇/乙酸去除模板分子，获得相应的二元分析体系。

在步骤3获得所述二元分析体系之后，将该二元分析体系用于测定食品、农产品、饲料和畜产品基质中7种指示性多氯联苯的表面增强拉曼光谱分析，具体包括：

采集7种指示性多氯联苯的表面增强拉曼光谱以及其混合物的表面增强拉曼光谱；

通过偏最小二乘法建立多氯联苯单体、7种多氯联苯混合体系的拉曼特征吸收与浓度关系及预测模型；

基于所述模型获得7种多氯联苯的总量和分量。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法制备的复合基底可以实现对复杂食品基质中7种指示性pcbs的多靶标、超敏分析，具有高灵敏、高通量的特点，对复杂样品基质中pcbs的检测限达到10.0ng/g，在检测灵敏度和检测通量方面优于文献报道的其他方法，检测时间不超过10min。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的对pcbs高灵敏分析的sers基底的制备方法流程示意图；

图2为本发明实施例所述aunps@mip二元分析体系的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。如图1所示为本发明实施例提供的对pcbs高灵敏分析的sers基底的制备方法流程示意图，所述方法包括：

步骤1、首先以乙二醇二甲基丙烯酸酯egdma为交联剂，甲基丙烯酸maa为功能单体，偶氮二异庚腈abdv为引发剂，利用沉淀聚合技术，制备羧酸基修饰的基础粒子。

该步骤中，进一步通过单体用量控制所制备的基础粒子的粒径在400nm左右(透射电镜表征)。

步骤2、在所述基础粒子的表面偶联金属纳米颗粒aunps，形成以金属纳米颗粒aunps包覆基础粒子的复合核层。

该步骤的具体过程为：

首先通过半胱氨酸在所述基础粒子的表面修饰高密度的巯基(—sh)；

再以该巯基作为功能团，在表面偶联金属au粒子，形成金属纳米颗粒aunps负载层，并由此得到以金属纳米颗粒aunps包覆基础粒子的共价结合物作为复合核层。

步骤3、然后利用种子乳液聚合sep的包覆方式在所述复合核层的表面修饰分子印迹材料mip，构建相应的aunps@mip二元分析体系，并将其作为表面增强拉曼光谱的复合基底；

分子印迹材料(mip)具有较强的类特异性识别能力，该步骤构建二元分析体系的过程具体为：

首先以所述复合核层为母核，甲基丙烯酸maa为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯egdma为交联剂以及模板分子(pcb15)为分子印迹材料mip前体液，通过种子乳液聚合(seededemulsionpolymerization，sep)的包覆方式，将分子印迹材料mip修饰到所述复合核层的表面；

再使用甲醇/乙酸(90:10，v/v)去除模板分子(pcb15)，获得相应的aunps@mip二元分析体系。

如图2所示为本发明实施例所述aunps@mip二元分析体系的结构示意图，参考图2：上述分子印迹材料mip是所述二元分析体系中对待检测的指示性多氯联苯pcbs的识别单元；金属纳米颗粒(如aunps)是所述二元分析体系中对待检测的指示性多氯联苯pcbs的sers增强单元。

另外，在步骤3获得所述二元分析体系之后，还可以将该二元分析体系用于测定食品、农产品、饲料和畜产品等基质中7种指示性多氯联苯pcbs的表面增强拉曼光谱sers分析，具体包括：

采集7种指示性多氯联苯pcbs的表面增强拉曼光谱以及其混合物的表面增强拉曼光谱；

通过偏最小二乘法(partialleastsquares，pls)建立多氯联苯pcbs单体、7种多氯联苯pcbs混合体系的拉曼特征吸收与浓度关系及预测模型；

通过变量筛选方法对有效变量进行筛选，优化定量分析模型，基于所述模型获得7种多氯联苯pcbs的总量和分量。

值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

综上所述，本发明实施例所述方法制备的复合基底可以实现对复杂食品基质中7种指示性pcbs的多靶标、超敏分析，具有高灵敏、高通量的特点，对复杂样品基质中pcbs的检测限达到10.0ng/g，在检测灵敏度和检测通量方面优于文献报道的其他方法，检测时间不超过10min。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。