一种强拉曼信号的纳米颗粒的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于拉曼光谱用纳米材料技术领域，具体涉及一种强拉曼信号的纳米颗粒的制备方法。
【背景技术】
[0002]表面增强拉曼光谱(SERS)技术是一种能够测定靶标指纹图谱的光谱检测技术。(1、Wang, Y.；Yan, B.；Chen, L.Sers Tags:Novel Optical Nanoprobes forB1analysis [J], Chem.Rev.2013，113，1391-1428)从二十世纪 70 年代发现表面增强拉曼散射现象以后，表面增强拉曼光谱由于具有多靶标检测能力、抗光漂白特性、高空间分辨率和不被水分子干扰等优点，被广泛的应用于化学传感、环境检测和生物成像。(2N Camp1n, A.；Kambhampati, P.Surface-Enhanced Raman Scattering [J].Chem.Soc.Rev.1998，27，241-250 ;3、Camden, J.P.；Dieringer, J.A.;Zhao，J.；Van Duynej R.P.Controlled Plasmonic Nanostructures for Surface-Enhanced Spectroscopyand Sensing [J].Acc.Chem.Res.2008，41，1653-1661 ;4、Li, J.F.;Huang，Y.F.；Ding, Y.；Yang, Z.L.；Li, S.B.；Zhou, X.S.；Fan, F.R.；Zhang, ff.；Zhou, Z.Y.；WuDe, Y.；RenjB.；ffang, Z.L.;Tian，Z.Q.Shell-1solated Nanoparticle-Enhanced RamanSpectroscopy [J].Nature 2010，464，392-395)目前，制备拉曼信号强且均一的纳米颗粒作为信号标签(SERS tags)进行靶标检测和生物成像已经成为研究的热点。但是，由于纳米颗粒粒径和形貌的不同、拉曼信号分子的脱附和热点随机分布等原因，目前合成拉曼信号强且均一的SERS tags仍存在较大困难。(5、Fang，Y.;Seong，N.-H.;Dlott，D.D.Measurement of the Distribut1n of Site Enhancements in Surface-EnhancedRaman Scattering [J].Science 2008，321，388-392 ;6、Graham,D.;Thompson，D.G.；Smith, ff.E.；Faulds, K.Control of Enhanced Raman Scattering Using a DNA-BasedAssembly Process of Dye-Coded Nanoparticles[J].Nat.Nanotechnol.2008, 3, 548-551 ；7、Qian, X.M.;Nie，S.M.Single-Molecule and Single-Nanoparticle Sers: FromFundamental Mechanisms to B1medical App Iicat 1ns[J].Chem.Soc.Rev.2008，37，912-920)因此，发展廉价、简便、快速的方法制备拉曼信号强且均一的纳米颗粒有重要的意义。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种强拉曼信号的纳米颗粒的制备方法。
[0004]本发明的具体技术方案如下:
[0005]一种强拉曼信号的纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤:
[0006](I)将氯金酸溶液在连续搅拌下煮沸回流，同时匀速加入柠檬酸钠溶液以还原氯金酸形成粒径12?14nm金纳米颗粒，得金纳米颗粒溶液，其中氯金酸溶液与柠檬酸钠溶液的体积比为100:1?1.5，且氯金酸溶液中含有0.01?0.02*1:%的氯金酸，梓檬酸钠溶液中含有2.8?3.5wt%的柠檬酸钠；
[0007](2)在上述金纳米颗粒溶液中加入巯基聚乙二醇溶液和拉曼报告分子溶液，室温下混勾反应20?25min，13000?15000rpm离心10?12min，去上清液，留沉淀，得到修饰有拉曼报告分子的核心，其中巯基聚乙二醇的分子量为0.75?20kDa，巯基聚乙二醇在该步骤的反应体系中的浓度为0.2?5 μ M，拉曼报告分子在该步骤的反应体系中的浓度为20?500 μΜ，巯基聚乙二醇与拉曼报告分子的质量比为2.68?67:100，巯基聚乙二醇和拉曼报告分子的总质量与金纳米颗粒的质量比为0.176?4.4:100 ;
[0008](3)用普朗尼克F127溶液重悬上述修饰有拉曼报告分子的核心，再加入硝酸银溶液和对苯二酚溶液，室温混匀反应30?40min，以在上述核心上包裹银壳层，上述普朗尼克F127溶液中普朗尼克F127的浓度为0.1?1.0wt %，对二苯酚在该步骤的反应体系中的浓度为0.4?5mM，硝酸银在该步骤的反应体系中的浓度为0.08?2mM ;
[0009](4)向步骤(3)制得的物料中加入抗坏血酸溶液和氯金酸溶液，室温混匀反应30?40min后，80?95°C退火10?50min，即得间隙含有拉曼报告分子的所述强拉曼信号的纳米颗粒，其中抗坏血酸在该步骤的反应体系中的浓度为6.4?15mM，氯金酸在该步骤的反应体系中的浓度为0.32?8mM。
[0010]在本发明的一个优选实施方案中，所述拉曼报告分子包括结晶紫、碱性品红和罗丹明。
[0011]进一步优选的，所述巯基聚乙二醇在步骤(2)的反应体系中的浓度为0.5?2μΜ。
[0012]进一步优选的，所述拉曼报告分子在步骤(2)的反应体系中的浓度为50?200 μ M0
[0013]进一步优选的，所述步骤(3)中普朗尼克F127溶液中普朗尼克F127的浓度为0.1 ?0.5wt%。
[0014]进一步优选的，所述对二苯酚在步骤(3)的反应体系中的浓度为0.4?2mM。
[0015]进一步优选的，所述硝酸银在步骤(3)的反应体系中的浓度为0.2?0.8mM。
[0016]进一步优选的，所述抗坏血酸在步骤(4)的反应体系中的浓度为6.4?12.8mM。
[0017]进一步优选的，所述氯金酸在步骤(4)的反应体系中的浓度为0.8?3.2mM。
[0018]进一步优选的，所述步骤(4)的退火时间为20?40min。
[0019]本发明的有益效果是:
[0020](I)本发明的制备方法利用mPEG-SH在金种子表面固定拉曼报告分子，避免在金种子上修饰拉曼报告分子偶联的巯基DNA，简化了合成过程；
[0021](2)本发明的制备方法利用普朗尼克F127隔绝金核和银壳层，提高颗粒拉曼信号增强能力；
[0022](3)本发明的制备方法利用氯金酸刻蚀银壳层，在金核与银壳层之间形成纳米间隙，使间隙中的拉曼报告分子处于均匀分布热点当中，极大的增强了颗粒的拉曼信号；
[0023](4)本发明制备的纳米颗粒的处于间隙中的拉曼报告分子由于热点分布均一，拉曼信号强度增加相近，使纳米颗粒的拉曼信号偏差小、重现性好，可用于定量检测；
[0024](5)本发明的制备方法与传统方法相比，此法廉价、简单、高效、通用性强，为强拉曼信号纳米颗粒在生物分析和生物医学中的应用提供新的平台。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的强拉曼信号的纳米颗粒的合成原理图。
[0026]图2(A)为本发明实施例1的步骤⑴制备的金纳米颗粒(core)的透射电镜图；(B)为本发明实施例1步骤(3)制备的具有银壳层的核心(coreOAg)的透射电镜图；(C)为本发明实施例1步骤(4)制备的强拉曼信号纳米颗粒(coreOAgAu)的透射电镜图，(D)为上述core、coreiAg和coreOAgAu的紫外-可见吸收光谱图。
[0027]图3(A)为本发明实施例1制备的强拉曼信号的纳米颗粒的间隙结构的线性金元素分析表征图，其中插图为该强拉曼信号的纳米颗粒的扫描-投射电镜图；(B)为该强拉曼信号的纳米颗粒间隙大小的统计分析图；(C)该强拉曼信号的纳米颗粒的金元素的X射线光电子能谱表征图；(D)该强拉曼信号的纳米颗粒的银元素的X射线光电子能谱表征图。
[0028]图4为本发明实施例1制备的该强拉曼信号的纳米颗粒的合成条件优化:(A)为不同浓度mPEG-SH ; (B)为不同浓度结晶紫；(C)为不同浓度普朗尼克F127 ; (D)为不同浓度氯金酸。
[0029]图5(A)为不同波长激光激发本发明实施例1制备的强拉曼信号的纳米颗粒的拉曼光谱图；(B)为不同波长激光激发本发明实施例1制备的强拉曼信号的纳米颗粒的拉曼信号强度图；(C)为本发明实施例1制备的强拉曼信号的纳米颗粒包裹不同拉曼信号分子的拉曼光谱图；(D)为对比不同批次本发明实施例1制备的强拉曼信号的纳米颗粒和寡聚纳米颗粒SERS信号偏差。
[0030]图6(A)为结晶紫为拉曼报告分子的本发明实施例1制备的强拉曼信号的纳米颗粒的拉曼信号强度的标准工作曲线；(B)为罗丹明为拉曼报告分子的强拉曼信号的纳米颗粒的拉曼信号强度的标准工作曲线。
【具体实施方式】
[0031]以下通过【具体实施方式】结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
[0032]实施例1
[0033]本实施例的技术路线如图1所示，具体