一种简单制备高灵敏高稳定性的拉曼增强基底的方法与流程

本发明属于分子信号检测技术领域，涉及一种简单制备高灵敏高稳定性的拉曼增强基底的方法。

背景技术：

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

近年来，表面增强拉曼散射(sers)技术作为一种特异性检测手段，凭借其具备检测快、高灵敏度、无损检测、高准确度等特点，被广泛应用于生物化学领域。拉曼散射光与入射光相比强度非常小，正常情况下无法被有效检测。最常见的解决方案是通过制备sers基底，以克服传统拉曼光谱信号低的缺点。目前，关于制备sers基底已经有大量的研究，其增强效果甚至可以达到单分子检测水平。

据本发明的发明人研究了解，目前sers技术并没有得到普及，而阻碍其推广的重要因素就是技术成本。通常制备拉曼基底时，为保证灵敏度，需要构建贵金属的热点和适合的微观结构形成强烈的等离子体共振。然而，当前无论哪种方法都需要繁琐的制备过程、精密的实验器材和高昂的技术成本，只适用于实验室研究，无法形成普及。这是限制sers在工业领域和生活领域推广使用的重要局限。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种简单制备高灵敏高稳定性的拉曼增强基底的方法，本发明通过简单快速的制备方法即可制备兼高灵敏度和高稳定性于一体的拉曼增强检测基底，且制备过程重复性极高，无需任何专业实验仪器和专业技巧。因此，其具有良好的推广应用价值和实用性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种简单制备高灵敏高稳定性的拉曼增强基底的方法，采用安替福明对铜箔进行浸泡处理，使铜箔表面被氧化并生长出氧化铜的纳米束结构，然后使金纳米颗粒附着在氧化铜上，获得拉曼增强基底。

本发明经过实验发现，采用该方法制备的拉曼增强基底能够对罗丹明6g进行检测，该方法制备过程简单，无需任何专业实验仪器和专业技巧。

另一方面，一种拉曼增强基底，由上述方法制备获得。

第三方面，一种上述拉曼增强基底在检测罗丹明6g中的应用。

第四方面，一种表面增强拉曼散射的检测方法，采用安替福明对铜箔进行浸泡处理，使铜箔表面被氧化并生长出氧化铜的纳米束结构，将金纳米颗粒与待测溶液混合后滴加在上述拉曼增强基底表面，然后检测拉曼信号。

本发明经过实验发现，采用该方法能够进一步提供拉曼信号强度。

本发明的有益效果为：

(1)本发明制备的拉曼增强检测基底具有优秀的灵敏度，均匀性和稳定性，因此测得的拉曼信号非常可靠。

(2)本发明制备过程重复性极高，并且无需任何专业实验仪器和专业技巧。

(3)本发明制作过程简单，所需药品均可从简单途径购得。

(4)本发明提供的检测方法，可以将取样和制备过程同时完成，可进一步提高拉曼信号。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1制备拉曼增强基底过程中在铜箔表面生长氧化铜纳米线的图片；

图2为本发明实施例1制备的拉曼增强基底的扫描电子显微镜图像；

图3为本发明实施例1制备的拉曼增强基底检测不同浓度的r6g的拉曼光谱；

图4为本发明实施例1制备的拉曼增强基底上随机选取10点测浓度10^-6m的r6g的拉曼光谱；

图5为图4中613cm^-1的特征峰强度的柱状对比图；

图6为本发明实施例1制备的拉曼增强基底在放置0天、5天、10天、20天、30天后的基底表面测得的10^-6m的r6g的拉曼光谱中613cm^-1的特征峰强度曲线图；

图7为本发明实施例2和实施例3检测的拉曼光谱对比图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了解决现有拉曼基底制备要求高的缺陷，本发明提出了一种简单制备高灵敏高稳定性的拉曼增强基底的方法。

本发明的一种典型实施方式，提供了一种简单制备高灵敏高稳定性的拉曼增强基底的方法，采用安替福明对铜箔进行浸泡处理，使铜箔表面被氧化并生长出氧化铜的纳米束结构，然后使金纳米颗粒附着在氧化铜上，获得拉曼增强基底。

本发明经过实验发现，采用该方法制备的拉曼增强基底能够对罗丹明6g进行检测，该方法制备过程简单，无需任何专业实验仪器和专业技巧。

该实施方式的一种或多种实施例中，安替福明的浓度为20～30％(质量分数)。

该实施方式的一种或多种实施例中，采用安替福明浸泡处理时间为60～90s。

为了防止铜箔表面杂质对纳米束结构的影响，该实施方式的一种或多种实施例中，浸泡处理前清洗去除表面杂质。

该系列实施例中，依次采用丙酮、乙醇和水进行洗涤。

为了防止铜箔表面氧化物对纳米束结构的影响，该实施方式的一种或多种实施例中，浸泡处理前，对铜箔表面进行酸洗。

该系列实施例中，采用盐酸对铜箔表面进行酸洗。采用质量分数为5～15％的盐酸。

该系列实施例中，酸洗过程为将铜箔置于酸中浸泡，时间为5～15min。

该实施方式的一种或多种实施例中，安替福明浸泡处理后，采用乙醇进行冲洗。

该实施方式的一种或多种实施例中，使金纳米颗粒附着在氧化铜上方式为：将金纳米颗粒溶液滴加至铜箔表面，干燥。

本发明的另一种实施方式，提供了一种拉曼增强基底，由上述方法制备获得。

本发明的第三种实施方式，提供了一种上述拉曼增强基底在检测罗丹明6g中的应用。

本发明的第四种实施方式，提供了一种表面增强拉曼散射的检测方法，采用安替福明对铜箔进行浸泡处理，使铜箔表面被氧化并生长出氧化铜的纳米束结构，将金纳米颗粒与待测溶液混合后滴加在上述拉曼增强基底表面，然后检测拉曼信号。

经过实验发现，该方法能够进一步提供拉曼信号强度。

铜箔浸泡处理过程与浸泡处理的前处理过程与简单制备高灵敏高稳定性的拉曼增强基底的方法一致。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

材料

铜箔(99.9％)，丙酮(ch3coch3，ar，99.5％)，酒精(c2h6o，99.7％)，盐酸(hcl，37％)，罗丹明6g(c28h31n2o3cl，ar)和安替福明溶液(naclo，cp)购自国药控股化学试剂有限公司。

金纳米颗粒溶液购自江苏先丰纳米材料科技有限公司。

实施例1

简单制备高灵敏高稳定性的拉曼增强基底的制备流程：

(1)将铜箔依次用丙酮，乙醇和去离子水依次洗涤5分钟。

(2)然后，将步骤(1)中的铜箔浸入盐酸(质量百分数为10％)中10分钟以去除表面氧化物，然后用去离子水和乙醇冲洗，并等待其自然干燥。

(3)将步骤(2)中的铜箔浸入稀释的安替福明溶液中(质量百分数为25％)中浸泡80s，铜箔上生长出氧化铜的纳米束。

(4)将步骤(3)中的铜箔用酒精冲洗，并用吹风机吹干。

(5)将步骤(4)中的衬底取出，滴加10μl金纳米颗粒溶液(稀释为原液的0.5倍)，并等其自然干燥。

(6)将待测样品滴在衬底上，自然干燥后测试。

实施例2

简单制备高灵敏高稳定性的拉曼增强基底的制备流程：

(1)将铜箔依次用丙酮，乙醇和去离子水依次洗涤5分钟。

(2)然后，将步骤(1)中的铜箔浸入盐酸(质量百分数为10％)中10分钟以去除表面氧化物，然后用去离子水和乙醇冲洗，并等待其自然干燥。

(3)将步骤(2)中的铜箔浸入稀释的安替福明溶液中(质量百分数为25％)中浸泡80s，铜箔上生长出氧化铜的纳米束。

(4)将步骤(3)中的铜箔用酒精冲洗，并用吹风机吹干。

(5)将步骤(4)中的衬底取出，滴加5μl金纳米颗粒溶液(稀释为原液的0.5倍)，并等其自然干燥。

(6)将5μl待测样品滴在衬底上，自然干燥后测试。

实施例3

(1)将铜箔依次用丙酮，乙醇和去离子水依次洗涤5分钟。

(2)然后，将步骤(1)中的铜箔浸入盐酸(质量百分数为10％)中10分钟以去除表面氧化物，然后用去离子水和乙醇冲洗，并等待其自然干燥。

(3)将步骤(2)中的铜箔浸入稀释的安替福明溶液中(质量百分数为25％)中浸泡80s，铜箔上生长出氧化铜的纳米束。

(4)将步骤(3)中的铜箔用酒精冲洗，并用吹风机吹干。

(5)取5μl金纳米颗粒溶液和5μl待测溶液充分混合，然后直接滴加在纳米束上。干燥后，进行拉曼测试。

对实施例1～3制备过程的结构及性能表征如下。

首先，将清洗后铜箔浸入稀释的安替福明溶液中(25％)中浸泡80s，然后用乙醇冲洗，并用吹风机吹干后，表面长出纳米线结构，其生长过程的图像显示于图1及sem(扫描电子显微镜)的图像显示于图2。

之后，本发明将上述铜箔剪成0.8×0.8cm的小片，将购得的金纳米颗粒溶液和水同比例混合稀释，取10μl滴在小片上，等其自然干燥，便可作为拉曼增强基底。如图2所示，几根氧化铜线生长在一起，其中空的内部结构具有强烈的毛细作用，带有金纳米颗粒的溶液会自发沿着线向上流动并蒸发。在此过程中金纳米颗粒会自发聚集在线的顶部，形成强烈的拉曼热点。另一方面，探针分子可以提前和金纳米颗粒混合，这可使探针分子聚集在高增强区域，进一步提高灵敏度。

为检验灵敏度，选用常用罗丹明6g作为探针分子进行测试。每一次在基底上滴加5μl的罗丹明r6g的水溶液，并等其自然干燥后进行测试。

拉曼测试使用拉曼共焦显微光谱仪(labramhrevolution)进行检测。参数设置为，每8s获取一次信号，探测器重复曝光两次，每秒显示实时采集图像，光强设置为0.48mw，激光选取532nm波长，光栅设置为1800gr/mm。

选用不同浓度的罗丹明r6g分别进行测试，来对基底的增强效果进行评估。浓度为10^-5m～10^-8m罗丹明r6g被测得的拉曼图谱显示于图3。

为证明其具有高均匀性，图4显示的是在基底表面随机取十个位置测得的10^-6m的r6g的拉曼光谱，图5显示的是图4中613cm^-1的特征峰强度。

为证明其具有高稳定性，图6显示的是在放置1天、5天、10天、20天、30天后的基底表面测得的浓度为10^-6m的r6g的拉曼光谱中613cm^-1的特征峰强度。

另外，本发明通过提前混合探针分子，进行对比试验。将5μl金纳米颗粒溶液和5μl10^-6m的罗丹明r6g溶液混合(实施例3)，并滴加在基底上，干燥后测得的拉曼信号和测得依次滴加相同浓度的金纳米颗粒和r6g溶液(实施例2)的对比如图7。可以看见信号提高近五倍。证明使用此方法处理可以进一步提升灵敏度，这主要证明了通过这个方法可以让待测分子集中分布在高增强区域。这一点，对于微量痕量检测是很重要的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。