专利名称：高效检测生物大分子和微生物纳米银膜制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高效检测生物大分子和微生物的纳米银膜，属于纳米应用 技术领域。
背景技术：
表面增强拉曼光谱技术，由于可检测到单个分子近年来在物理、化学、生 物等各方面都得到了广泛的应用，在生物大分子、微生物的检测中碰到的一个 具体的问题是如何使得制备的表面增强基底，增强效果好，重复性好。现有 的常用的表面增强银质基底有银胶、银岛和纳米银膜。
银胶自从上世纪七十年代用化学还原方法制得以来，制备技术已经日趋成 熟，广泛应用于拉曼光谱表面增强当中。但是，银胶由于纳米银颗粒在胶体中 分散不均匀，所产生的电场增强作用没有别的基底好，所以增强效果不是很好。 另外正是这种纳米银的分散状态，使得做出来的拉曼光谱的重复性相当不好， 即使后来有人用加凝聚剂的方法改善了这种缺陷，但是一般测试生物大分子和 微生物的时候，效果仍然不是很理想。
银岛作为拉曼光谱表面增强的基底时间不长，但是现在研究的人也是很多。 作为银岛，他的表面增强机理也是由于聚集在一起的银颗粒产生的电场作用而
产生的。但是由于银岛类似于生活中的分散的小岛，两个银岛间的距离非常的 大，所以增强效果不是很理想，虽然现在有人通过控制银岛之间的距离和银岛 的大小来提高增强效果，但是到目前为止增强效果还不足以把它用作大规模的 实际应用当中。
纳米银膜是常用的一种表面增强基底，目前常用的有用激光平板溅射和 化学还原制备的两种。激光平板溅射的方法可以制备出颗粒均匀排列整齐的银 膜，并且通过改变平板上的孔距来改变纳米银颗粒之间的间距，从而来寻找较 好的增强效果。利用平板溅射的方法做出的纳米银膜表面增强拉曼散射的重复 性比较好，但是由于做出的银膜多数为单层银膜，所形成的"热点效应"或"热 链接效应"不是很明显，在做小分子颗粒的时候效果很好，因为小分子颗粒可 以很容易的和纳米银颗粒结合，但是在做生物大分子颗粒或微生物的时候就不 行了，因为生物大分子和微生物的大小不定，对于大小和间距都固定的银膜来 说，不可能让很多的待检测颗粒很好的与纳米银颗粒结合，所以在做类似于生 物大分子和微生物的表面增强拉曼光谱的时候效果很不理想。并且激光平板溅 射的方法要用到大功率激光器等昂贵的器件，所以制备的成本是相当高的。化 学还原的方法可以制备出各种形状的纳米颗粒银膜，例如树叶形状的，花朵形 状的等等，并且可以通过改变形状和颗粒间距改变增强效果，但是还没有那一 种化学还原的方法制备的银膜能够广泛的得到对生物大分子和微生物的表面增 强拉曼光谱。另外，还有一个问题是在用拉曼光谱仪检测生物大分子和微生物 的时候，这些待解侧物质本身所带的荧光让我们很难得到理想的拉曼光谱，现 有的所有方法做出的银膜都不能很好的解决这个问题。所以现有的表面增强拉 曼光谱基底存在的问题主要有无法得到稳定的拉曼光谱、制作基底的成本非常
高昂、对生物大分子和微生物没有普适性、无法解决生物大分子和微生物的荧 光问题等等。
发明内容
本发明的目的在于克服上述纳米银膜存在的不足之处，而提供一种高效检测 生物大分子微生物的纳米银膜，其原理是利用电解银棒方法获得纳米银颗粒， 用聚乙烯醇为保护剂使带正电的纳米银颗粒在胶体中不发生凝聚而直接吸附在 带负电的介质上。采用此方法制备出的纳米银膜，不仅对小分子有很好的拉曼 光谱增强效果，而且对生物大分子和微生物有特别好的荧光淬灭和表面增强效 果。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。把硝酸银(AgNo3)固体颗粒 和聚乙烯醇(PVA)固体颗粒加入到电导〈0.2MS/cm的高纯水中，加热至IO(TC 使固体颗粒全部溶解，固体颗粒溶解后的混合液作为电解液，其中，硝酸银占 电解液质量的0. 005%到0. 015%，聚乙烯醇占电解液质量的0. 025%到0. 1%。把 制成的电解液倒入不带电或者带正电的干净容器中，把干净的带负电的双面平 整没有坡度的物质作为衬底紧紧固定在容器壁上使其只有一面跟电解液接触。 把两根纯度》99.5%的银棒插入电解液中分别作为正负极，然后在上面加上30V 直流电压，通电1~3小时。把通完电的电解液连同衬底放置在避光的地方12~24 小时，使衬底有充分的机会跟电解出的纳米银颗粒结合。而后把衬底从电解液 中拿出来晾干，跟纳米银颗粒接触的一面即为制备好的纳米银膜。
本发明的有益效果是，稳定性好，经过对同一银膜上的样品的不同点的表面 增强拉曼光谱的测试表明，此银膜有极好的重复性，各样品不同点的拉曼峰强 和峰位基本一致。本发明通过扫描电子显微镜观测，纳米银颗粒的平均粒径在
200nm。而通过扫描电镜观测的电解出的纳米银颗粒的平均大小为30nm，远远小 于银膜上的纳米颗粒，这说明银膜上的纳米银颗粒发生了聚集现象，大约有十 个左右的单个银颗粒聚集成为银膜上的一个大的银颗粒，因为这种聚集现象， 使得纳米银的电场增强效果成倍的增长，表面增强的效果也就更强了。并且对 于传统银膜无法得到或者增强效果不好的表面增强拉曼光谱，如烟草花叶病毒、 大肠杆菌、葡萄球菌、人体血细胞、血清等，此银膜均表现出很好的表面增强 拉曼效应和优质的重复性，这是因为银膜上的纳米银颗粒的大小和间距在现有 最优模型的数据范围内，但又不是固定在某一种尺寸下，而是呈现出不规则的 类似于沙粒状分布，这就给大分子颗粒和微生物有个很多和银颗粒结合的机会， 这些待检测物质会自己寻找到适合的银颗粒，从而吸附在上面，产生最大的电 场增强效果，来被拉曼光谱仪检测。另外在室温下，把制备好的纳米银膜保存 在高纯水中，可随时方便使用，保存银膜的有效时间在半年以上。而且这种纳 米银膜制备条件简单，花费低廉，具有广泛的推广使用价值。
具体实施例方式
实施例一 把20.0mg硝酸银(AgNo:,)固体颗粒和70. Omg聚乙烯醇(PVA)固 体颗粒加入到200ml电导< 0. 2PS/cm的高纯水中，加热至100。C使固体颗粒全 部溶解，把制成的电解液倒入正方形塑料容器中，取4片载玻片用浓硫酸和高 浓度氢氧化钾分别清洗三遍，后用高纯水冲洗三遍。把洗干净的载玻片紧紧固定在正方形容器中使其只有一面跟电解液接触。把两根纯度》99. 5%的银棒插入 电解液中作为正负极，然后在上面加上25V直流电压，通电1小时。把通完电 的电解液连同载玻片放置在避光处12小时，使载玻片有充分的机会跟电解出的 纳米银颗粒结合。而后把载玻片从电解液中拿出来晾干，跟纳米银颗粒接触的 一面即为制备好的纳米银膜。
实施例二把25.0mg硝酸银(AgNo3)固体颗粒和100. 0mg聚乙烯醇(PVA)固 体颗粒加入到200ml电导< 0. 2MS/cm的高纯水中，加热至IO(TC使固体颗粒全 部溶解，把制成的电解液倒入长方形塑料烧杯中，取8片云母片用浓硫酸和高 浓度氢氧化钾分别清洗三遍，后用高纯水冲洗三遍。把洗干净的云母片紧紧固 定在正方形容器中使其只有一面跟电解液接触。把两根纯度^99. 5%的银棒插入 电解液中作为正负极，然后在上面加上35V直流电压，通电2小时。把通完电 的电解液连同云母片放置在避光处18小对，使云母片有充分的机会跟电解出的 纳米银颗粒结合。而后把云母片从电解液中拿出来晾干，跟银纳米银颗粒触的 一面即为制备好的纳米银膜。
实施例三把30.0mg硝酸银(AgNo:,)固体颗粒和150. Omg聚乙烯醇(PVA)固 体颗粒加入到200ml电导< 0. 2MS/cm的高纯水中，加热至IO(TC使固体颗粒全 部溶解，把制成的电解液倒入菱形塑料烧杯中，取2片载玻片用浓硫酸和高浓 度氢氧化钾分别清洗三遍，后用高纯水冲洗三遍。把洗干净的载玻片紧紧固定 在菱形容器中使其只有一面跟电解液接触。把两根纯度^99. 5%的银棒插入电解 液中作为正负极，然后在上面加上50V直流电压，通电3小时。把通完电的电 解液连同载玻片放置在避光处24小时，使载玻片有充分的机会跟电解出的纳米
银颗粒结合。而后把载玻片从电解液中拿出来晾干，跟纳米银颗粒接触的一面 即为制备好的纳米银膜。
权利要求
1、高效检测生物大分子和微生物纳米银膜制备方法，其特征是，把硝酸银(AgNo3)固体颗粒和聚乙烯醇(PVA)固体颗粒加入到电导＜0.2μS/cm的高纯水中，加热至固体颗粒全部溶解，固体颗粒溶解后的混合液作为电解液，其中，硝酸银占电解液质量的0.005％到0.015％，聚乙烯醇占电解液质量的0.025％到0.1％；把制成的电解液倒入不带电或者带正电的容器中，把带负电的双面平整没有坡度的物质作为衬底紧紧固定在容器壁上使其只有一面跟电解液接触。把两根纯度≥99.5％的银棒插入电解液中分别作为正负极，然后在上面加上25～50V直流电压，通电1～3小时；把通完电的电解液连同衬底放置在避光的地方12～24小时，使衬底有充分的机会跟电解出的纳米银颗粒结合；而后把衬底从电解液中拿出来晾干，跟纳米银颗粒接触的一面即为制备好的纳米银膜。
全文摘要
高效检测生物大分子和微生物纳米银膜制备方法，本发明把硝酸银(AgNo<sub>3</sub>)固体颗粒和聚乙烯醇(PVA)固体颗粒加入到电导＜0.2μS/cm的高纯水中，加热至固体颗粒全部溶解，固体颗粒溶解后的混合液作为电解液，把带负电的双面平整没有坡度的物质固定在容器壁上使其只有一面跟电解液接触。把两根纯度≥99.5％的银棒插入电解液中，然后加上25～50V直流电压，通电1～3小时后将电解液连同衬底放置在避光的地方12～24小时，而后把衬底取出晾干；本发明在生物大分子和微生物检测中，具有稳定性好、利于长时间保存、随时方便使用、能获得稳定拉曼光谱的显著优点。
文档编号G01N33/48GK101344484SQ200810058870
公开日2009年1月14日 申请日期2008年9月1日 优先权日2008年9月1日
发明者刘仁明, 司民真, 康颐璞 申请人:楚雄师范学院