一种基于链霉亲和素辅助银纳米颗粒自组装的铀酰离子SERS检测方法与流程

本发明属于铀酰离子检测，具体涉及一种基于链霉亲和素辅助银纳米颗粒自组装的铀酰离子sers检测方法。

背景技术：

1、铀是环境中存在的天然放射性元素，在核工业和武器方面都有重要的应用。铀的广泛使用产生了大量的核废料，人类面临更多接触这种有害金属的可能。铀在水中主要以六价铀酰离子(uo22+)形式存在，易在地壳中迁移，对环境和人体能够造成极大的危害。

2、检测发现水体中的铀酰离子是对其进行处理、净化的前提，因此发展灵敏快速检测铀酰离子的方法，对于铀污染的防治、保护环境和人类健康等都具有重要的意义。传统的基于仪器的铀酰离子检测方法主要有x射线荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法、激光荧光法等。这些传统方法虽各有优点，但也存在仪器价格昂贵、前处理复杂，操作耗时，且易受其他离子干扰等缺陷。

3、相比于上述检测方法，表面增强拉曼光谱(surfaceenhancedramanspectroscopy，sers)具有灵敏度高、耗时短、样品需求量小、受光漂白和水的影响小、不需要对样品进行预处理等特点，且铀酰离子中o＝u＝o结构的对称伸缩振动在～870cm-1处具有强的拉曼峰，因此对于含水溶液中铀酰离子的快速灵敏检测，表面增强拉曼光谱是一种理想的检测手段。

4、针对铀酰离子的sers检测方法主要是通过制备不同类型的sers基底来实现，如掺银溶胶-凝胶膜、气相沉积技术制备的纳米银阵列、金纳米星沉积氨基肟化聚丙烯腈垫、al2o3包覆银纳米棒，纳米银偶联还原氧化石墨烯纳米片等。这类基于自组装或气相沉积方法制备的纳米结构基底(干态基底)，通常需要将样品滴加到基底表面，但由于咖啡环效应和基底自身的不均匀性，难以实现铀酰离子的定量检测。此外，这类干态基底的制备过程都很复杂且价格昂贵，增加了使用的成本。

5、本技术人在前期工作中，已报道过柠檬酸根稳定的纳米银溶胶直接检测铀酰离子的湿态sers方法。柠檬酸根可以稳定银纳米颗粒的同时作为络合剂鳌和捕获铀酰离子，且其可作为内部参比归一化铀酰离子的拉曼信号，以消除基底和其他外部因素的不利影响。该直接检测法操作简单、造价便宜且用户友好，根据三倍空白标准偏差计算出该方法的检测限为60nm。但是由于背景信号的干扰和增强性能的局限，实验中难以检测到60nm铀酰离子的sers信号，只可以测得200nm的铀酰离子的sers信号。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于链霉亲和素辅助银纳米颗粒自组装的铀酰离子sers检测方法，本发明提供的链霉亲和素和柠檬酸根修饰的银纳米颗粒通过静电作用自组装得到的聚集体作为湿态基底，能够显著提高采用表面增强拉曼光谱检测铀酰离子的检测灵敏度和稳定性。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种基于银纳米颗粒的自组装聚集体，包括多个柠檬酸根修饰的银纳米颗粒，和通过静电作用附着于每个所述柠檬酸根修饰的银纳米颗粒表面的多个链霉亲和素分子；多个所述柠檬酸根修饰的银纳米颗粒和多个所述链霉亲和素分子自组装形成所述基于银纳米颗粒的自组装聚集体。

4、优选的，所述柠檬酸根修饰的银纳米颗粒的粒径为50～70nm。

5、优选的，所述自组装聚集体中，相邻所述檬酸根修饰的银纳米颗粒的间隙为1～10nm。

6、优选的，所述自组装聚集体中，所述链霉亲和素分子和所述柠檬酸根修饰的银纳米颗粒的摩尔比≥500:1。

7、优选的，所述柠檬酸根修饰的银纳米颗粒的制备方法包括以下步骤：

8、将水、水溶性银盐和水溶性柠檬酸盐混合，加热煮沸，得到柠檬酸根修饰的银纳米溶胶；

9、将所述柠檬酸根修饰的银纳米溶胶固液分离，得到所述柠檬酸根修饰的银纳米颗粒。

10、本发明提供了上述技术方案所述的基于银纳米颗粒的自组装聚集体的制备方法，包括以下步骤：

11、将柠檬酸根修饰的银纳米颗粒和水配置成溶胶；

12、将所述溶胶和链霉亲和素混合进行自组装，得到所述基于银纳米颗粒的自组装聚集体。

13、本发明提供了一种铀酰离子溶液的表面增强拉曼光谱检测方法，包括以下步骤：

14、将湿态基底和铀酰离子溶液混合，得到待测溶液；所述湿态基底为上述技术方案所述的基于银纳米颗粒的自组装聚集体或上述技术方案所述的制备方法制备得到的基于银纳米颗粒的自组装聚集体；

15、测定所述待测溶液的拉曼光谱，分别获得铀酰离子的拉曼吸收峰强度和柠檬酸根的拉曼吸收峰强度，得到铀酰离子的拉曼吸收峰强度和柠檬酸根的拉曼吸收峰强度的比值，记为铀酰离子的相对拉曼吸收峰强度；

16、将所述铀酰离子的相对拉曼吸收峰强度带入铀酰离子浓度-相对拉曼吸收峰强度标准曲线或标准方程中，得到所述铀酰离子溶液的浓度。

17、优选的，所述拉曼光谱中，所述铀酰离子的拉曼吸收峰位置为750cm-1，所述柠檬酸根的拉曼吸收峰位置为930cm-1。

18、优选的，所述铀酰离子浓度-相对拉曼吸收峰强度标准曲线或标准方程的线性区间为1×10-9～1×10-6mol/l。

19、本发明提供了一种基于银纳米颗粒的自组装聚集体，包括多个柠檬酸根修饰的银纳米颗粒，和通过静电作用附着于每个所述柠檬酸根修饰的银纳米颗粒表面的多个链霉亲和素分子；多个所述柠檬酸根修饰的银纳米颗粒和多个所述链霉亲和素分子自组装形成所述基于银纳米颗粒的自组装聚集体。在本发明中，所述链霉亲和素(streptavidin，sa)是一种从streptomycesavidinii细菌中分离得到的蛋白质，其等电点低(pi≈6)，表面带有正电荷，能与柠檬酸根修饰的银纳米颗粒产生静电相互作用，从而发生自组装，将柠檬酸根修饰的银纳米颗粒组装成聚集体，形成基于银纳米颗粒自组装聚集体；以本发明提供的基于银纳米颗粒的自组装聚集体作为作为湿态基底，自组装聚集体中的链霉亲和素分子的尺寸为3～6nm，且具有一定的刚性，使相邻柠檬酸根修饰的银纳米颗粒存在间隙(如图1所示)，间隙的存在在拉曼入射激光作用下能发生非常强的电磁耦合效应，导致局域电场增强从而产生强烈的sers增强效果，从而能够实现低浓度的铀酰离子的sers检测，另一方面，间隙的存在也能够有效避免柠檬酸根修饰的银纳米颗粒过度聚集，为柠檬酸根修饰的银纳米颗粒表面的柠檬酸根吸附铀酰离子提供了更多的空间，从而柠檬酸根修饰的银纳米颗粒表面能够吸附更多的铀酰离子，有利于提高铀酰离子的检测灵敏度；最后，由于链霉亲和素的等电点低，表面带的正电荷少，也可以避免引起柠檬酸根修饰的银纳米颗粒的过度聚集，保证了整个聚集体溶胶的稳定性和均匀性，作为湿态基底，有利于提高铀酰离子的sers检测的稳定性。

20、在本发明中，进一步的，所述聚集体中，相邻所述檬酸根修饰的银纳米颗粒的间隙为1～10nm。在本发明中，所述间隙为1～10nm时，间隙形成的区域(称为“热点”)在拉曼入射激光作用下能发生非常强的电磁耦合效应，导致局域电场增强从而产生强烈的sers增强效果，从而能够实现低浓度的铀酰离子的sers检测。

21、本发明提供了一种铀酰离子溶液的表面增强拉曼光谱检测方法，包括以下步骤：将湿态基底和铀酰离子溶液混合，得到待测溶液；所述湿态基底为上述技术方案所述的基于银纳米颗粒的自组装聚集体或上述技术方案所述的制备方法制备得到的基于银纳米颗粒的自组装聚集体；测定所述待测溶液的拉曼光谱，分别获得铀酰离子的拉曼吸收峰强度和柠檬酸根的拉曼吸收峰强度，得到铀酰离子的拉曼吸收峰强度和柠檬酸根的拉曼吸收峰强度的比值，记为铀酰离子的相对拉曼吸收峰强度；将所述铀酰离子的相对拉曼吸收峰强度带入铀酰离子浓度-相对拉曼吸收峰强度的标准曲线或标准方程中，得到所述铀酰离子溶液的浓度。本发明提供的检测方法以基于银纳米颗粒的自组装聚集体作为湿态基底，能够显著提高采用sers检测铀酰离子的检测灵敏度和稳定性；且操作简单，适宜工业推广。